IQB201 – Bioquímica Básica I

Estrutura e Propriedades dos Carboidratos

Joab Trajano SilvaInstituto de Química/UFRJ

Carboidratos são moléculas com estrutura geral (CH2O)n com n = 3 a 7

Podem ser classificados:

1)Quanto ao número de carbonos na molécula, em triose, tetraose, pentose, hexose, etc.

2)Quanto a função que contém: aldose (função aldeído), cetose (função cetona)

3)Quanto ao número de unidades básicas na molécula: monossacarídeo, dissacarídeo, trissacarídeo, oligossacarídeo, polissacarídeo

Glicose pode formar anéis com 5 ou 6 membros, nas configurações α ou β. Os anéis com 5 membros (furanose; estruturas 1 e 2) são instáveis e constituem menos de 1% das formas totais. Os anéis com 6 membros (piranose) são encontrados principalmente na configuração β (64% do total); o restante (36%) são encontrados na conformação α.

Forma Linear (<1%)

β-D-Ribofuranose 13,5%

α-D-Ribofuranose 6,5%

β-D-Ribopiranose 58,5%

α-D-Ribopiranose 21,5%

Carboidratos Modificados

Carboidratos Modificados

Carboidratos Modificados

Carboidratos Modificados

Carboidratos Modificados

Dissacarídeos

Dissacarídeos

Rafinose, ou melitose, é um trissacarídeo encontrado em legumes (feijões, ervilhas) e vegetais da família das crucíferas (repolho, couve de bruxelas e brócolis. Consiste de uma molécula de galactose unida à sacarose por meio de uma ligação glicosídica 1α→6.

A rafinose não é digerida pelos humanos, e é fermentada no intestino grosso por bactérias produtoras de gases. Tabletes contendo alfa-galactosidase (proveniente de uma cepa de Aspergillus niger) são freqüentemente receitados como digestivos para prevenir cólicas e gases.

Inulina. É uma forma de carboidrato de reserva de alguns vegetais (cebola, alho, banana, aspargo, chicória, etc), como alternativa ou em adição ao amido.

Inulinas são polímeros de frutose que tipicamente possuem uma glicose terminal. A oligofrutose possui a mesma estrutura que a inulina, mas sua cadeia no máximo 10 unidades de frutose.

A inulina e a oligofrutose não são digeridas pelos humanos, mas são fermentadas pela microflora do cólon, que liberam lactato e cadeia curtas de ácidos graxos.

A inulina e a oligofrutose são usadas para substituir gordura e açúcares e reduzir as calorias de sorvetes, produtos lácteos e de panificação.

Amilose é formada tipicamente por 200 a 20.000 moléculas de glicose, unidas por ligações 1α→4, que formam hélices como resultado do ângulo de ligação entre as unidades de glicose.

Amilopectina difere da amilose pelo fato de ser altamente ramificada. Cadeias laterais curtas de cerca de 30 unidades de glicose são unidas à cadeia principal por meio de ligações 1α→6 em intervalos de vinte ou trinta unidades de glicose ao longo da cadeia. As moléculas de amilopectina podem conter até dois milhões de unidades de glicose.

Glicogênio possui a mesma estrutura da amilopectina, mas é muito mais ramificado.Cadeias laterais longas são unidas à cadeia principal por meio de ligações 1α→6 a cada oito ou doze unidades de glicose ao longo da cadeia. As moléculas de amilopectina podem conter vários milhões de unidades de glicose.

Suspensão de amilose em água adota uma conformação em hélice

O iodo (I2) pode se inserir no meio da hélice da amilose conferindo uma cor azul que é um diagnóstico característico para amido

Dextrana é um polissacarídeo similar a amilopectina, mas as cadeias principais são formadas por ligações glicosídicas 1α→6 e as ramificações laterais unidas á cadeia principal por ligações 1α→3 ou 1α→4. As dextranas são produzidas por bactérias que se aderem ao dente criando um filme chamado de placa. Comercialmente é utilizado na fabricação de doces, lacas, como aditivo alimentar e como agente de expansão do volume do plasma.

Arabinoxilanas são polissacarídeos encontrados em grãos como trigo, centeio e cevada. Arabinoxilanas consistem de uma cadeia principal de xilose unidas por ligações 1,4 com unidades de L-arabinose ligadas aleatoriamente por ligações 1α→2 e/ou 1α→3 as unidades de xilose.

As arabinoxilanas são importantes na indústria de panificação. Elas afetam a consistência da massa, a retenção de gases da fermentação e a textura final dos produtos de panificação.

Celulose é um polímero de β-D-Glucose unidas por ligações 1,4, que possuem seus grupamentos -CH2OH orientados alternativamente acima e abaixo do plano da cadeia.

Hemicelulose. O termo hemicelulose é aplicado a todos os polissacarídeos da parede vegetal que não é celulose ou aos polissacarídeos que podem ser extraídos com uma solução alcalina diluída. Constituí quase 1/3 dos carboidratos em plantas lenhosas.

A estrutura química da hemicelulose consiste de longas cadeias de uma variedade de pentoses, hexoses e de seus correpondentes ácidos urônicos. A hemicelulose pode ser encontrada em frutas, caules e casca de grãos. A xilana é um exemplo de hemicelulose que é formada por unidades de D-xilose unidas por ligações 1β→4.

Quitina é um polímero não ramificado de N-Acetil-D-glicosamina unidos através de ligações 1,4. É encontrado na parede celular de fungos e é o principal componente do exoesqueleto de artrópodes (insetos, caranguejos e camarões, por exemplo). Pode ser considerado um derivado da celulose, na qual o grupamento hidroxila do segundo carbono de cada glicose é substituído com o grupo acetamido (-NH(C=O)CH3).

Estrutura da Celulose

Goma Guar é o endosperma moído das sementes de Cyamopsis tetragonolobus . Aproximadamente 85% da goma guar é formada por guarana, um polissacarídeo solúvel em água formado por uma cadeia linear de manose com ligações 1β→4 as quis são ligadas unidades de galactose por meio de ligações 1α→6. A razão de galactose para manose é de 1:2. Possui um poder espessante oito vezes maior que o amido e é utilizado na indústria farmacêutica, como um estabilizador de alimentos e como fonte de fibras dietéticas.

Agar é extraído de algas marinhas e é usado como agente gelificantes em muitos pratos. O agar é um polímero de agarobiose, um dissacarídeo formado por D-galactose e 3,6-anidro-L-galactose.

Carrageenana é um termo genérico para denominar diversos polissacarídeos também extraídos de algas. Diferem do agar por possuirem grupamentos sulfato (-OSO3-) no lugar de alguns grupamentos hidroxila. É também usado como espessante e agente gelificante em produtos alimentares.

Pectina. É um polissacarídeo que atua como cimento na parede celular de todos os tecidos vegetais. A porção branca do interior do limão ou da laranja partida contém aproximadamente 30% de pectina. A pectina é um éster metilado do ácido poligalacturônico que consiste de cadeias de 300 a 1000 unidades unidas por ligações 1α→4. O grau de esterificação (DE) afeta as propriedade gelificantes da pectina. A estrutura apresentada possui três ésteres de metila (-COOCH3) para cada dois grupamentos carboxílicos (-COOH), 60% de esterificação, chamado de pectina DE-60. Pectina é um importante constituinte de frutas em compotas e geléias.

Beta-glucanas consistem de polímeros lineares de β-D-Glucose como a celulose, mas com uma ligação 1β→3 para cada três ou quatro ligações 1β→4. As beta-glucanas formam longas moléculas cilindricas contendo até 250.000 unidades de glicose. Beta-glucanas são encontradas nos farelos de cevada e aveia e são considerados benéficos para a saúde por reduzir a taxa de doenças cardiacas ao baixar o colesterol e reduzir a resposta glicêmica. São usadas comercialmente para modificar a textura dos alimentos e como substitutos de gordura.

Goma xantana é um polissacarídeo com a cadeia principal formada por ligações β-D-glucose, como a celulose,mas as moléculas de glicose alternadas são ligadas a um trissacarídeo contendo manose, ácido glicurônico e manose. A manose próxima à cadeia principal possui éster de ácido acético ligado ao carbono 6 e a manose do final do trissacarídeo é ligado através dos carbonos 6 e 4 ao segundo carbono do ácido pirúvico. Esta goma é produzida pela bactéria Xanthomonas campestris.

A goma xantana é usada como um espessante para molhos, para prevenir a formação de cristais de gelo em sorvetes e como um substituto de baixa caloria para gordura.

Glicomanana é uma fibra dietética presente nos tubérculos de Amorphophallus konjac . A glicomanana produz a sensação de saciedade ao criar soluções viscosas que retardam a absorção de nutrientes dos alimentos. Um grama deste polissacarídeo pode absorver até 200 ml de água.

O polissacarídeo consiste de glicose (G) e manose (M) na proporção de 5:8 unidos por ligações 1β→4, com uma unidade de repetição que tem o padrão GGMMGMMMMMGGM.

Curtas cadeias laterais com 11-16 unidades ocorrem em um intervalo de 50-60 unidades na cadeia principal ligados através de lgações 1β→3 linkages.

Grupamentos acetil ligados ao carbono 6 occorrem a cada 9-19 unidades na cadeia principal.

Glicosaminoglicanos e proteoglicanos podem se associar para formar grandes complexos poliméricos

Glicosaminoglicanos

Distribuição do Alelo B do Tipo Sanguíneos AB0

Distribuição do Alelo A do Tipo Sanguíneo AB0

Distribuição do Alelo 0 do Tipo Sanguíneo AB0