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Bioquímica - Aula 09 Carboidratos (Parte I)

OS CARBOIDRATOS

Os carboidratos são as moléculas mais abundantes da Terra. A cada ano, a fotossíntese converte mais de 100 bilhões de toneladas de CO₂ e H₂0 em celulose e outros produtos vegetais.  Os carboidratos insolúveis podem exercer diferentes funções aos organismos vivos, como estrutural (componente da parede celular vegetal, bacteriana e tecidos conjuntivos de animais), lubrificante de articulação esquelética, reconhecimento e coesão entre células, sinalizadores moleculares (glicoconjugados), dentre outras funções.

DEFINIÇÃO 

Estruturalmente podem ser definidos como poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas cícilos. Apresentam fórmula molecular geral (CH₂O)_m, podendo ter ou não N, P e S, em sua composição. Estão divididos em três classes, de acordo com o tamanho em: monossacarídeos e oligossacarídeos (incluem: dissacarídeos e polissacarídeos). Os monossacarídeos, ou açúcares simples são formados por uma unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona.  Os oligossacarídeos são formados por cadeias curtas de unidades de monossacarídeos, unidas entre si por uma ligação denominada de glicosídica, sendo os mais abundantes os dissacarídeos (duas unidades de açúcares) como a sacarose (D-glicose; D-Frutose). Os mono- e dissa- tem terminasão ose. Os oligossacarídeos com três ou mais unidades de açúcares estão complexados em estruturas de forma não livre). Já os polissacarídeos são formados por 20 ou mais unidades de açúcares.  Unidades iguais ou diferentes, ramificadas ou não, com celulose, amido,.

OS MONOSSACARÍDEOS

São aldeído (Aldoses) ou cetonas (Cetose) contendo um ou mais grupos de Hidroxilas (OH), ligados a cadeia carbônica (com 3 ou 7 carbonos). Os mono- são compostos incolores, sólidos cristalinos, naturalmente solúveis em água, insolúveis em solvente apolar. Alguns possuem sabor adocicado. Sua estrutura básica química aberta é formada por cadeia carbônica não ramificada, com grupos hidroxila e carbonila ligados ao carbono 1 (aldose)  ou 2 ( cetose) . Os mais simples (3 carbonos) são as trioses (aldotriose- gliceraldeído e  cetotriose-diidroxicetona). Os monossacarídeos tem, como nomenclatura.

Cadeia aberta sem os grupos funcionais

3 carbonos: triose

4 carbonos: tetrose

5 carbonos: pentoses

6 carbonos: hexoses

7 carbonos: heptoses

Cadeia aberta com os grupos funcionais ( ex.Aldeído.)

3 carbonos: aldotriose

4 carbonos: aldotetrose

5 carbonos: aldopentoses

6 carbonos: aldohexoses

7 carbonos: aldoheptoses

Cadeia fechada

Furanose

Piranose

Os monossacarídeos possuem centros quirais. Com exceção do Diidroxiacetona, todos os monossacarídeos possuem pelo menos um centro quiral (opticamente ativo), podendo serem D ou L. A designação D ou L se basea no carbono mais distante do carbono com a carbonila. Se este carbono distante for igual ao carbono de referencial D-gliceraldeído (Hidroxila lado direito), são designados de isômeros D, ou L-gliceraldeídos (Hidroxila lado esquerdo), isômeros L.  Para representar os monossacarídeos e seus centros quirais, utiliza-se a fórmula tridimensional de Fischer. Estruturalmente, os átomos de carbono da estrutura carbônica são numerados a partir da extremidade mais próxima do carbonila ( Ex. C-2, C-3, C-4..). Dois açucares que diferem somente na configuração ao redor e um único átomo de carbono são chamados epímeros (Ex. D-glicose e D-galactose C-4). Os monossacarídeos forma estruturas cíclicas, sendo as aldotetroses e todos monossacarídeos como cinco ou mais carbonos apresentam-se na sua configuração cíclica, em solução aquosa. Este fato é possível devido a reação intramolecular entre o grupo carbonila e hidroxilas presente na própria cadeia carbônica. Desta reação um estrutura em anel é formada, denominada de hemiacetal, do qual permite formar um novo centro assimétrico. Por exemplo, na D-glicose, a reação entre o C-1 e C-5, permitiu a formação de um novo centro quiral denominado de α ou β. Aneis de hemiacetal com com 6 carbonos são chamados de piranoses, os de cinco; furanose.  Suas formas isoméricas estão representadas pelo carbono anômerico. Os monossacarídeos também podem sofrer modificações a nível de hidroxilas, ocorrendo trocas entre estas hidroxilas e outros grupos substituintes, como também a oxidação do carbono a ácido carboxílico, com a galactosamina, manosamina, N-acetilglucosamina, N-acetilmurâmico, L-fucose, dentre outras variedades. Exemplos da oxidação do carbono a ácido carboxílicos também podem ser citados, como o ácido aldônicos, urônico, galacturônico, e algumas lactonas. 

Uma característica importante, é que os monossacarídeos são agentes redutores, logo sofrem oxidação por agentes oxidantes, como ferro, cobre, bromo entre outros. A redução ocorre a nível do grupo carbonila passando a ácido carboxílico. Os açúcares com essa característica são denominados de açúcares redutores. Essa característica é a base da reação de Fehling, um teste qualitativo para a presença dos açúcares redutores. Por muito tempo esta reação foi utilizada para medir os elevados níveis de açúcares de glicose na urina e sangue no diagnóstico de diabete melito.