Carboidratos em bioquímica

Os carboidratos (hidratos de carbono) são as biomoléculas mais abundantes na natureza. Muitas vezes são chamados de açúcares ou sacarídeos e são definidos pela sua composição química característica: carbono, hidrogênio e oxigênio, embora algumas vezes possam apresentar nitrogênio, fósforo ou enxofre em suas moléculas.

Duas principais funções são relacionadas aos carboidratos

A primeira é a energética, em que as moléculas são convertidas em energia para os trabalhos celulares, armazenada em nosso organismo sob a forma de ATP. O carboidrato pode ser armazenado para posterior utilização. Nas plantas este processo ocorre nos amiloplastos e a forma armazenada é o amido. Já nos animais armazena-se o glicogênio no fígado e nos músculos.

Outra função importante dos carboidratos é a estrutural, em que polímeros insolúveis funcionam como elementos estruturais e de proteção nas paredes celulares bacterianas e vegetais e nos tecidos conjuntivos de animais.

Ainda atuam como lubrificante e participam do processo de reconhecido e coesão entre células, participam da composição dos ácidos nucleicos e quando covalentemente ligados a proteínas ou lipídeos podem atuar na sinalização para determinação da localização intracelular ou destino metabólico de compostos.
Entendendo a classificação do carboidrato

Os monossacarídeos são as unidades básicas dos carboidratos e é o número de unidades que define a classificação do carboidrato. Assim, temos os monossacarídeos, os dissacarídeos, os oligossacarídeos e os polissacarídeos. Outra classificação é quanto ao produto de hidrólise do carboidrato, que é classificado em holosídeo quando a hidrólise gera somente monossacarídeos (ex.: rafinose) ou heterosídeo quando a hidrólise gera monossacarídeos e outros compostos.

Monossacarídeos

Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples e são compostos por aldeídos ou cetonas contendo grupos hidroxila na molécula. As moléculas possuem de três a sete átomos de carbono, que muitas vezes pode ser quiral.

Comumente, quando a molécula possui mais de cinco átomos de carbono ocorre ciclização na estrutura química. Os monossacarídeos podem ser classificados de acordo com a natureza química de seus grupos carbonila e o número de átomos de carbono.

Assim, se o grupo carbonila é um aldeído o açúcar é uma aldose e se o grupo carbonila é uma cetona o açúcar é uma cetose. Já de acordo com o número de carbonos, temos trioses, tetroses, pentoses e assim sucessivamente. Os monossacarídeos são compostos incolores, sólidos cristalinos, naturalmente solúveis em água e a maior parte deles possui sabor doce.

Entendendo a qualidade das biomoléculas

A qualidade destas biomoléculas pode ser representada pelas fórmulas de projeção de Fischer (vale à pena buscar textos explicativos sobre este assunto) e os D-carboidratos são mais abundantes na natureza do que os L-carboidratos.
Os dissacarídeos são formados pela ligação covalente entre dois monossacarídeos, ligação esta denominada O-glicosídica. Esta ligação é um análogo em carboidratos da ligação peptídica em proteínas e pode ser hidrolisada por enzimas denominadas glicosidases.

A nomenclatura dos dissacarídeos

Quanto à nomenclatura dos dissacarídeos, primeiro escreve-se a configuração do monossacarídeo à esquerda, seguido do seu nome. Indica-se então entre parênteses os átomos de carbono que estão fazendo parte da ligação glicosídica e depois a configuração e o nome da segunda unidade monomérica. Assim, a maltose também pode ser denominada α-D-glicopiranosil-(1?4)-β-D-glicopiranose, onde os termos “pirano” são utilizados para indicar que o anel possui 6 átomos de carbono (o termo seria “furano” caso o anel possuísse 5 átomos de carbono).

Uma propriedade importante em grande parte dos carboidratos é a capacidade de serem oxidados por íons cúpricos (Cu2+) e férricos (Fe3+). Os açúcares que apresentam esta propriedade são ditos redutores e não formam glicosídeos, devido à facilidade com que os grupos aldeídos presentes na molécula reduzem agentes oxidantes fracos.
Quanto aos polissacarídeos, também denominados glicanos, diferem entre si de acordo com a natureza das unidades monossacarídicas, os tipos de ligações glicosídicas, o comprimento das cadeias e o grau de ramificação destas. Assim, quando o polissacarídeo é composto por apenas um único tipo de unidade monomérica ele é dito homopolissacarídeo, e quando possui mais de um tipo, heteropolissacarídeo.

O que são os homopolissacarídeos?

Os homopolissacarídeos mais importantes são o amido e o glicogênio, utilizados para o armazenamento de energia pelas células, e a celulose e a quitina, utilizados na composição da estrutura das paredes celulares vegetais e de exoesqueletos de animais, respectivamente.
Repare que diferente das proteínas e dos ácidos nucleicos, os polissacarídeos formam polímeros lineares e ramificados, já que as ligações glicosídicas podem ser feitas com qualquer hidroxila dos monossacarídeos. Mas, felizmente para nossa compreensão, a maioria é linear e os poucos polissacarídeos ramificados apresentam formas bem definidas.
Dentre os heteropolissacarídeos, temos como exemplo os glicosaminoglicanos, compostos por monossacarídeos ligados ao ácido urônico ou sulfato, e os peptideoglicanos, que são monossacarídeos ligados a peptídeos. Os primeiros fazem parte da lubrificação nas articulações e como matriz extracelular no tecido conjuntivo, já os segundos atuam estruturalmente no envoltório celular de bactérias.

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