Hexosa: características, funções, derivadas

Uma hexose é um carboidrato que possui seis átomos de carbono e cuja fórmula empírica é C 6 H 12 O 6 . Carboidratos ou sacáridos (do grego sakcharon = açúcar) são poli-hidroxi-aldeídos ou poli-hidroxi-cetonas.

Na natureza, o monossacarídeo mais abundante é a glicose, um açúcar de seis carbonos, também chamado de dextrose.A biossíntese de glicose ocorre a partir do dióxido de carbono e da água através da fotossíntese.

Hexosa: características, funções, derivadas 1

Fonte: NEUROtiker [Domínio público]

Nas plantas, a partir da glicose, a síntese de celulose, um polissacarídeo estrutural e amido, ocorre um polissacarídeo de reserva. Nos organismos heterotróficos, a oxidação da glicose é a via metabólica central para a produção de energia.

Caracteristicas

As hexoses podem ser de dois tipos: 1) aldoses (ou aldohexoses), nas quais o carbono 1 (C-1) é uma função aldeído; ou 2) cetoses (ou aldocetoses) nas quais o carbono 2 (C-2) é uma função ceto. O restante dos carbonos são álcoois secundários ou primários.

Nas aldohexoses, todos os carbonos são quirais, exceto o carbono 1 (C-1) e o carbono 6 (C-6), ou seja, possuem quatro centros assimétricos. Nas cetohexoses existem três centros assimétricos, que são C-3, C-4 e C-5.

Na natureza, açúcares como hexoses com a configuração L são menos abundantes do que açúcares com a configuração D.

A função aldeído ou a função ceto das hexoses reage com um grupo hidroxila secundário, em uma reação intramolecular, para formar hemiacetais ou hemicetais cíclicos. Os açúcares cíclicos com seis membros são piranosos e aqueles com cinco membros são furanose.

No açúcar cíclico, o carbono carbonílico dos grupos aldeído e ceto se torna um novo centro quiral, chamado carbono anomérico. A configuração deste carbono pode ser alfa ou beta, ou seja, produz dois anômeros.

As hexoses têm diferentes conformações

Os seis átomos que compõem a piranose não são planos, mas têm duas conformações semelhantes a cadeiras nas quais os substituintes volumosos ocupam: a) posições equatoriais ou b) posições axiais. Essas conformações podem interconverter sem romper as ligações covalentes.

As interações estereoquímicas entre substituintes do anel influenciam a estabilidade relativa dessas conformações. Assim, a conformação mais estável é aquela em que o grupo mais volumoso ocupa uma posição equatorial.

A reatividade química de um determinado grupo é influenciada por sua localização conformacional. Um exemplo é o grupo hidroxila (-OH) que, quando ocupa a posição equatorial, é mais facilmente esterificado do que quando ocupa a posição axial.

O β -D-glicose, uma aldohexose, tem todos os substituintes na posição equatorial, o que os torna mais susceptível à esterificação. Esta reação é importante para a formação de ligações covalentes entre açúcares. Isso poderia explicar por que a β -D-glicose é o açúcar mais abundante na natureza.

Hexoses podem formar ligações glicosídicas

Unidades de monossacarídeos, como hexoses, podem ser ligadas covalentemente por ligações O-glicosídicas formadas quando o carbono anomérico de uma molécula de açúcar reage com o grupo hidroxila de outra molécula de açúcar. O resultado dessa reação é a formação de um acetal a partir de um hemiacetal.

Um exemplo é a reação de C-1, carbono anomérico de α-D-glucopiranósido com o grupo hidroxila C-4 de outro β -D-glucopiranósido. Forma α -D-glucopiranosil- (1®4) -D-glucopiranósido.

A reação de formação de ligação glicosídica envolve a remoção de uma molécula de água, chamada reação de condensação. A reação reversa é a hidrólise e a quebra da ligação glicosídica.

Hexoses e reações de redução de óxidos

Açúcares cujo átomo de carbono anomérico não formou ligações glicosídicas são chamados açúcares redutores. Todos os monossacarídeos, como hexoses de glicose, manose e galactose, são açúcares redutores. Isso ocorre porque aldoses ou cetoses podem doar elétrons, ou reduzir, a um agente oxidante.

Um teste clássico de redução de açúcares é realizado com os reagentes Fehling (ou Benedict) e Tollens. Por exemplo, um açúcar redutor pode reduzir o Ag + presente em uma solução de amônio (reagente de Tollens). Essa reação produz prata metálica no fundo do vaso onde a reação ocorreu.

Por meio de uma reação catalisada pela enzima glicose oxidase, o carbono anomérico da D-glicose é oxidado, perdendo um par de elétrons, e o oxigênio é reduzido ao receber um par de elétrons. Esta reacção tem dois produtos: o D-glucono – d – lactona e peróxido de hidrogénio.

Atualmente, a concentração de glicose no sangue é determinada por um teste que utiliza glicose oxidase e peroxidase. Esta última enzima catalisa uma reação de oxidação-redução.

Os substratos da peroxidase são peróxido de hidrogênio e uma substância cromogênica, que é oxidada. Esta reação pode ser quantificada usando um espectrofotômetro.

Derivados de hexose

Existem muitos derivados de hexoses cujo grupo hidroxil é substituído por outro substituinte. Por exemplo, o grupo hidroxila C-2 de glicose, galactose e manose é substituído por um grupo amino, formando glucosamina, galactosamina e manosamina, respectivamente.

Freqüentemente, o grupo amino condensa com ácido acético, formando N-acetilglucosamina. Este derivado de glucosamina é encontrado na parede celular de bactérias.

Um derivado da N-acetilmanosamina é o ácido N-acetilneuramínico, conhecido como ácido siálico. Este último está presente nas glicoproteínas e glicolipídios na superfície das células, tendo um papel no reconhecimento por outras células.

A oxidação específica do grupo álcool primário, C-6, da aldohexose glicose, galactose e manose produz ácidos urônicos. Esses produtos são ácido D-glucorônico, ácido D-galacturônico e ácido D-manurônico, que fazem parte de muitos polissacarídeos.

Os ácidos urônicos podem sofrer esterificação intramolecular. Formar lactonas de cinco ou seis átomos. Por exemplo, o ácido ascórbico (vitamina C) é sintetizado pelas plantas.

A substituição do grupo hidroxila (-OH) por um átomo de hidrogênio no C-6 da L-galactose ou L-manose produz L-fucose ou L-ramnose, respectivamente. A L-fucose é encontrada nas glicoproteínas e glicolipídios. L-ramnose é encontrado em polissacarídeos nas plantas.

Hexoses mais comuns na natureza e suas funções

Glicose

Símbolo: Glc. É uma aldohexose ou glucohexose. O enantiômero D-glicose (símbolo D-Glu) é mais comum que o enantiômero L-Glc. D-Glc está presente em plantas, mel, uvas e no sangue de animais. É uma fonte de energia para os seres vivos. Serve como precursor para a síntese de glicogênio, celulose, amido e lactose.

Frutose

Símbolo: Fru. É uma cetohexose ou fructohexose. O enantiômero de D-frutose é comumente conhecido como frutose. Este açúcar é encontrado, por exemplo, em frutas, mel e sêmen.

Galactose

Símbolo Gal. É uma aldohexose ou galatohexose. A D-galactose é mais comum que a L-galactose. D-galactose é o cérebro ou açúcar no cérebro. Ele raramente é livre. É geralmente encontrado em plantas, animais e microorganismos na forma de oligossacarídeos e polissacarídeos.

Manosa

Símbolo: Homem. É uma aldohexose ou manohexose. A forma D-manose é amplamente distribuída na mana e na hemicelulose. É encontrado como um oligossacarídeo N-ligado às glicoproteínas, formando ramos.

Rhamnose

Símbolo: Rha. É uma aldohexose encontrada em glicosídeos vegetais, em polissacarídeos de goma e mucilagem, bem como na parede celular de plantas e em flavonóides.

Referências

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  2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Princípios de Lehninger da bioquímica. WH Freeman, Nova Iorque.
  3. Rastall, RA 2010. Oligossacarídeos funcionais: aplicação e fabricação. Revisão Anual de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 1, 305–339.
  4. Sinnott, ML 2007. Estrutura e mecanismo de química e bioquímica de carboidratos. Sociedade Real de Química, Cambridge.
  5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Carboidratos: as moléculas essenciais da vida. Elsevier, Amsterdã.
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  7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentos da bioquímica – vida no nível molecular. Wiley, Hoboken.

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