Polissacarídeos

Como o nome indica, os polissacarídeos são moléculas grandes de alto peso molecular construídas pela união de unidades monossacarídeo por ligações glicosídicas. Eles são às vezes chamados de glicosídeos. Os compostos mais importantes desta classe, celulose, amido e glicogênio, são todos polímeros da glicose. Isto é facilmente demonstrado pela hidrólise catalisada por ácido para o monossacarídeo. Como a hidrólise parcial da celulose dá quantidades variáveis de celobiose, concluímos que as unidades de glucose nesta macromolécula são unidas por ligações betaglicosídicas entre os locais C-1 e C-4 dos açúcares adjacentes. A hidrólise parcial de amido e glicogênio produz a maltose dissacarídeo juntamente com dextrans de baixo peso molecular, polissacarídeos nos quais moléculas de glicose são unidas por ligações alfa-glicosídicas entre C-1 e C-6, assim como as ligações alfa- C-1 a C-4 encontradas na maltose. Polissacarídeos construídos a partir de outros monossacarídeos (por exemplo, manose, galactose, xilose e arabinose) também são conhecidos, mas não serão discutidos aqui.

Over metade do carbono orgânico total na biosfera da Terra está na celulose. As fibras de algodão são essencialmente celulose pura, e a madeira de arbustos e árvores é cerca de 50% celulósica. Como polímero da glucose, a celulose tem a fórmula (C6H10O5)n onde n varia de 500 a 5.000, dependendo da fonte do polímero. As unidades de glicose na celulose estão ligadas de forma linear, como mostra o desenho abaixo. As ligações betaglicosídicas permitem que estas cadeias se estiquem, e esta conformação é estabilizada por ligações intramoleculares de hidrogênio. Uma orientação paralela das cadeias adjacentes também é favorecida pelas ligações intermoleculares de hidrogênio. Embora uma ligação individual de hidrogênio seja relativamente fraca, muitas dessas ligações agindo em conjunto podem dar grande estabilidade a certas conformações de moléculas grandes. A maioria dos animais não consegue digerir a celulose como alimento, e nas dietas dos seres humanos esta parte da nossa ingestão vegetal funciona como uma forragem e é eliminada em grande parte inalterada. Alguns animais (a vaca e as térmitas, por exemplo) abrigam microorganismos intestinais que decompõem a celulose em nutrientes monossacarídeos através do uso de enzimas betaglicosidase.

Celulose é normalmente acompanhada por um polímero amorfo, ramificado, de peso molecular mais baixo chamado hemicelulose. Em contraste com a celulose, a hemicelulose é estruturalmente fraca e é facilmente hidrolisada por ácido diluído ou base. Além disso, muitas enzimas catalisam a sua hidrólise. As hemiceluloses são compostas por muitos açúcares D-pentose, sendo a xilose o seu principal componente. Manose e ácido manurônico estão frequentemente presentes, assim como galactose e ácido galacturônico.

Amido é um polímero de glucose, encontrado em raízes, rizomas, sementes, caules, tubérculos e cormos de plantas, como grânulos microscópicos com formas e tamanhos característicos. A maioria dos animais, incluindo os humanos, dependem destes amidos de plantas para se alimentarem. A estrutura do amido é mais complexa do que a da celulose. Os grânulos intactos são insolúveis em água fria, mas moê-los ou inchá-los em água quente faz com que rebentem.

O amido liberado consiste em duas frações. Cerca de 20% é um material solúvel em água chamado amilose. As moléculas de amilose são cadeias lineares de vários milhares de unidades de glucose unidas por ligações alfa C-1 a C-4 glicosídeos. As soluções de amilose são na verdade dispersões de micelas helicoidais hidratadas. A maioria do amido é uma substância de peso molecular muito mais elevado, consistindo em quase um milhão de unidades de glucose, e chamada amilopectina. As moléculas de amilopectina são redes ramificadas construídas de ligações glicosídicas C-1 a C-4 e C-1 a C-6, e são essencialmente insolúveis em água. Fórmulas estruturais representativas para amilose e amilopectina são mostradas acima. A ramificação neste diagrama é exagerada, já que em média, as ramificações ocorrem apenas a cada vinte e cinco unidades de glicose.

Hidrólise de amido, geralmente por reações enzimáticas, produz um líquido xaroposo constituído em grande parte por glicose. Quando o amido de milho é a matéria-prima, este produto é conhecido como xarope de milho. É amplamente utilizado para suavizar a textura, adicionar volume, proibir a cristalização e realçar o sabor dos alimentos. Glicogênio é o polímero armazenador de glicose utilizado pelos animais. Tem uma estrutura semelhante à amilopectina, mas é ainda mais ramificado (cerca de cada décima unidade de glicose). O grau de ramificação nestes polissacáridos pode ser medido por análise enzimática ou química.