7 - Carboidratos

Carboidratos são compostos orgânicos também conhecidos por hidratos de carbono, glúcides, glucídios, glícides, glicídios ou açúcares.

As moléculas desses compostos orgânicos, normalmente, possuem átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Em alguns deles, encontra-se também o nitrogênio.

De acordo com a complexidade de suas moléculas, os carboidratos podem ser classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

Monossacarídeos (Monossacárides)

São os carboidratos mais simples. Suas moléculas não precisam sofrer hidrólise para serem absorvidas pelas células. Nelas há um pequeno número de átomos de carbono. Com algumas exceções, obedecem à seguinte fórmula geral:

CnH₂nOn = Cn(H₂O)n, em que n pode variar de 3 a 7.

Conforme o número de átomos de carbono presente nas moléculas, os monossacarídeos podem ser subdivididos em trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses. Veja a tabela a seguir:

Entre os monossacarídeos de maior importância para os seres vivos, estão as pentoses e as hexoses. As pentoses porque entram na constituição dos ácidos nucleicos (RNA e DNA) e do ATP; e as hexoses porque exercem um importante papel energético.

Entre as pentoses, destacam-se a ribose (C₅H₁₀O₅) e a desoxirribose (C₅H₁₀O₄), já entre as hexoses, destacam-se a glicose, a frutose e a galactose. Todas elas têm importante função energética. As hexoses, especialmente a glicose, são utilizadas para a obtenção de energia por meio das reações químicas da respiração celular.

Observe que as três hexoses apresentam a mesma formula molecular ( C₆H₁₂O₆), diferindo apenas pela fórmula estrutural.

Oligossacarídeos (Oligossacárides)

São carboidratos resultantes da união de poucos (2 a 10) monossacarídeos iguais ou diferentes. Conforme o número de monossacarídeos que se ligam, podem ser classificados em dissacarídeos (união de dois monossacarídeos), trissacarídeos (união de três monossacarídeos) e assim por diante.

A união entre moléculas de monossacarídeos se faz por meio de uma ligação covalente denominada ligação glicosídica. Para formar esse tipo de ligação, um dos monossacarídeos perde um de seus hidrogênios (–H) e o outro perde uma hidroxila (–OH); os monossacarídeos se unem e o hidrogênio mais a hidroxila que foram liberados se juntam para formar uma molécula de água. Veja o exemplo a seguir:

Entre os oligossacarídeos, destacam-se os dissacarídeos maltose, sacarose e lactose.

A maltose resulta da união de duas unidades de glicose. É encontrada em alguns vegetais (cevada, por exemplo) e também provém da digestão (“quebra”) do amido que ocorre no tubo digestório de muitos animais.

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ = C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

Glicose Glicose Maltose

A maltose tem importante papel energético, uma vez que sua hidrólise no tubo digestório dos animais fornece moléculas de glicose, que, então, são absorvidas e utilizadas como fonte de energia.

Maltose + água = Glicose + Glicose

Maltase (enzima)

A sacarose, dissacarídeo que resulta da união de uma molécula de glicose com uma de frutose, tem papel energético e é abundante em muitos vegetais (cana-de-açúcar, beterraba, etc.). Sua hidrólise no tubo digestório dos animais, em presença da enzima sucrase (invertase, sacarase), fornece as hexoses glicose e frutose, que são absorvidas e utilizadas como fonte de energia. Veja os esquemas a seguir:

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ = C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

Glicose Frutose Sacarose

Sacarose + água = Glicose + Frutose

Sucrase (enzima)

A lactose, encontrada no leite e derivados, é um dissacarídeo, resultante da união da glicose com a galactose, e tem papel energético. Sua hidrólise fornece as hexoses glicose e galactose.

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ = C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

Glicose Galactose Lactose

Lactose + água = Glicose + Galactose

Lactase (enzima)

Polissacarídeos (Polissacárides)

São os carboidratos mais complexos. Suas macromoléculas resultam da união de muitas unidades de monossacarídeos (às vezes, milhares delas). São, portanto, polímeros de monossacarídeos. Dividem-se em homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos.

Os homopolissacarídeos resultam da polimerização de apenas uma espécie de monossacarídeos. Os principais exemplos são amido, glicogênio, celulose e quitina.

A macromolécula de amido (amilo) é um polímero formado por unidades de glicose, sendo encontrada apenas nos vegetais, nos quais fica armazenada, principalmente, em certos tipos de caule (como a batatinha), raízes (mandioca, por exemplo) e sementes (milho, trigo, feijão, etc.).

Nos vegetais, o amido tem a função de ser uma importante reserva energética, uma vez que é a forma como os vegetais armazenam em suas células a glicose que não está sendo consumida. Sabe-se que, por meio da reação de fotossíntese, os vegetais clorofilados fabricam a glicose que será utilizada como alimento nos processos de obtenção de energia, isto é, na respiração celular, e também como matéria-prima para a produção de outros compostos orgânicos.

Entretanto, quando a produção de glicose é maior que o seu consumo, o excesso da produção é armazenado sob forma de amido. Em caso de necessidade, o vegetal lança mão dessas reservas. Por isso, diz-se que o amido é o material de reserva vegetal.

Além de ser uma reserva energética dos vegetais, o amido é também um importante alimento energético para os animais, uma vez que a maioria deles produz as enzimas necessárias para degradar a macromolécula de amido, transformando-a em várias moléculas menores de glicose, que, então, são absorvidas e usadas como fonte de energia.

Essa digestão do amido é feita em duas etapas, conforme mostra o esquema a seguir:

Amido + água = Moléculas de maltose

amilase (enzima)

Maltose + água = Moléculas de glicose

maltase (enzima)

A macromolécula de glicogênio resulta da união de unidades de glicose. Esse polissacarídeo é encontrado em animais e em fungos e tem função de reserva energética, uma vez que é a forma como os animais e também os fungos armazenam glicose em suas células. Diz-se, portanto, que o glicogênio é o material de reserva dos animais (e também dos fungos). Em nosso organismo, por exemplo, o glicogênio é encontrado nas células do fígado e nas células musculares.

O processo de formação do glicogênio tem o nome de glicogênese. Quando se faz necessário, o glicogênio é “quebrado” e convertido em moléculas de glicose. Esse desdobramento do glicogênio em glicose denomina-se glicogenólise.

A celulose é o carboidrato mais abundante na natureza. Sua macromolécula resulta da associação de unidades de glicose. Sua função é tipicamente estrutural, uma vez que é o principal componente da parede celular (revestimento mais externo) das células vegetais.

São raros os organismos que produzem as enzimas necessárias para a digestão da celulose. Os ruminantes (boi, cabra, veado, girafa, etc.), por exemplo, são animais essencialmente herbívoros que se alimentam de folhagens ricas em celulose. Assim como ocorre no nosso organismo, os ruminantes não produzem as enzimas necessárias para a digestão da celulose. Entretanto, no estômago desses animais, vivem e proliferam certas espécies de micro-organismos (bactérias, protozoários) que são capazes de produzir e de liberar as enzimas celulase e celobiase, permitindo, assim, que, no tubo digestório desses animais, haja o desdobramento da celulose em moléculas de glicose, que, então, são absorvidas e utilizadas como fonte de energia. Para esses animais, a celulose é um importante alimento energético. A digestão completa da celulose, à semelhança do que acontece com a digestão do amido, é feita em duas etapas. Veja o esquema a seguir:

Celulose + água = Celobiose + água = Glicose

celulase (enzima) celobiase (enzima)

O homem, ao contrário dos animais herbívoros, não possui, em seu tubo digestório, os micro-organismos produtores das enzimas celulase e celobiase. Dessa forma, nós não conseguimos aproveitar a celulose como fonte de energia. Entretanto, a celulose que ingerimos não é totalmente inútil para o nosso organismo, uma vez que ela, juntamente com outras substâncias, forma a parte vegetal dos alimentos conhecida como fibras. Essas fibras vegetais dão consistência às fezes, estimulando os movimentos peristálticos do intestino e facilitando a defecação.

A quitina é um polissacarídeo nitrogenado, duro, resistente e insolúvel em água. É um polímero de N-acetilglicosamina. Tem função estrutural, sendo encontrado no exoesqueleto dos artrópodes e na parede celular dos fungos.

Os heteropolissacarídeos resultam da associação de diferentes tipos de monossacarídeos. Ácido hialurônico, condroitinsulfato A e heparina são alguns exemplos.

O ácido hialurônico e o condroitinsulfato são encontrados na matriz (substância intercelular) dos tecidos conjuntivos. A heparina tem propriedades anticoagulantes, sendo produzida pelos mastócitos (tipo de célula do tecido conjuntivo propriamente dito) e pelos basófilos (um tipo de leucócito).

Referências:

• JUNQUEIRA, Luis C. & CARNEIRO, J. "Biologia Celular e Molecular". Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1991. 5ª Edição. Cap. 1.

• OLIVEIRA, Óscar; RIBEIRO, Elsa & SILVA, João Carlos "Desafios Biologia". Editora ASA, Porto, 2007. 2ª Edição. Cap.1.

• AMABIS, JOSÉ MARIANO; MARTHO, GILBERTO RODRIGUES. Volume 1: Biologia das células – 3. Ed. – São Paulo: Moderna, 2010.

• NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger: Princípios de Bioquímica. 3ª ed., Sarvier, 2003