AULA 5: Carboidratos: Estruturas e Funções
1. Introdução: A Base Energética e Estrutural da Vida
Os carboidratos — também chamados de glicídios, sacarídeos ou açúcares — são biomoléculas orgânicas compostas por carbono, hidrogênio e oxigênio, geralmente com fórmula empírica (CH2O)n(CH₂O)_n(CH2O)n. Essas substâncias exercem papéis fundamentais como fontes primárias de energia, elementos estruturais em plantas e microrganismos, e componentes funcionais em processos de reconhecimento celular, sinalização e imunidade.
Além de fornecerem energia rapidamente mobilizável (como a glicose), os carboidratos também participam da formação de macromoléculas como o DNA e o RNA (ribose e desoxirribose), e são essenciais na fisiologia humana e na medicina clínica.
2. Classificação dos Carboidratos
Os carboidratos são classificados com base no número de unidades monossacarídicas:
2.1 Monossacarídeos
Unidades simples não hidrolisáveis.
Ex: glicose, frutose, galactose, ribose.
2.2 Oligossacarídeos
De 2 a cerca de 10 unidades monossacarídicas.
Ex: sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose), maltose (glicose + glicose).
2.3 Polissacarídeos
Cadeias longas (centenas ou milhares) de monossacarídeos.
Ex: amido, glicogênio, celulose.
2.4 Simples x Complexos
Simples: monossacarídeos e dissacarídeos → absorção rápida.
Complexos: oligossacarídeos e polissacarídeos → digestão mais lenta.
3. Estrutura Molecular dos Monossacarídeos
3.1 Aldoses e Cetoses
Aldoses: possuem grupo aldeído (ex: glicose)
Cetoses: possuem grupo cetona (ex: frutose)
3.2 Isomeria Óptica e Estereoquímica
Monossacarídeos possuem centros quirais → isômeros D e L
Na natureza, predominam os isômeros D (relacionados à configuração da D-gliceraldeído)
3.3 Ciclagem e Anomeria
Monossacarídeos com ≥ 5 carbonos ciclizam espontaneamente em solução aquosa
Formam anéis piranose (6 membros) ou furanose (5 membros)
A ciclagem cria um novo carbono quiral (anômero), originando as formas α e β
Figura sugerida: ciclagem da glicose e formação dos anômeros α e β
4. Principais Monossacarídeos de Interesse Biomédico
5. Oligossacarídeos e Glicoconjugados
5.1 Dissacarídeos
Sacarose: glicose + frutose (cana, beterraba)
Lactose: glicose + galactose (leite)
Maltose: glicose + glicose (hidrólise do amido)
5.2 Glicoconjugados
Glicoproteínas: proteínas com cadeias de carboidratos ligadas covalentemente → reconhecimento celular, imunidade
Proteoglicanos: núcleo proteico + longas cadeias de glicosaminoglicanos (GAGs) → matriz extracelular, cartilagem
Glicolipídeos: lipídeos + carboidratos → antígenos de grupos sanguíneos
Box – Aplicação clínica: Alterações em glicoproteínas de membrana podem indicar câncer ou processos infecciosos.
6. Polissacarídeos
6.1 Homopolissacarídeos
Amido: reserva energética em plantas (amilose e amilopectina)
Glicogênio: reserva energética animal (altamente ramificado)
Celulose: polímero estrutural de glicose em plantas (ligações β-1,4)
6.2 Heteropolissacarídeos
Com mais de um tipo de monossacarídeo
Ex: ácido hialurônico, condroitina → componentes da matriz extracelular
Tabela sugerida: Comparação entre amido, glicogênio e celulose quanto à estrutura, função e digestibilidade
7. Funções Biológicas dos Carboidratos
Energia rápida: glicose → glicólise → ATP
Armazenamento: glicogênio no fígado e músculos
Função estrutural: celulose, parede bacteriana (peptidoglicano)
Sinalização celular: glicoconjugados na superfície celular
Composição de nucleotídeos: ribose e desoxirribose
Regulação osmótica e da pressão coloidosmótica (albumina + carboidratos)
8. Relevância Clínica e Aplicações Médicas
8.1 Metabolismo da Glicose
Hipoglicemia: deficiência de glicose plasmática
Diabetes Mellitus: falha na produção ou ação da insulina
Marcadores: glicemia em jejum, hemoglobina glicada (HbA1c)
8.2 Distúrbios Metabólicos Hereditários
Galactosemia: deficiência de enzimas da via de metabolização da galactose
Intolerância à lactose: deficiência da enzima lactase
8.3 Produtos de Glicação Avançada (AGEs)
Glicação não enzimática de proteínas pela glicose → inflamação e envelhecimento celular
Box – Erro comum: confundir glicose elevada após refeição com diagnóstico definitivo de diabetes. O diagnóstico requer critérios específicos, como glicemia de jejum ≥ 126 mg/dL ou HbA1c ≥ 6,5%.
9. Conclusão: Os Carboidratos como Alicerces da Vida Bioquímica
Embora frequentemente reduzidos à ideia de "açúcar", os carboidratos são muito mais do que substratos energéticos. São moléculas altamente versáteis que compõem as estruturas celulares, regulam processos moleculares complexos e desempenham funções críticas em praticamente todos os sistemas biológicos.
Sua compreensão é indispensável tanto para o entendimento da fisiologia metabólica quanto para a prática clínica e o desenvolvimento biotecnológico.
10. Questões de Revisão
Quais são as principais diferenças estruturais entre um monossacarídeo, dissacarídeo e polissacarídeo?
O que caracteriza um anômero e qual a diferença entre as formas α e β da glicose?
Como os glicoconjugados participam da sinalização celular?
Explique a importância clínica da hemoglobina glicada (HbA1c).
Por que o ser humano consegue digerir amido, mas não celulose?
11. Glossário Técnico
Anômero: isômero gerado pela ciclagem do monossacarídeo, diferindo na posição do grupo OH no carbono anomérico
Epímero: isômero que difere na configuração de apenas um centro quiral
Glicoconjugado: macromolécula formada por carboidratos ligados a proteínas ou lipídeos
Glicólise: via metabólica de oxidação da glicose a piruvato
AGEs (Advanced Glycation End-products): produtos finais da glicação não enzimática, associados a complicações do diabetes
