Carboidratos

Os carboidratos, que compreendem açúcares e polímeros de açúcar, têm duas funções principais nos organismos. Eles armazenam e fornecem energia e fornecem matéria-prima para componentes estruturais. Eles ocorrem como monômeros e dímeros, e muitas vezes como cadeias mais longas, que às vezes são ramificadas.

Esta seção cobre a estrutura, variedade e ocorrência de carboidratos.

Categorias de carboidratos

Quatro categorias básicas de carboidratos são distinguidas pelo número de moléculas monoméricas de açúcar. O carboidrato mais simples é um monossacarídeo, formado por uma única unidade monomérica. Dissacarídeos, como a sacarose, o "açúcar comum", consistem em dois monossacarídeos ligados. O número de unidades monoméricas de um oligossacarídeo ("oligo" vem do grego e significa poucos) varia de 3 a 20, enquanto polissacarídeos são formados por mais de 20 unidades.

Estruturas dos monossacarídeos

Os carboidratos são formados por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), em grande parte presentes em grupos hidroxila (-OH). Os monossacarídeos podem ocorrer em forma linear, mas aparecem principalmente em forma cíclica, formada por uma reação intramolecular em que um grupo hidroxila transfere um átomo de hidrogênio para um oxigênio de ligação dupla (aqui, no aldeído terminal). A glicose, um açúcar muito comum e uma hexose (do grego: seis), é mostrada como exemplo. Por convenção, os átomos de carbono são numerados em sequência, como nas estruturas mostradas (C1-6).

A forma cíclica da glicose é uma estrutura em anel de seis membros, na qual C1 se liga a C5, deixando C6 fora do anel. Como em outros açúcares, surgem duas subformas dependendo da orientação do grupo aldeído no momento do fechamento do anel. Na forma alfa, o grupo hidroxila em C1 aponta "para baixo"; na forma beta, aponta "para cima". Essa orientação afeta profundamente as ligações entre monossacarídeos, como veremos em breve.

Além das hexoses, outro tipo comum são as pentoses, açúcares com cinco átomos de carbono. Geneticistas conhecem muito bem duas pentoses específicas com estrutura de anel de cinco membros: ribose e desoxirribose. Embora sejam quase idênticas, elas têm uma diferença pequena, mas importante: a desoxirribose não tem um grupo hidroxila no segundo átomo de carbono. Isso determina em grande parte as propriedades químicas do DNA e do RNA, dos quais a desoxirribose e a ribose, respectivamente, fazem parte.

Dissacarídeos

Os dissacarídeos são formados pela ligação entre dois monossacarídeos, que não precisam ser idênticos. A reação envolvida é chamada de condensação, porque os grupos hidroxila reagentes de cada monômero liberam uma molécula de água durante a formação da ligação. Essa ligação é chamada de ligação alfa-1,4-glicosídica quando o grupo hidroxila em C1 está na posição alfa; de modo correspondente, uma ligação beta-1,4-glicosídica envolve um grupo hidroxila em C1 na posição beta.

Polissacarídeos

Cadeias mais longas de monômeros de açúcar, como os polissacarídeos, são formadas por uma série de ligações alfa- ou beta-1,4-glicosídicas. A celulose é um exemplo de polissacarídeo totalmente linear, unido por ligações beta-1,4-glicosídicas. Ela é o polímero orgânico mais abundante na Terra e um componente estrutural crucial das paredes celulares de plantas e de alguns outros organismos. A celulose também é o principal constituinte do papel e de vários materiais têxteis.

Os polissacarídeos também podem ser ramificados por ligações 1,6-glicosídicas, formadas por uma reação de condensação entre grupos hidroxila em C1 e C6. O amido é um exemplo de polissacarídeo ramificado usado pelas plantas para armazenamento de energia, além de ser uma parte importante da dieta humana. O glicogênio é ainda mais ramificado e é produzido por animais, fungos e bactérias.

Na próxima seção, aprenderemos sobre outra classe de moléculas importante para armazenamento de energia e estrutura: os lipídios.