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Química · Capítulo 18. Principais classes de compostos bioorgânicos

Estrutura das moléculas de carboidratos

Os carboidratos são uma classe importantíssima de compostos bioorgânicos cujo esqueleto de carbono está ligado a grupos hidroxila e contém um grupo carbonila. Apesar do nome histórico, as moléculas de água não são seus componentes estruturais.

Fórmula geralHistoricamente escrita como C_n(H_2O)_m, de onde originou-se o nome.
Principal monossacarídeoA glicose (C6H12O6) é uma substância bioorgânica fundamental.
SínteseNa natureza, formam-se nas plantas. A síntese a partir do formaldeído foi descoberta por A. M. Butlerov.
4 min de leituraPara estudantes de medicinaAtualizado em 24/09/2026
Material preparado por edição WhiteCoat Pro de acordo com os guias metodológicos da plataformaRevisado por médico editor: Aulov A. A., médico generalista · 24/09/2026

Natureza química dos carboidratos

O termo «carboidratos» surgiu porque as fórmulas moleculares de muitos deles parecem ser uma combinação de carbono e água (por exemplo, glicose — $6C \cdot 6H_2O$, sacarose — $12C \cdot 11H_2O$). Na realidade, a estrutura dessas substâncias é diferente.

A base da molécula é constituída por uma cadeia não ramificada de átomos de carbono. A eles estão ligados grupos hidroxila (-OH). Um dos átomos de carbono forma uma ligação dupla com o oxigênio, constituindo o grupo carbonila. É justamente a posição desse grupo que determina, em grande parte, as propriedades químicas do composto.

Classificação dos monossacarídeos

Os carboidratos simples são classificados segundo dois critérios principais:

  1. Pelo tipo de grupo carbonila:
  2. Aldoses contêm um grupo aldeído (-CHO) na extremidade da cadeia carbônica. Elas combinam as propriedades de poliálcoois e aldeídos. Um representante típico é a glicose.
  3. Cetoses possuem um grupo cetona (-CO-) no interior da cadeia. Elas exibem as propriedades de poliálcoois e cetonas. Um exemplo é a frutose.
  1. Pelo comprimento da cadeia carbônica:
  2. Pentoses contêm 5 átomos de carbono.
  3. Hexoses possuem 6 átomos de carbono (são as mais comuns na natureza, incluindo a glicose e a frutose).

Portanto, pela classificação completa, a glicose é uma aldohexose.

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Estereoisomeria dos carboidratos

A complexidade da estrutura dos carboidratos deve-se, em grande parte, à presença em suas moléculas de centros quirais — átomos de carbono assimétricos ligados a quatro substituintes diferentes.

Nas aldohexoses, esses centros são os átomos C2, C3, C4 e C5, enquanto nas cetohexoses são C3, C4 e C5. Isso dá origem ao fenômeno da enantiomeria. O número total de estereoisômeros depende do número de átomos assimétricos ($n$) e é igual a $2^n$. No caso da glicose ($n=4$), existem 16, o que resulta em 8 pares de enantiômeros.

Os isômeros dividem-se em:

  • Enantiômeros: moléculas que são imagens especulares perfeitas uma da outra (diferem na configuração em todos os centros quirais). Exemplo: D-glicose e L-glicose.
  • Diastereoisômeros: isômeros que diferem na configuração em apenas alguns dos átomos assimétricos. São substâncias completamente diferentes, com nomes e propriedades próprios (por exemplo, a galactose e a manose em relação à glicose).

Séries D e L

A pertinência de um carboidrato à série estereoquímica D ou L é determinada pela configuração do último átomo assimétrico da cadeia. Para as hexoses, este é o átomo C5.

Nos sistemas biológicos, a grande maioria dos carboidratos, incluindo a glicose sintetizada pelas plantas, pertence à série D. Os isômeros L são encontrados com muito menos frequência na natureza.

Resumo: perguntas e respostas sobre o tema

Quais representantes das pentoses fazem parte dos ácidos nucleicos?

Os ácidos nucleicos contêm aldopentoses fundamentais: a ribose e a desoxirribose. Nas cadeias poliméricas de DNA e RNA, elas encontram-se nas formas cíclicas $\beta$.

  • Ribose — contém grupos hidroxila (-OH) em todos os átomos de carbono do anel.
  • Desoxirribose — difere por não possuir o grupo hidroxila (-OH) no segundo átomo de carbono ($^2C$).

Em quais formas cíclicas os monossacarídeos existem em solução aquosa?

As fontes indicam que a frutose em solução existe na forma de ciclos furanosicos — nas formas de $\alpha$-D-frutose e $\beta$-D-frutose. Para a D-glicose, descreve-se a transição da forma linear para a cíclica com a formação de um anel piranosico de seis membros.

Quais reações qualitativas são usadas para comprovar a presença do grupo aldeído nas aldoses?

A presença do grupo aldeído é comprovada por meio de reações qualitativas de oxidação com agentes oxidantes brandos.

  • Reação do espelho de prata — interação com solução amoniacal de óxido de prata (complexo diaminocromo(I) — $[Ag(NH_3)_2]OH$). Como resultado, uma camada de prata metálica deposita-se nas paredes limpas do tubo de ensaio.
  • Reação com hidróxido de cobre(II) — uso de $Cu(OH)_2$ como agente oxidante fraco.

Quais carboidratos não correspondem à fórmula empírica geral Cn(H2O)m?

A D-desoxirribose ($C_5H_{10}O_4$) não corresponde à fórmula empírica geral dos carboidratos $C_n(H_2O)_m$. O átomo $^2C$ não possui o grupo hidroxila (-OH). Apesar da divergência na composição química em relação à fórmula geral, a desoxirribose é estruturalmente um carboidrato típico.

Questões de aulas e exames

Qual é a diferença entre aldoses e cetoses?

Nas aldoses, o grupo carbonila está localizado na extremidade da cadeia carbônica (grupo aldeído), enquanto nas cetoses, ele fica no interior da cadeia (grupo cetona).

Por que a D-galactose e a D-manose não são enantiômeros da glicose?

Eles diferem da glicose na configuração de apenas um átomo assimétrico (a galactose no C4, a manose no C2), razão pela cual são diastereoisômeros (epímeros). Os enantiômeros devem diferir na configuração de todos os centros assimétricos.

Como calcular o número de isômeros de uma aldohexose?

Deve-se usar a fórmula $2^n$, onde $n$ é o número de átomos de carbono assimétricos. As aldohexoses possuem 4, portanto o número de isômeros é igual a 16.

A partir de quais substâncias simples os carboidratos podem ser sintetizados?

Historicamente, A. M. Butlerov provou a possibilidade de sintetizar carboidratos a partir do formaldeído na presença de hidróxido de cálcio.

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O que mais estudar sobre o tema

  • O papel biológico da sacarose e do amido na cadeia alimentar
  • Características estruturais da frutose como cetohexose
  • Análise detalhada da nomenclatura dos enantiômeros da glicose
  • Propriedades químicas específicas dos grupos hidroxila e carbonila

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