Estrutura, classificação e funções químicas de carboidratos

O Carboidratos, Carboidratos ou sacarídeos, são moléculas orgânicas que armazenam energia em seres vivos. Eles são as biomoléculas mais abundantes e incluem: açúcares, amidos e celulose, entre outros compostos encontrados em organismos vivos.

Os organismos que realizam a fotossíntese (plantas, algas e algumas bactérias) são os principais produtores de carboidratos na natureza. A estrutura desses sacarídeos pode ser linear ou ramificada, simples ou composta e também pode ser associada a biomoléculas de outra classe.

Por exemplo, os carboidratos podem se juntar a proteínas para formar glicoproteínas. Eles também podem ser associados a moléculas lipídicas, formando glicolipídios, biomoléculas que formam a estrutura das membranas biológicas. Os carboidratos também estão presentes na estrutura dos ácidos nucleicos.

Todos os seres vivos têm suas células cobertas por uma densa camada de carboidratos complexos. Os carboidratos são formados por monossacarídeos, pequenas moléculas formadas por três a nove átomos de carbono unidos a grupos hidroxila (-OH), que podem variar em tamanho e configuração.

Estrutura química

Os carboidratos são formados por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. A maioria deles pode ser representada pela fórmula empírica (CH2O) n, onde n é o número de carbonos na molécula. Em outras palavras, a proporção de carbono, hidrogênio e oxigênio é de 1: 2: 1 em moléculas de carboidratos.

Esta fórmula explica a origem do termo "carboidrato", pois os componentes são átomos de carbono ("carbo -. Embora os carboidratos sejam formados principalmente por esses três átomos, existem alguns carboidratos com nitrogênio, fósforo ou enxofre.

Na sua forma básica, os carboidratos são simples ou açúcares monossacarídeos. Esses açúcares simples podem ser combinados entre si para formar carboidratos mais complexos.

A combinação de dois açúcares simples é um dissacarídeo. Os oligossacarídeos contêm entre dois a dez açúcares simples, e os polissacarídeos são os maiores carboidratos, formados por mais de dez unidades de monossacarídeos.

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A estrutura dos carboidratos determina como a energia é armazenada em seus links durante sua formação por fotossíntese e também como esses links são quebrados durante a respiração celular.

Classificação

Monossacarídeos

Os monossacarídeos são as unidades elementares dos carboidratos, então eles são a estrutura mais simples de um sacarídeo. Fisicamente, os monossacarídeos são sólidos cristalinos sem cor. A maioria tem um sabor doce.

Do ponto de vista químico, os monossacarídeos podem ser aldeídos ou cetonas, dependendo de onde o grupo carbonil (C = O) está localizado em carboidratos lineares. Estruturalmente, os monossacarídeos podem formar correntes lineares ou anéis fechados.

Como os monossacarídeos têm grupos hidroxila, a maioria é solúvel em água e insolúvel em solventes não polares.

Dependendo do número de carbonos em sua estrutura, um monossacarídeo terá nomes diferentes, por exemplo: triosa (se você tiver 3 átomos de c), pentose (se você tiver 5c) e assim por diante.

Disacarídeos

Os dissacarídeos são açúcares duplos formados por dois monossacarídeos em um processo químico chamado síntese de desidratação, porque uma molécula de água é perdida durante a reação. Também é conhecido como uma reação de condensação.

Assim, um dissacarídeo é qualquer substância que consiste em duas moléculas de açúcar simples (monossacarídeos) ligadas entre si através de um link glicosídico.

Os ácidos têm a capacidade de quebrar esses laços, por esse motivo, os dissacarídeos podem ser digeridos no estômago.

Os dissacarídeos são geralmente solúveis em água e doces quando são ingeridos. Os três principais dissacarídeos são sacarose, lactose e maltose: a sacarose vem da união da glicose e frutose; A lactose vem da união da glicose e galactose; e a maltose vem da união de duas moléculas de glicose.

Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são polímeros complexos formados por poucas unidades simples de açúcar, ou seja, entre 3 e 9 monossacarídeos.

A reação é a mesma que forma os dissacarídeos, mas também vem da ruptura de moléculas de açúcar mais complexas (polissacarídeos).

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A maioria dos oligossacarídeos é encontrada em plantas e atua como uma fibra solúvel, o que pode ajudar a prevenir a constipação. No entanto, os seres humanos não possuem as enzimas para digeri -las principalmente, com exceção do maltotriosa.

Por esse motivo, os oligossacarídeos que não são inicialmente digeridos no intestino delgado podem ser degradados pelas bactérias que normalmente habitam o intestino grosso através de um processo de fermentação. Os prebióticos cumprem essa função, servem como alimento para bactérias benéficas.

Polissacarídeos

Os polissacarídeos são os maiores polímeros, são formados por mais de 10 (até milhares) unidades monossaccharídeos organizadas de maneira linear ou ramificada. As variações na disposição espacial é o que dá as múltiplas propriedades a esses açúcares.

Os polissacarídeos podem ser compostos pelo mesmo monossacarídeo ou combinação de diferentes monossacarídeos. Se forem formados por unidades repetidas do mesmo açúcar, são chamadas homopolissacarídeos como glicogênio e amido, que são os carboidratos de armazenamento de animais e plantas, respectivamente.

Se o polissacarídeo for composto de unidades de diferentes açúcares forem chamados heteropolissacarídeos. A maioria contém apenas duas unidades diferentes e geralmente se associa a proteínas (glicoproteínas, como a gammaglobulina plasmática do sangue) ou lipídios (glicolipídios, como gangliasídeos).

Funções

As quatro principais funções dos carboidratos são: Forneça energia, armazenar energia, construir macromoléculas e evitar degradação de proteínas e gordura.

Os carboidratos são degradados pela digestão em açúcares simples. Estes são absorvidos pelas células intestinais finas e transportadas para todas as células do corpo, onde serão oxidadas para obter energia na forma de adenosina trifosfato (ATP).

As moléculas de açúcar que não são usadas na produção de energia em um determinado momento são armazenadas como parte de polímeros de reserva como glicogênio e amido.

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Nucleotídeos, as unidades fundamentais dos ácidos nucleicos, têm moléculas de glicose em sua estrutura. Várias proteínas importantes estão associadas a moléculas de carboidratos, por exemplo: o hormônio folículo estimulante (FSH) que intervém no processo de ovulação.

Como os carboidratos são a principal fonte de energia, sua rápida degradação impede que outras biomoléculas sejam degradadas para obter energia. Assim, quando os níveis de açúcar são normais, proteínas e lipídios são protegidos da degradação.

Alguns carboidratos são solúveis em água, funcionam como alimentos básicos em praticamente todos e a oxidação dessas moléculas é o principal caminho de produção de energia na maioria das células não fotoossintéticas.

Carboidratos insolúveis estão associados para formar estruturas mais complexas que servem como proteção. Por exemplo: celulose forma a parede das células vegetais junto com hemicelulosas e pectina. A quitina forma a parede celular fúngica e o exoesqueleto do artrópode.

Além disso, o peptidoglicano forma a parede celular de bactérias e cianobactérias. O tecido conjuntivo de animais e articulações esqueléticas é formado por polissacarídeos.

Muitos carboidratos estão covalentemente ligados a proteínas ou lipídios que formam estruturas mais complexas, chamadas glyconjugado. Esses complexos atuam como rótulos que determinam a localização intracelular ou o destino metabólico dessas moléculas

Referências

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