Hexose: características, funções, derivados - Ciência - 2023

Contente

UMA hexose é um carboidrato que possui seis átomos de carbono e cuja fórmula empírica é C₆H₁₂OU₆. Carboidratos ou sacarídeos (do grego, Sakcharon = açúcar) são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas.

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 por meio da fotossíntese.

Nas plantas, a partir da glicose, ocorre a síntese da celulose, um polissacarídeo estrutural, e do amido, um polissacarídeo reserva. Em 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), em que o carbono 1 (C-1) é uma função aldeído; ou 2) cetoses (ou aldocetoses) em que o carbono 2 (C-2) é uma função ceto. O resto dos carbonos são álcoois secundários ou primários.

Nas aldohexoses todos os carbonos são quirais, exceto carbono 1 (C-1) e 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 configuração L são menos abundantes do que açúcares com configuração D.

O aldeído ou função ceto das hexoses reage com um grupo hidroxila secundário, em uma reação intramolecular, para formar hemiacetais ou hemicetais cíclicos. Os açúcares cíclicos de seis membros são piranos e os açúcares de cinco membros são furanose.

No açúcar cíclico, o carbono carbonil dos grupos aldeído e ceto torna-se um novo centro quiral, denominado carbono anomérico. A configuração desse carbono pode ser alfa ou beta, ou seja, ele produz dois anômeros.

Hexoses têm conformações diferentes

Os seis átomos que formam as piranoses não são planares, mas têm duas conformações semelhantes a cadeiras nas quais os substituintes volumosos ocupam: a) posições equatoriais ou b) posições axiais. Essas conformações podem ser interconvertidas sem quebrar as ligações covalentes.

As interações estereoquímicas entre substituintes no anel influenciam a estabilidade relativa dessas conformações. Assim, a conformação mais estável é aquela em que o maior grupo 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, ao ocupar a posição equatorial, é mais facilmente esterificado do que ao ocupar a posição axial.

o βA -D-glicose, uma aldoexose, possui todos os substituintes na posição equatorial, o que os torna mais suscetíveis à esterificação. Esta reação é importante para a formação de ligações covalentes entre os açúcares. Isso poderia explicar porque β-D-glicose é o açúcar mais abundante da natureza.

Hexoses podem formar ligações glicosídicas

As unidades monossacarídicas, como hexoses, podem ser covalentemente ligadas 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 do carbono anomérico C-1 de α-D-glucopiranose com o grupo hidroxila de C-4 de outroβ-D-glucopiranose. A partir dele é formadoα-D-glucopiranosil- (1®4) -D-glucopiranose.

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

Hexoses e reações de redução de oxidação

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

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

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

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 o peróxido de hidrogênio e uma substância cromogênica, que é oxidada. Esta reação pode ser quantificada usando um espectrofotômetro.

Derivados de hexoses

Existem muitos derivados de hexoses cujo grupo hidroxila 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 se condensa com ácido acético, formando N-acetilglucosamina. Este derivado da glucosamina é encontrado na parede celular das bactérias.

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

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

Os ácidos urônicos podem sofrer esterificação intramolecular. Forma 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 em C-6 de L-galactose ou L-manose produz L-fucose ou L-ramnose, respectivamente. A L-fucose é encontrada em glicoproteínas e glicolipídeos. A L-ramnose é encontrada em polissacarídeos em 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 do 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 fruttohexose. O enantiômero 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. D-galactose é mais comum que L-galactose. D-galactose é o açúcar do cérebro. Raramente é gratuito. É geralmente encontrado em plantas, animais e microrganismos na forma de oligossacarídeos e polissacarídeos.

Manose

Símbolo: Homem. É uma aldohexose ou mannohexose. A forma D-manose é amplamente distribuída no maná e na hemicelulose. É encontrado como um oligossacarídeo N-ligado a glicoproteínas, formando ramos.

Ramnosa

Símbolo: Rha. É uma aldohexose encontrada nos glicosídeos das plantas, nos polissacarídeos das gengivas e mucilagens, bem como na parede celular das plantas e nos flavonóides.

Referências

Cui, S. W. 2005. Carboidratos alimentares: química, propriedades físicas e aplicações. CRC Press, Boca Raton.
Nelson, D. L., Cox, M. M. 2017. Princípios de bioquímica de Lehninger. W. H. Freeman, Nova York.
Rastall, R. A. 2010. Oligossacarídeos funcionais: aplicação e fabricação. Revisão Anual de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 1, 305–339.
Sinnott, M. L. 2007. Carbohydrateochemical and bioquímica structure and mecan. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
Stick, R. V., Williams, S. J. 2009. Carboidratos: as moléculas essenciais da vida. Elsevier, Amsterdã.
Tomasik, P. 2004. Propriedades químicas e funcionais dos sacarídeos alimentares. CRC Press, Boca Raton.
Voet, D., Voet, J. G., Pratt, C. W. 2008. Fundamentos de bioquímica - vida a nível molecular. Wiley, Hoboken.