1) Os hidratos de carbono estão presentes em seres vivos com funções energéticas, estruturais e reguladoras. 2) A glucose é o monossacarídeo mais importante e principal fonte de energia para os mamíferos. 3) Os polissacarídeos amido e glicogénio armazenam energia enquanto a celulose confere estrutura às paredes celulares de plantas.

1. Hidratos de Carbono Os hidratos de carbono estão presentes na natureza em animais, plantas, microorganismos, etc, com funções energéticas, estruturais e reguladoras . As plantas sintetizam os H.C. através da Fotossíntese , armazenando-os sob a forma de amido . Os animais, podendo sintetizar H.C. a partir de diversas fontes, obtêm a maior parte dos H.C. que necessitam a partir da sua alimentação.

2. Hidratos de Carbono (cont.)

3. Monossacarídeos A glucose ou glicose é o açúcar simples mais importante, resultando da metabolização de cadeias de H.C. mais complexas; é transportado na corrente sanguínea. No fígado ocorre também a degradação de H.C. em glucose. É esta a principal fonte de energia para os mamíferos (com excepção dos ruminantes) e o combustível universal dos fetos. É o percursor da síntese de outros H.C. ( glicogénio e amido – armazenamento; ribose e desoxirribose – ADN ) As doenças associadas aos hidratos de carbono e seu metabolismo incluem a diabetes, galactosemias, deficiência no armazenamento de glicogénio e a intolerância à lactose.

4. Monossacarídeos (cont.) Os Monossacarídeos são os H.C. mais simples, não dando origem, por hidrólise, a outros açúcares. São aldeídos (aldoses) ou cetonas (cetoses) com 2 ou mais grupos OH (fórmula geral é (C-H 2 O) n . Podem ser classificados, de acordo com o nº de átomos de carbono, como trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C) e heptoses (7C).

5. Monossacarídeos (cont.) Um dissacarídeo é o produto da reacção de condensação de 2 monossacarídeos (exºs. maltose e sacarose). Um oligossacarídeo é o resultado da condensação de 2 a 10 unidades de monossacarídeos (exº. maltotriose). Polissacarídeos resultam da ligação entre mais de 10 unidades monossacáridas (exº. amido, glicogénio, celulose).

6. Monossacarídeos (cont.) Aldoses Aldoses

7. Monossacarídeos (cont.) Cetoses

8. Monossacarídeos – Isómeros Os H.C. apresentam diversos tipos de isomerismo: Isómeros D e L: Os H.C. possuem diversos carbonos assimétricos, podendo, assim, evidenciar estruturas que são as imagens invertidas uma da outra num espelho.

9. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) A configuração D e L é determinada pela disposição dos grupos no carbono assimétrico mais distante do grupo carbonilo (carbono quiral ) . A configuração D é predominante nos mamíferos, sendo as enzimas envolvidas nos processos que incluem H.C. específicas para esta forma.

10. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) Furanoses e piranoses: As estruturas cíclicas estáveis dos H.C. (moléculas com mais de 5 C’s existem, na natureza, na sua forma cíclica) podem ser semelhantes à estrutura do pirano (um anel de seis membros) ou do furano (anel de cinco membros). As cetopentanoses (5C’s) apenas podem formar furanoses.

11. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) As aldoses têm maior tendência para formar piranoses (maior estabilidade)

12. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) jhkjk As cetoses têm maior tendência para formar furanoses (maior estabilidade)

13. Monossacarídeos – Isómeros (cont.)

14. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) Anómeros α e β : As furanoses e as piranoses ocorrem nas formas isoméricas α e β ( cis ou trans ), conforme a posição do grupo hidroxilo do C2 relativamente ao mesmo grupo do C1. O carbono do grupo carbonilo é denominado carbono anomérico . Epímeros: As diferentes configurações dos grupos OH nos carbonos 2,3 e 4 origina compostos isoméricos com diferente nomenclatura denominados epímeros .

15. Monossacarídeos – Isómeros (cont.) Isomerismo aldose-cetose (tautomerismo): A frutose e a glucose apresentam a mesma fórmula química, sendo, por isso, isómeros estruturais diferenciados na posição dos grupos carbonilo (C1 na glucose e C2 na frutose). A interconversão entre as duas estruturas é possível (tautomerismo).

16. Monossacarídeos - Conformação As piranoses podem apresentar dois tipos de conformações: em barco e em cadeira. A mais estável, e por isso a que predomina, é a conformação em cadeira (menor repulsão entre os grupos).

17. Monossacarídeos – Conformação (cont.) A conformação em cadeira pode apresentar-se sob duas formas, igualmente estáveis e interconvertíveis.

18. Monossacarídeos - Distribuição

19. Monossacarídeos - Distribuição

20. Os monossacarídeos apresentam diversos derivados (ácidos, estéres, …) com importância biológica ao nível de diversas vias metabólicas. Todas as aldoses são redutoras (podem sofrer oxidação a ácido carboxílico). Esta capacidade é vital nos processos de obtenção de energia em organismos vivos. Este poder redutor perde-se quando o carbono anomérico participa numa ligação glicosídica. Em condições normais, as cetoses não sofrem oxidação. Esta reacção só ocorre após conversão na aldose equivalente. Monossacarídeos – Aspectos essenciais

21. Dissacarídeos São formados por dois resíduos de monossacarídeos, ligados por meio de uma ligação glicosídica (ligação covalente). A ligação glicosídica ocorre entre o grupo OH do carbono anomérico de um dos açúcares e o grupo OH de um qualquer carbono (anomérico ou não) do outro monossacarídeo, com libertação de uma molécula de água. Ligação entre carbonos no mesmo plano é uma ligação cis ou α . A uma ligação entre carbonos colocados em diferentes planos chama-se ligação trans ou β .

22. Dissacarídeos (cont.) Os dissacarídeos podem ser ou não redutores, conforme tenham ou não um carbono anomérico livre, i.e., não envolvido na ligação glicosídica (a verde nas estruturas repreentadas acima).

23. Dissacarídeos (cont.)

24. Polissacarídeos São polímeros de monossacarídeos, sendo também denominados glucanas. Se as unidades monossacáridas são =‘s denominam-se homopolissacarídeos. ≠’s unidades constituintes denominam-se heteropolissacarídeos . Possuem funções de armazenamento de H.C. (reserva energética) e estrutural (como constituinte da parede celular das plantas). Os polissacarídeos mais importantes são o amido , glicogénio (reserva energética) e a celulose (estrutural).

25. Polissacarídeos (cont.) Amido Polímero de unidades de glucose. Possui duas fracções, classificadas de acordo com o grau de ramificação. A amilose é linear com ligações glicose α (1-4). Nos pontos de ramificação da amilopectina (a cada 12 a 30 resíduos) a ligação entre as moléculas de glucose é α (1-6). É o principal açúcar de reserva nas plantas.

26. Polissacarídeos (cont.) Estrutura do AMIDO Ligação α (1-6) Amilopectina Ligação α (1-4) Amilose

27. Polissacarídeos (cont.) Glicogénio É um polímero de glucose semelhante ao amido, com a função igualmente de reserva energética, mas com um maior grau de ramificação (ramificações α (1-6) a cada 8 a 12 resíduos de glucose). É a principal fonte de H.C. de reserva nos animais, sendo armazenado essencialmente no fígado ( ± 10% da massa do fígado) e no tecido muscular (1 a 2% da massa muscular).

28. Polissacarídeos (cont.) Estrutura do GLICOGÉNIO Ligação α (1-6) Ligação α (1-4)

29. Polissacarídeos (cont.) Celulose Polímero de unidades de glucose unidas por ligações β (1-4). Principal constituinte da parede celular do vegetais, conferindo-lhes resistência. A natureza da ligação β (1-4) permite o estabelecimento de ligações por ponte de hidrogénio dentro da cadeia o que lhe confere a sua resistência e a aptidão para a função estrutural.

30. Polissacarídeos (cont.) A celulose, elemento estrutural nas plantas, é um importante elemento regulador na bioquímica do ser humano. As suas fibras permitem regular o trânsito intestinal e favorecem o metabolismo de lípidos, proteínas e H.C. O tipo de ligação entre os resíduos da cadeia é determinante no estabelecimento da função (armazenamento/energético ou estrutural).

31. Aplicação de conhecimentos Descreva as estruturas das cadeias de amido e de celulose. Qual a função de cada um dos polissacarídeos? Qual a importância dos dissacarídeos para o metabolismo dos mamíferos? Comentar relativamente à função dos principais polissacarídeos? Qual a importância do processo de oxidação dos hidratos de carbono e qual a razão alguns H.C. não apresentam poder redutor? Que tipos de conformações conhece para as piranoses? Qual a mais estável? Justificar? Que tipo de ligação ocorre na associação para formar cadeias de monossacarídeos? Descreva a ligação.

32. Soluções Amido (reserva em plantas): Cadeia de unidades de glucose unidas por ligações α (1-4) – amilose, linear – e α (1-6) – amilopectina, ramificações. Celulose (estrutura das paredes celulares de plantas): Polímero de unidades de glucose unidas por ligações β (1-4). Fonte de energia facilmente acessível (metabolismo rápido; exº sacarose). O tipo de ligação confere às cadeias de polissacarídeos a sua funcionalidade (reserva ou estrutural). O amido e glicogénio ( α (1-4) e α (1-6)) adquirem uma disposição “dobrada”, especialmente indicada para o armazenamento, enquanto que a ligação β (1-4) na cadeia de celulose (c/ ligações por pte. de H no interior da cadeia) lhe confere uma maior resistência emcâniaca e superior adaptabilidade para uma função estrutural. A oxidação dos H.C. permite a obtenção de energia nos processos metabólicos. Alguns H.C. não apresentam poder redutor (não se oxidam) pq. têm o carbono anomérico envolvido numa ligação. Conformação em barco e em cadeira. A mais estável é em cadeira pois há menor interacção/repulsão entre as estruturas químicas que compõem o anel. Ligação glicosídica. Ocorre entre o grupo OH do carbono anomérico de um dos resíduos e o grupo OH de um qualquer carbono (anomérico ou não) de outro monossacrídeo, com libertação de uma molécula de H 2 O.