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   Bioquímica


CARBOIDRATOS


Além de componentes fundamentais da nutrição animal e humana, indispensáveis para o fornecimento de energia, os carboidratos constituem importantes matérias-primas para a indústria têxtil, do papel e de produtos alimentícios.
Os carboidratos ou hidratos de carbono são substâncias orgânicas, de fórmula geral (CH2O)n, constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio. Esses dois últimos elementos, na maioria dos casos, estão presentes nos carboidratos na mesma proporção que na água, isto é, 2:1, de onde deriva o nome carboidrato ou hidrato de carbono. Devido ao sabor adocicado, são também conhecidos como açúcares ou glicídios.
Importantes componentes fisiológicos nos animais e em formas inferiores de vida, os carboidratos formam três quartas partes do peso seco do mundo vegetal. Nas plantas e nos animais servem principalmente como elementos estruturais ou como reservas alimentares. Os carboidratos vegetais, em particular, representam uma grande reserva de energia, seja como alimentos para o homem e animais, seja, depois de transformados ao longo dos períodos geológicos, como hulha e turfa.


Classificação. Os carboidratos subdividem-se em três grupos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
Os monossacarídeos, ou glicídios simples, não são hidrolisáveis, isto é, não podem ser divididos em unidades menores. De acordo com o número de carbonos da molécula (3, 4, 5, 6 ou 7), denominam-se respectivamente trioses, tetroses, pentoses, hexoses ou heptoses. Esses compostos comportam-se como redutores graças à presença, em sua estrutura, de um grupo aldeído (CHO) ou cetona (C=O) livres, casos em que se denominam, respectivamente, aldoses ou cetoses.
Compostos monossacarídeos de fórmula química igual podem apresentar propriedades diferentes devido ao modo como seus átomos se distribuem espacialmente na molécula. Esse fenômeno é chamado estereoisomeria ou isomeria espacial. Assim, a glicose e a galactose, que são hexoses, têm a mesma fórmula química, exceto quanto ao arranjo dos H e OH ligados ao carbono 4. Também a manose e a glicose são estereoisômeros e se diferenciam pela ligação com o carbono 2. Da mesma forma, a glicose difere da frutose porque contém um grupo aldeído no carbono 1 e a frutose, um grupo cetônico no carbono 2.
Os oligossacarídeos formam-se de unidades de monossacarídeos unidas por meio de ligações com uma ponte de oxigênio, chamadas ligações glicosídicas. Os principais oligossacarídeos são a maltose, lactose, sacarose, celobiose, gentiobiose (dissacarídeos) e rafinose (trissacarídeo).
Os polissacarídeos são polímeros de monossacarídeos unidos linearmente por ligações glicosídicas ou formando ramificações. Na maioria dos casos, os polissacarídeos compõem-se de várias moléculas de glicose, mas outros monossacarídeos, como a frutose e a galactose, também podem formar polímeros. Os polissacarídeos mais importantes e conhecidos são a celulose, o amido e o glicogênio. Existem ainda outros, como as hemiceluloses (pentosanas, goma-arábica, dextranas) e hexapentosanas (pectinas).


Propriedades. A presença de um carbono assimétrico (com quatro ligantes diferentes) torna os carboidratos opticamente ativos, isto é, graças a suas diferentes estruturas químicas, desviam o plano da luz polarizada para a direita ou para a esquerda. Assim, a glicose natural é dextrogira (desvia a luz polarizada para a direita) em +52,7, enquanto a frutose comum é levogira (desvia a luz polarizada para a esquerda) em +92,4o. O sinal positivo indica que o desvio se dá no sentido horário.
Os monossacarídeos com mais de cinco átomos de carbono, quando dissolvidos em água, apresentam o fenômeno da mutarrotação, que consiste na mudança gradativa da rotação óptica até alcançar um ângulo de equilíbrio. Esse comportamento se deve ao fato de que esses compostos apresentam duas estruturas espaciais possíveis, uma das quais se transforma na outra durante a dissolução, até que um estado de equilíbrio, onde ambas as estruturas coexistem, seja alcançado.
A sacarose (dissacarídeo), quando hidrolisada, apresenta inversão da rotação óptica, passando de dextro para levogira. A mistura assim formada denomina-se açúcar invertido.


Metabolismo dos carboidratos. Os carboidratos são sintetizados nas plantas verdes, graças à fotossíntese, em que há conversão do dióxido de carbono (CO2) e água em glicídeos, com energia fornecida pela luz. A energia armazenada na molécula de glicose durante a fotossíntese é liberada na degradação (catabolismo) da glicose, produzindo-se água e CO2.
Do ponto de vista do metabolismo, a principal função dos carboidratos nos organismos vegetais e animais é o fornecimento de energia. Esse processo se denomina glicólise, que é a degradação da glicose com liberação de energia e formação dos ácidos lático e pirúvico.
Assim, além de constituir fonte de energia para os processos vitais, a glicose é um carboidrato necessário para a síntese de grande número de compostos químicos fundamentais para o metabolismo. O   mecanismo que garante o nível ótimo desse carboidrato no organismo denomina-se glicogênese, pelo qual os nGlicose ou glucose (C6H12O6). A glicose ou glucose (do grego utrientes são convertidos em glicose e glicogênio.


Principais carboidratos. glykys, "doce") é o monossacarídeo (aldoexose) mais difundido na natureza. Ocorre no mel e nos frutos doces, principalmente na uva, e é por isso chamada açúcar de uva. Só ocorre na forma dextrogira e, por esse motivo, é também chamada dextrose. Encontra-se normalmente no sangue na proporção de um por cento mas, em caso de patologias como o diabetes, essa percentagem cresce e a glicose passa a ser eliminada pela urina.
A glicose é de grande importância teórica por ocorrer, na forma condensada, em quase todos os di, tri e polissacarídeos. Em alguns deles ela é a única constituinte, como na maltose (di), na celobiose (di), no amido (poli) e na celulose (poli). Em outros açúcares ocorre condensada juntamente com outros monossacarídeos ou outros compostos, como na sacarose (di), lactose (di), amidalina (heterosídeo) etc. Sua preparação se faz por hidrólise do amido, especialmente do milho, por aquecimento com ácido forte diluído. Intermediariamente, formam-se dextrinas (poli) e maltose. A d-glicose ou dextrose sofre fermentação alcoólica e apresenta também mutarrotação. Por oxidação, pode produzir os ácidos glicônico, sacárico e glicorônico, e por redução produz sorbitol e n-hexano.


Frutose (C16H12O6). A frutose é a cetoexose mais importante. Ocorre no mel e nos frutos, dos quais toma o nome, e participa da formação da sacarose, como único constituinte desse polissacarídeo chamado inulina. É sempre encontrada na forma de d-frutose, que é levogira e, por esse motivo, chamada levulose. Obtém-se por hidrólise da inulina, por aquecimento em meio ácido.


Sacarose (C12H22O11). Abundante na natureza, a sacarose ocorre na beterraba e, principalmente na cana-de-açúcar, razão por que é chamada açúcar de cana. É utilizada como alimento e substância adoçante, pelo que tem grande importância econômica. Sua obtenção, nos países tropicais, se dá a partir da cana-de-açúcar. O caldo de cana -- garapa -- é tratado por hidróxido de cálcio ou CO2, a fim de fazer precipitar os ácidos oxálico, cítrico e fosfórico. Elimina-se o excesso de cal borbulhando gás carbônico, com precipitação de carbonato de cálcio. Em seguida, a garapa é concentrada e submetida a cristalização por centrifugação. A água-mãe resultante, denominada melaço, que contém ainda sacarose de mais difícil cristalização, é enviada à usina de álcool. A molécula da sacarose resulta da condensação de uma molécula de glucose e outra de frutose, ambas na forma cíclica. A sacarose apresenta atividade óptica e seu poder rotatório específico é +66. Sofre fermentação alcoólica ou lática.
Além da sacarose, cabe citar, entre os dissacarídeos, a maltose, a lactose e a celobiose. A maltose resulta da hidrólise enzimática do amido, sob a ação do malte. Sofre fermentação e produz glicose por reação de hidrólise.
A lactose, que ocorre no leite, é chamada por isso açúcar de leite. O leite de vaca contém cinco por cento de lactose e o humano, sete por cento. Sofre fermentação láctica e, por hidrólise, produz glicose e galactose. A celobiose é outro dissacarídeo que resulta da hidrólise parcial da celulose. Sua hidrólise produz somente glicose.


Amido (C6H10O5)n. Polissacarídeo que ocorre em grande quantidade no reino vegetal, o amido constitui a substância de reserva das plantas. Pode ocorrer nas sementes (milho, arroz, trigo, feijão etc.), raízes (mandioca) ou caules (batata inglesa). É utilizado como alimento e na fabricação de colas e gomas. Ao absorver iodo, adquire uma coloração azul característica, que desaparece por aquecimento e volta por resfriamento. O amido é insolúvel em água fria e pouco solúvel em água quente. Sua hidrólise em presença de ácido dá origem à glicose, com formação intermediária de dextrinas (polissacarídeos) e  maltose. A hidrólise se consegue por meio do malte (cevada germinada), que possui a enzima chamada amilase (ou diástase). No organismo humano a hidrólise ou desdobramento do amido principia na boca, sob ação da amilase que existe na saliva (a ptialina), e prossegue no estômago com a amilase do suco pancreático.


Glicogênio ou glucogênio (C6H10O5)n. Denomina-se glicogênio o polissacarídeo que ocorre no organismo humano. Constitui substância de reserva e se acumula no fígado. É também chamado amido animal e constitui uma exceção, pois todos os outros açúcares são de origem vegetal.




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