Carboidratos
Monossacarídeos
Isómeros
Estereoisómeros
Numeração de átomos de carbono
Átomos de carbono assimétricos
Trioses e Pentoses
Exoses
Isómeros
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Os monossacarídeos podem ser divididos em grupos com base no número de átomos de carbono nas moléculas, assim: trioses têm átomos 3-C, tetroses têm átomos 4-C, pentoses têm 5-C e hexoses têm 6-C. Dentro de cada um destes grupos existem compostos diferentes, cada um com a mesma fórmula molecular. Como exemplo, tanto a glucose como a frutose são hexoses (C6H12O6), mas têm propriedades químicas e físicas diferentes. Estes tipos de compostos são chamados isómeros.
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Stéreoisómeros
Alguns isómeros diferem apenas na forma em que os átomos estão dispostos no espaço 3-D, ou seja, os átomos estão ligados uns aos outros da mesma forma, mas estão dispostos de forma diferente no espaço 3-D. Portanto, os açúcares podem existir como pares de estereoisómeros ou enantiómeros que são imagens espelhadas um do outro. O centro da glicerose C é chamado de C-Aatom assimétrico porque pode ser rearranjado no espaço para produzir duas estruturas diferentes. Estas diferenças não afectam as propriedades físicas, mas podem afectar as propriedades bioquímicas devido à alteração da forma da molécula. Um isômero L tem o OH à esquerda do carbono central:
e o isômero D tem o OH à direita do carbono central.
Para distinguir entre os isômeros, eles são rotulados como isômeros L e D. O L é tomado da palavra latina para esquerda, Laever, e o D é tomado da palavra latina para direita, Dexter.
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Numeração de átomos de carbono
Numeração Transcript:
Os átomos de carbono são numerados começando pelo extremo reativo da molécula, o CHO (aldeído) ou “C” duplamente ligado “O” (carbonilo) extremo da molécula. Cada átomo de carbono é então numerado em ordem através do fim da cadeia. Quando numeramos os estereoisómeros que têm mais de três átomos de carbono, olhamos para a posição do grupo OH no penúltimo ou próximo do último átomo de carbono, porque isto determina se é um estereoisómero L ou D. Neste exemplo, vamos olhar para a numeração da D-Glucose. Primeiro temos de encontrar a extremidade reactiva da molécula e atribuir ao seu carbono o número um. Em seguida numeramos os carbonos restantes em ordem através do final da cadeia.
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Átomos de carbono assimétricos
Em teoria, em glucose, a posição do grupo OH em cada um dos átomos de carbono assimétricos, os números dois, três, quatro e cinco poderiam ser invertidos, produzindo um estereoisómero distinto de cada vez, para um total de 16 ou 24 estereoisómeros. No entanto, nem todos estes existem na natureza. Para a frutose, existem apenas três carbonos assimétricos, portanto apenas 8 ou 23 estereoisômeros podem ser produzidos.
Glucose tem um grupo aldeído (-CHO) no átomo de carbono número um e por isso é chamada de “aldose”, também tem seis átomos de carbono (uma hexose), portanto pode ser chamada de “aldohexose”. O grupo reactivo na frutose, contudo, é um grupo cetona (-C=0) sobre o carbono número dois. É portanto chamado de “cetose” ou “ketohexose”
Apenas alguns dos monossacarídeos existem livres na natureza. A maioria deles são normalmente encontrados como unidades de açúcar em polissacarídeos ou em moléculas mais complexas. Eles podem então ser obtidos por hidrólise (decomposição) dos complexos CHO’s. Os monossacarídeos são frequentemente chamados de açúcares simples, e são subdivididos de acordo com o número de átomos C.
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Trios e Pentoses
1. Trioses: (C3H6O3)
Liceróise- tem dois isómeros, o gliceraldeído, que contém um grupo aldeído (-CHO) e a dihidroxiacetona, que contém um grupo cetona (-C=0). Estes compostos são intermediários metabólicos importantes na oxidação da glicose para produzir energia. A configuração da glicerose é usada para estabelecer as formas D & L de outros açúcares.
2. Pentoses (C5H10O5)
Três pentoses importantes são:
D-ribose – um componente do RNA, ácido ribonucleico, vitaminas (riboflavina), e coenzimas. Também é importante nos compostos de alta energia, ATP e ADP. Na sua forma reduzida, desoxirribose, é um componente do DNA.
L-arabinose – ocorre no cerne de coníferas e é um componente de hemiceluloses onde ocorre com xilose. É também um componente da pectina e pode ser um componente importante da gengiva (goma arábica). A acção bacteriana na produção de silagem pode produzir arabinose livre. Os arábanos são polímeros de arabinose.
D-xilose – há pequenas quantidades de D-xilose livre nos frutos, mas ocorre principalmente na hemicelulose, como xilanos e hetero-xilanos. A hemicelulose é um polissacarídeo de xilose e arabinose (um heteroxilano). A proporção de xilose e arabinose parece afectar a digestibilidade à medida que a proporção de xilose aumenta.
Hemicelluloses constituem uma porção considerável das paredes celulares das plantas, pelo que os herbívoros comem grandes quantidades das mesmas. Estes açúcares são todos aldopentoses.
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Hexoses
3. Hexoses (C6H12O6)
D-glucose – uma aldohexose com vários nomes comuns, incluindo açúcar de uva, dextrose, açúcar de milho (feito de amido de milho). Ocorre livre em plantas, frutas, mel, fluidos corporais, incluindo líquor, sangue, linfa. É o principal produto final da digestão CHO por não ruminantes e é, portanto, uma forma de energia primária para não ruminantes. É um componente importante de muitos oligossacarídeos (com galactose forma lactose) e polissacarídeos (como amido e celulose).
D-Glucose Ring Transcript:
Na solução D-glucose existe como uma mistura de equilíbrio da forma de cadeia reta com duas formas de anel de piranose. Efectivamente, o átomo de carbono número um reage com o átomo de carbono número cinco formando um anel. Na verdade, existem duas formas da estrutura, chamadas anomalias. Se o átomo de hidrogênio está acima do átomo de carbono um então ele é chamado de anomer alfa mas se o átomo de hidrogênio está abaixo do átomo de carbono ele é chamado de anomer beta.
Esta informação estrutural é muito importante porque governa como moléculas de glucose se unem para formar moléculas maiores. O amido é um polímero da forma a e é solúvel em água e digerível por enzimas animais. A celulose é um polímero da forma b, não é solúvel e não é digerível por enzimas animais.
A mudança de a para b através de uma estrutura de cadeia aberta é chamada de mutarotação, e requer que a ligação O-C seja quebrada para permitir que o C gire o H e OH de cabeça para baixo. Em seguida, a ligação é refeita. Os outros monossacarídeos também fazem formas circulares.
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D-Frutose – uma ketohexose, encontrada no mel, folhas verdes, sementes e caules de muitas plantas, como a unidade principal em frutíferas que são comuns em gramíneas jovens, em raízes como a inulina polissacarídeo de armazenamento, e como um componente da sacarose dissacarídeo (com glicose).
Forma também anéis de piranose mas quando reage para fazer oligo- ou polissacarídeos fá-lo como uma estrutura em anel de FURANOSE (como o FURAN). Neste caso o átomo de carbono anomérico é C-2, e o CH2OH ou está acima do carbono anomérico (anomer alfa), como na sacarose ou abaixo como em FRUCTANOS (anomer beta).
D-Galactose – uma aldohexose, não encontrada livre, mais importante como componente do dissacarídeo lactose, açúcar do leite (com glicose). Também ocorre em outros CHO’s complexos e lipídios complexos no cérebro e tecido nervoso (galactoglicerídeos e cerebrosídeos).
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D-Mannose – Principalmente como mananos em leveduras, bolores e bactérias.
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Reações hexagonais
Compostos hexagonais podem sofrer uma série de reações químicas.
- Oxidação aos ácidos
- e.g. glucose, oxidação de CH2OH a COOH produz ácido glucurónico que é um componente importante dos heteropolissacáridos, como as pectinas.
- Combina com NH3 para produzir hexosaminas, por exemplo, glucosamina – um componente da quitina.
- Formação de álcoois, por exemplo, a glucose forma sorbitol.
- Fosforilação a fosfatos de hexose, por exemplo, glucose-l-fosfato e glucose-6-fosfato; que são intermediários importantes na oxidação da glucose em CO2 + H2O para produzir energia.
- Formação de glicosídeos para produzir di, tri, tetra, oligo e polissacarídeos.
Formação de glicosídeos
Combinação do H de um grupo hidroxil em um açúcar com um grupo alcoólico ou outro grupo hidroxil causa uma reação de Esterificação ou Condensação para produzir um glicosídeo. Isto ocorre no átomo C um, o átomo C anomérico.
Como os açúcares contêm grupos alcoólicos e grupos hidroxílicos, eles podem se combinar com outros açúcares para formar dissacarídeos, tri, tetra, etc. e polissacarídeos, todos unidos por ligações glicosídicas.
Exemplos:
- Gluc-Gluc, a-1-4 é Maltose
- Pode reagir na forma a ou b para fazer ligações a ou b
- Pode também reagir na posição 6 produzindo ligações a-1, 6. Este é um ponto de ramificação em polímeros.
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