3 Principais classificações de carboidratos e seu significado

Alguns dos principais grupos em que os carboidratos são divididos com suas estruturas e funções químicas são os seguintes:

Os carboidratos ou sacarídeos são mais simplesmente definidos como polihidroxi aldeídos ou cetonas e seus derivados.

Compostos orgânicos neste grupo são assim chamados porque consistem em hidrogênio e oxigênio de carbono, os dois últimos em uma proporção de 2: 1.

Os carboidratos são amplamente distribuídos em tecidos animais e vegetais. Nas células animais, elas ocorrem principalmente na forma de glicose e glicogênio, enquanto nas plantas, a celulose e o amido são seus principais representantes.

Classificação:

Os carboidratos são divididos em três grandes grupos:

(I) Monossacarídeos,

(II) dissacarídeos e

(III) Polissacarídeos.

I. Monossacarídeos (açúcares simples):

Monossacarídeos são aqueles açúcares que não podem ser hidrolisados ​​em uma forma mais simples. Eles têm a fórmula empírica (CH ₂ O) n. Os monossacarídeos mais simples são o triosesgliceraldeído ea dihidroxiacetona.

Dependendo do número de átomos de carbono que possuem, os açúcares simples podem ser subdivididos em classes diferentes, como trioses, tetroses, pentoses, hexoses ou heptoses; e como aldoses ou cetoses, com base em se os grupos aldeído ou cetona estão presentes. Exemplos são:

Dentro de cada categoria, os açúcares são ainda distinguidos de acordo com o alinhamento esquerdo ou direito dos grupos H e OH em torno do átomo de carbono adjacente ao carbono do álcool primário terminal {por exemplo, carbono 5 na glicose). Quando o grupo OH neste carbono está à direita, o açúcar é um membro da série D (Dextrorrotatório); quando está à esquerda, é um membro da série L (Laevorotatory).

A maioria dos monossacarídeos que ocorrem no metabolismo dos mamíferos são da configuração D. Os compostos que têm a mesma fórmula estrutural mas diferem na configuração atómica são conhecidos como estereoisómeros.

Monossacarídeos de importância fisiológica:

A. Trioses:

Eles são formados no corpo durante a decomposição metabólica das hexoses. Exemplos são gliceraldeído e di-hidroxiacetona.

B. Pentoses:

Eles são constituintes importantes de ácidos nucléicos e muitas coenzimas. Eles também são formados como intermediários durante certos processos metabólicos. Exemplos são Ribose que é um elemento estrutural de ATP, ácidos nucleicos e coenzimas NAD, NADP e flavo-proteínas; Ribulose; Arabinose e Xilose.

C. Hexoses:

Eles são fisiologicamente os mais importantes dos mono-sacarídeos, por exemplo, Glicose, Frutose, Galactose e Manose.

(i) Glicose:

É encontrado normalmente nos sucos de frutas e formado no corpo por hidrólise de amido, cana-de-açúcar, maltose e lactose. A glicose é o "açúcar" do corpo. A estrutura da glicose pode ser representada como uma forma de cadeia ou anel (estrutura de piranose-hexágono com cinco átomos de carbono e um de oxigênio; e a furanose possui uma estrutura de pentágono com quatro carbonos e um oxigênio).

ii) Frutose:

Ocorre naturalmente em sucos de frutas e mel. A hidrólise da cana-de-açúcar no corpo também produz frutose.

(iii) galactose:

Constituinte dos glicolípidos e glicoproteínas, é sintetizado nas glândulas mamárias e hidrolisado para produzir a lactose do leite.

iv) Manose:

É obtido na hidrólise de mannosanos e gomas de plantas. A manose é um constituinte do polissacarídeo protético de albuminas, globulinas e mucoproteínas.

Pentoses e hexoses existem tanto em cadeias abertas quanto em formas de anéis.

Monossacarídeos Derivados:

Os monossacarídeos são modificados variadamente para formar várias substâncias diferentes. Os derivados importantes são:

i) Deoxy Sugar:

A desoxigenação da ribose produz desoxirribose. Este último é um constituinte dos desoxirribonídios encontrados no DNA.

ii) Amino Açúcares:

Os monossacarídeos têm um grupo amino - (NH ₂ ). A glucosamina forma a quitina, a celulose fúngica, o ácido hialurônico e o sulfato de condroitina. A galactosamina é similarmente um componente do sulfato de condriotina.

iii) Ácido Açucarado:

O ácido ascórbico é um ácido de açúcar. Ácido glucurônico e ácido galacturônico ocorrem em mucopolissacarídeos.

(iv) Álcool de Açúcar:

O glicerol está envolvido na síntese lipídica; O manitol é o armazenamento de álcool em algumas frutas e algas marrons.

II. Dissacarídeos:

Os dissacarídeos consistem em dois monossacarídeos unidos por uma ligação glicosídica (COC). Sua fórmula geral é C _n (H ₂ O) _n-1 Os dissacarídeos mais comuns são a maltose, a lactose e a sacarose.

i) Maltose:

É formado como um produto intermediário da ação das amilases no amido, e contém dois resíduos de D-glicose em 1, 4 ligações. É encontrado em quantidade detectável na maioria das sementes germinativas e tecidos onde o amido está sendo quebrado.

(ii) lactose:

É encontrado no leite, mas não ocorre na natureza. Produz D-galactose e D-glucose na hidrólise. Uma vez que tem um carbono anomérico livre no resíduo de glicose, a lactose é um dissacarídeo redutor.

(iii) Sacarose, ou açúcar de cana, é um dissacarídeo de glicose e frutose. A hidrólise de sacarose para D-glicose e D-frutose é freqüentemente chamada de inversão, pois é acompanhada por uma mudança na rotação óptica de dextro para levo à medida que a mistura equimolar de glicose e frutose é formada (essa mistura é freqüentemente chamada de açúcar invertido). . Esta reação é catalisada por enzimas chamadas invertases. A sacarose é extremamente abundante no mundo vegetal e é conhecida como açúcar de mesa.

iv) Trehalose:

Contém dois resíduos de D-glicose e é um dissacarídeo não redutor como sacarose. É o principal açúcar encontrado na haernolymph de muitos insetos.

III Trissacarídeos:

Um certo número de trissacarídeos ocorre livre na natureza. A rafinose é encontrada em abundância na beterraba sacarina e em muitas outras plantas superiores. A melezitose é encontrada na seiva de algumas árvores coníferas.

IV. Polissacarídeos:

A maioria dos carboidratos encontrados na natureza ocorre como polissacarídeos de alto peso molecular. São carboidratos complexos que são formados por polimerização de grande número de monômeros monossacarídeos. Polissacarídeos também são chamados de glicanos.

Eles são de cadeia longa, que podem ser ramificados ou não ramificados. Na hidrólise completa com ácido ou enzimas específicas, estes polissacarídeos produzem monossacarídeos e / ou derivados simples de monossacarídeos. Dependendo da composição, os polissacarídeos são de dois tipos: homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos.

(i) Homopolissacarídeos ou homoglicanos são aqueles carboidratos complexos que são formados pela polimerização de apenas um tipo de monômero monossacarídeo. Por exemplo, amido, glicogênio e celulose são compostos de um único tipo de monossacarídeo chamado glicose.

Dependendo da unidade monossacarídica envolvida, o polissacarídeo é chamado glucano (feito de glicose), frutano (feito de frutose), xilano (tendo xilose), arabano (feito de arabinose), galactano (formado de galactose), etc.

(ii) Heterpolissacarídeos ou heteroglycans são aqueles carboidratos complexos que são produzidos por condensação de derivados monossacarídeos ou mais de um tipo de monômero monossacarídeo, por exemplo, quitina, ágar, peptidoglicano, arabanogalactanos, arabanoxilanos, etc.

Dependendo de sua função biológica, os polissacarídeos são de três tipos principais de armazenamento, estruturais e mucopolissacarídeos.

A. Polissacarídeos de Armazenamento:

Esses polissacarídeos servem como alimento de reserva. Amido, mais abundante em plantas e glicogênio em animais são geralmente depositados na forma de grandes grânulos no citoplasma das células.

1. Amido:

O amido (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) x é a fonte alimentar mais importante de carboidrato e é encontrado em cereais, batatas, legumes e outros vegetais. O amido natural é insolúvel em água e dá uma cor azul com solução de iodo. É um homossacarídeo poliglucano. O amido consiste em dois componentes, amilose e amilopectina.

(a) Amilose (15-20%):

É uma estrutura helicoidal não ramificada que consiste em resíduos de glicose em ligações ∞-l, 4.

(b) Amilopectina (80-85%):

Consiste em cadeias altamente ramificadas com 24-30 resíduos de glicose por cadeia. Os resíduos de glicose são unidos pela ligação glicosídica ∞ (1—> 4) na cadeia e pela ligação ∞ (1—> 16) nos pontos das ramificações.

2. Glicogênio:

É o principal polissacarídeo de armazenamento de células animais, a contrapartida do amido nas células vegetais. O glicogênio é especialmente abundante no fígado, onde pode atingir até 10% do peso úmido. Como a amil-pectina, o glicogênio é um polissacarídeo de D-glicose em uma ligação ∞ (1—> 4). No entanto, é mais altamente ramificado; os ramos ocorrem a cada 8 a 12 resíduos de glicose.

As ligações das ramificações são β (l -> 6). A parte reta é torcida helicoidalmente a cada volta, com seis unidades de glicose. A distância entre dois pontos de ramificação é de 10 a 14 resíduos de glicose. O glicogênio é facilmente hidrolisado pelas amilases ∞ e β para produzir glicose e maltose, respectivamente.

3. Inulina:

É um polissacarídeo de armazenamento de frutanos de raízes e tubérculos de Dahlia e plantas relacionadas. A inulina não é metabolizada no corpo humano e é facilmente filtrada pelos rins. É, portanto, usado em testes de função renal, especialmente filtração glomelular.

B. Polissacarídeo estrutural:

São polissacarídeos que participam na formação do quadro estrutural das paredes celulares das plantas e esqueletos dos animais. Os polissacarídeos estruturais são de dois tipos principais; quitina e celulose.

1. Quitina:

É um carboidrato complexo do tipo heteropolissacarídeo que é encontrado como componente estrutural das paredes fúngicas (celulose fúngica) e exoesqueleto de insetos e crustáceos. A quitina é um homopolímero de N-acetil-D-glucosamina na ligação β (1 → 4) com uma configuração não ramificada.

2. Celulose:

O polissacarídeo estrutural e de parede celular mais abundante no mundo vegetal é a celulose, um polímero linear de D-glicose na ligação β (1 → 4). A celulose também é encontrada em alguns invertebrados inferiores. É quase inteiramente de ocorrência extracelular. Na hidrólise completa com ácidos fortes, a celulose produz apenas D-glicose, mas a hidrólise parcial produz a dissociação de dissacarídeo celobiose na qual a ligação entre as unidades de D-glicose é β (1 → 4).

A celulose não está ligada por α ou β-amilase. Enzimas capazes de hidrolisar as ligações β (1 → 4) da celulose não são secretadas no trato digestivo da maioria dos mamíferos; e, portanto, eles não podem usar celulose para comida. No entanto, os ruminantes, por exemplo, a vaca, podem utilizar a celulose como alimento, uma vez que as bactérias no rúmen formam a enzima celulose, que hidrolisa a celulose em D-glicose.

As moléculas de celulose não ocorrem isoladamente, em vez disso, várias cadeias são dispostas de maneira anti- paralela. As moléculas são mantidas juntas por pontes de hidrogênio intermoleculares entre o grupo hidroxila na posição 6 dos resíduos de glicose de uma molécula e o oxigênio glicosídico entre dois resíduos de glicose da molécula adjacente. Há também o fortalecimento intramolecular da cadeia pela formação de ligações de hidrogênio entre o grupo hidroxila na posição três e o átomo de oxigênio do próximo resíduo.

C. Mucopolissacarídeos:

Mucopolissacarídeos ou mucilagens são bastante comuns em plantas e animais. O mucopolissacarídeo ácido mais abundante é o ácido hialurônico presente nas camadas celulares e na substância fundamental extracelular dos tecidos conjuntivos dos vertebrados.

A unidade de repetição do ácido hialurônico é um composto dissacarídeo de ácido D-glucorônico e N-acetil-D glucosamina na ligação β (1—> 3). Outro mucopolissacarídeo ácido é a condroitina, cujos derivados do ácido sulfúrico condroitina-4-sulfato e condroitina-6-sulfato são importantes componentes estruturais das células revestidas, cartilagens, ossos e outras estruturas de tecido conjuntivo nos vertebrados.

Significado Biológico de Carboidratos:

1. Maior fonte de energia:

Os carboidratos são essenciais para os animais, pois os utilizam como combustíveis respiratórios. Nas células animais, os carboidratos na forma de glicose e glicogênio servem como uma importante fonte de energia para atividades vitais.

2. Componentes estruturais das células:

Os carboidratos servem como um importante material estrutural em alguns animais e plantas, onde constituem o arcabouço de celulose.

3. Papel fundamental no metabolismo:

Carboidratos desempenham um papel fundamental no metabolismo de aminoácidos e ácidos graxos.

4. Funções especiais:

Alguns carboidratos têm função altamente específica, por exemplo, ribose nas nucleoproteínas das células e galactose em certos lipídios.