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3.4: O que são Carboidratos?
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What are Carbohydrates?
 
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3.4: What are Carbohydrates?

3.4: O que são Carboidratos?

Overview

Carbohydrates are essential biological molecules made of carbon, hydrogen, and oxygen atoms, often in the ratio of 1:2:1. They occur as simple or complex structures and are essential for energy metabolism and storage.

Naming Convention of Carbohydrates

All carbohydrates are sugars, also called saccharides. However, depending on their length and complexity carbohydrates can be classified as monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides. Monosaccharides are also called simple sugars. Polysaccharides are referred to as complex carbohydrates. They are polymers, as they are built from repeating units of simple sugars.

One of the simplest sugars is glucose. It is made of six carbons, 12 hydrogens, and six oxygens (i.e., C6H12O6). Glucose has a single sugar unit and is, therefore, a monosaccharide. Even such a simple molecule has several variants (isomers), depending on the orientation of individual atoms in space. For instance, if the hydroxyl (-OH) group on carbon number five points to the right, we speak of D-Glucose, if it points to the left, it is L-Glucose. The two molecules are enantiomers, mirror images of each other.

The representation of a molecule as a ring structure is called Haworth projection. It reveals another option to arrange the atoms in a glucose molecule. Identify the carbon that previously carried the carboxyl group (1 in glucose, 2 in fructose). If the hydroxyl group on that carbon points down, it is said to be the α-form. If the hydroxyl group points up, it is the β-form.

Monosaccharides are also classified based on the number of carbons. For instance, pentoses have five carbon atoms and hexoses six. Furthermore, monosaccharides are classified by the placement of their carbonyl group (a carbon-oxygen double bond). An aldose has a single terminal aldehyde group (-CH=O) whereas a ketose has a single carbonyl group positioned in the middle of the molecule.

These different classification systems and naming conventions can be combined. For instance, fructose is a ketohexose — a sugar with five carbons, and the carboxyl group is located at a carbon that is not at the end of the molecule.

A disaccharide forms when two monosaccharides linked by dehydration synthesis. A common disaccharide is sucrose. It consists of two monosaccharides, α-glucose and β-fructose. Sucrose is the ordinary household sugar, usually derived from sugar cane or sugar beets.

When more than two monosaccharides link, it forms a polysaccharide. Cellulose is a common polysaccharide that is built from glucose monomers. It is insoluble and the building block of cell walls and fibers in plants. Your cotton t-shirt is made of sugar!

Visão Geral

Os carboidratos são moléculas biológicas essenciais feitas de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio, muitas vezes na proporção de 1:2:1. Elas ocorrem como estruturas simples ou complexas e são essenciais para o metabolismo energético e armazenamento.

Convenção da Nomeação de Carboidratos

Todos os carboidratos são açúcares, também chamados de sacarídeos. No entanto, dependendo do seu comprimento e complexidade, os carboidratos podem ser classificados como monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Monossacarídeos também são chamados de açúcares simples. Polissacarídeos são chamados de carboidratos complexos. São polímeros, pois são criados a partir de unidades repetitivas de açúcares simples.

Um dos açúcares mais simples é a glicose. É feito de seis carbonos, 12 hidrogénios e seis oxigénios (ou seja, C6H12O6). A glicose tem uma única unidade de açúcar e é, portanto, um monossacarídeo. Mesmo uma molécula tão simples tem várias variantes (isómeros), dependendo da orientação de átomos individuais no espaço. Por exemplo, se o grupo hidroxilo (-OH) no carbono número cinco aponta para a direita, falamos de D-Glicose, se aponta para a esquerda, é L-Glicose. As duas moléculas são enantiómeros, imagens espelhadas uma da outra.

A representação de uma molécula como uma estrutura de anel é chamada projeção de Haworth. Ela revela outra opção para organizar os átomos em uma molécula de glicose. Identifique o carbono que anteriormente carregava o grupo carboxilo (1 na glicose, 2 na frutose). Se o grupo hidroxilo nesse carbono aponta para baixo, diz-se que é a forma α. Se o grupo hidroxilo aponta para cima, é a forma β.

Monossacarídeos também são classificados com base no número de carbonos. Por exemplo, as pentoses têm cinco átomos de carbono e as hexoses seis. Além disso, os monossacarídeos são classificados pela colocação de seu grupo carbonilo (uma ligação dupla carbono-oxigénio). Uma aldose tem um único grupo aldeído terminal (-CH=O) enquanto que uma cetose tem um único grupo carbonilo posicionado no meio da molécula.

Estes diferentes sistemas de classificação e convenções de nomeação podem ser combinados. Por exemplo, a frutose é uma cetohexose — um açúcar com cinco carbonos, e o grupo carboxilo está localizado em um carbono que não está no final da molécula.

Um dissacarídeo forma-se quando dois monossacarídeos se ligam por síntese de desidratação. Um dissacarídeo comum é a sacarose. Consiste em dois monossacarídeos, α-glicose e β-frutose. A sacarose é o açúcar doméstico comum, geralmente derivado da cana-de-açúcar ou da beterraba.

Quando mais de dois monossacarídeos se ligam, formam um polissacarídeo. A celulose é um polissacarídeo comum que é construído a partir de monómeros de glicose. É insolúvel e o bloco de construção de paredes celulares e fibras nas plantas. A sua t-shirt de algodão é feita de açúcar!

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