Moléculas de carboidratos: estrutura, diferentes tipos e exemplos

Muitos materiais naturais são polímeros, incluindo a celulose da madeira e os carboidratos dos alimentos. Eles são chamados de biopolímeros e são moléculas gigantes feitas de cadeias ou redes de pequenas moléculas orgânicas ligadas. Quatro das classes de moléculas biológicas mais importantes são proteínas, lipídios, ácidos nucléicos e carboidratos. Este artigo compartilha uma visão geral dos átomos de carbono chamados carboidratos, o que são e por que são importantes.

Como o nome sugere, os carboidratos são hidratos de carbono. Isso significa que eles têm carbono, hidrogênio e oxigênio. Em geral, a fórmula para uma molécula de carboidrato é CH₂O, e a proporção elementar para um carboidrato é 1: 2: 1 para C: H: O.

Fazer umpolímerode qualquer tipo, você precisa de monômeros. Monômeros são as unidades individuais que são os blocos de construção da cadeia mais longa. Os monômeros de carboidratos são monossacarídeos. Os monossacarídeos podem ser encontrados em uma cadeia de carbono linear ou em um anel. Todos os monossacarídeos têm a fórmula C

Os dissacarídeos são formados por meio de uma reação de desidratação que permite que os monossacarídeos se unam. A desidratação contínua resulta na adição de mais monômeros para formar um polissacarídeo.

Os carboidratos simples são chamados de açúcares simples. Os polissacarídeos são conhecidos como carboidratos complexos. Quimicamente, isso significa três ou mais açúcares vinculados. Exemplos de dissacarídeos e polissacarídeos comuns são fornecidos abaixo.

A glicose é o carboidrato mais comum e um dos mais importantes. A glicose é uma aldose (na forma de cadeia, contém um aldeído) e uma hexose (açúcar de seis carbonos). Em solução aquosa, a glicose é encontrada principalmente na forma cíclica.

A glicose é produzida pelas plantas durante a fotossíntese, usando dióxido de carbono e luz solar. As moléculas de glicose são transformadas em amido para armazenamento nas plantas. As pessoas obtêm glicose comendo plantas.

Os humanos usam glicose como energia. Os processos de glicólise e respiração celular permitem que a célula quebre as moléculas de glicose como forma de extrair energia dos alimentos que você ingere. Como resultado da respiração celular, você acaba regenerando as moléculas de ATP, que são a moeda de energia do corpo.

A frutose é outro monossacarídeo comum. Você pode ter ouvido falar de “alto teor de frutose” em alimentos e bebidas. É dessa frutose que eles estão falando! A frutose é uma hexose assim como a glicose, mas é uma cetose em vez de uma aldose. O açúcar de mesa comum é um dissacarídeo feito de uma molécula de glicose e uma molécula de frutose. O açúcar de mesa é quimicamente conhecido como sacarose e você pode ler mais sobre isso a seguir.

Galactose é outro monossacarídeo que é uma aldose e uma hexose. É comumente encontrado como um monossacarídeo em ervilhas.

Galactosemia é uma doença em que a enzima necessária para converter galactose em glicose não está presente. Este é um grande problema para os recém-nascidos se não for detectado precocemente. Sem a enzima, os níveis de galactose no sangue são elevados e podem causar uma variedade de sintomas, incluindo perda de peso e icterícia. Se encontrada cedo, todas as fontes de galactose podem ser removidas da dieta da criança. Eventualmente, a criança desenvolve uma via alternativa para metabolizar a galactose.

Você pode ter ouvido falar desse açúcar como parte de outro tipo de macromolécula biológica importante: os ácidos nucléicos. Ribose e desoxirribose são partes importantes dos ácidos nucléicos. Eles constituem a espinha dorsal do açúcar-fosfato. A ribose é encontrada no RNA e a desoxirribose é encontrada no DNA.

Dissacarídeos são formados por meio de umreação de desidratação. Por exemplo, quando duas moléculas de glicose formam um dissacarídeo, o grupo do álcool em uma glicose e o hidrogênio do grupo do álcool em outro álcool formam a água. O que resta é uma ligação por meio de um oxigênio entre os dois monômeros. Essa ligação é chamada de ligação glicosídica ou ligação glicosídica.

Os dissacarídeos não podem ser metabolizados por humanos. Por quê? Bem, um dissacarídeo é muito grande para passar pela membrana celular. Como resultado, quaisquer dissacarídeos (ou cadeias maiores) devem primeiro ser decompostos por uma enzima. Depois disso, os monossacarídeos constituintes podem ser metabolizados.

Você provavelmente está muito familiarizado com a sacarose. A sacarose também é conhecida como açúcar de mesa ou apenas açúcar. A sacarose é o açúcar que você adiciona à mistura quando está tentando fazer um bolo.

A sacarose é produzida quando a glicose e a frutose formam um dissacarídeo. Como a frutose é mais doce que a sacarose, quando a sacarose é hidrolisada em suas partes componentes, a solução se torna ainda mais doce. As abelhas hidrolisam a sacarose em glicose e frutose. É por isso que o mel é tão doce.

Para quebrar a sacarose, você precisa ter a enzima sacarase.

A lactose é o açúcar encontrado no leite. Pode ser encontrada no leite de humanos e outros mamíferos. A lactose é composta de galactose e glicose. Não é tão doce quanto a sacarose (como você provavelmente pode imaginar, já que o leite não é tão doce quanto o açúcar!).

Para quebrar a lactose em suas partes componentes, você precisa ter a enzima lactase. Indivíduos que não têm lactase são denominados "intolerantes à lactose". Muitas pessoas são um tanto intolerantes à lactose; eles simplesmente podem não saber disso.

A maltose é um dissacarídeo formado por dois monômeros de glicose. Para quebrar a maltose, o corpo humano precisa da enzima maltase.

Polissacarídeos são cadeias de monossacarídeos unidos por muitas ligações glicosídicas. Os polissacarídeos são as moléculas de carboidratos mais abundantes encontradas nos organismos vivos porque desempenham uma variedade de funções, incluindo fornecer estrutura às plantas e armazenar energia.

Eles são formados pela reação entre o grupo do álcool (-OH) de uma molécula de glicose e o grupo do álcool de outra molécula de glicose, criando ligações. Essas ligações são feitas repetidamente entre os monossacarídeos. Este tipo de reação é chamado de reação de polimerização de condensação (ou síntese de desidratação) porque uma molécula de água é formada a partir do grupo funcional OH de um álcool e o H do outro álcool.

O amido é um dos carboidratos mais importantes, pois constitui uma grande parte da dieta humana. O amido é um polímero que armazena glicose nas plantas, principalmente nos tubérculos (pense nas batatas). Enquanto os humanos podem comer amido para obter energia, as plantas também podem quebrar o amido e usar a glicose para obter energia quando não podem fotossintetizar tanto.

Este polissacarídeo é feito de amilose (cadeias de glicose) e amilopectina (cadeias ramificadas de glicose).

Para quebrar o amido, o corpo humano utiliza muitas enzimas conhecidas coletivamente como amilases. Essas enzimas quebram as longas cadeias de amido em unidades menores que o corpo humano pode metabolizar. As amilases podem ser encontradas na boca. É por isso que a digestão começa na boca.

A celulose é um carboidrato encontrado nas plantas. É um componente estrutural vital das paredes das células vegetais. Você também pode encontrá-lo em diferentes fibras vegetais, como as do algodão. Sem celulose, as plantas seriam muito mais flexíveis.

A celulose é um polímero linear de glicose. A conformação particular das ligações glicosídicas na celulose não é digerível pelos humanos. Como tal, os humanos podem comer amido, mas não celulose.

O glicogênio é o polissacarídeo que os animais usam para armazenar energia. O glicogênio, que é composto de cadeias altamente ramificadas de glicose, é armazenado principalmente no fígado. Quando você não está comendo nada ou está em jejum, seu corpo usa o glicogênio que está nessas reservas para obter a glicose de que você precisa como fonte de energia.