BIOQUÍMICA - CARBOIDRATOS. Professores: Marco Aurélio e Manoela Panta

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1 BIOQUÍMICA - CARBOIDRATOS Professores: Marco Aurélio e Manoela Panta

2 Introdução Outras denominações: - Hidratos de carbono; - Glicídios, glucídios ou glícides; - Açúcares. Ocorrência e funções gerais: São amplamente distribuídos nas plantas e nos animais, onde desempenham funções estruturais e energéticas.

3 Seres autótrofos Seres autótrofos e heterótrofos

4 A glicose produzida na fotossíntese é usada como fonte de energia no metabolismo celular dos seres vivos. No corpo vegetal, parte da glicose produzida na fotossíntese fica armazenada na forma de amido nos tubérculos (raízes e caules) e parte na forma de celulose na parede celular (membrana celulósica) das células vegetais.

5 * A fotossíntese, como o próprio nome indica, é a síntese (produção) de carboidrato a partir de água e dióxido de carbono (CO 2 ). * O que caracteriza uma reação de fotossíntese é a absorção de luz, e é através dela que ocorre a produção de alimentos nos vegetais, sendo assim, ela é indispensável para a vida das plantas, dos animais e até do homem. * As folhas das plantas possuem células fotossintetizadoras, que são sensíveis à luz e possuem uma substância denominada clorofila. * A clorofila é o pigmento mais importante no processo fotossintético das plantas, ela capta a radiação luminosa e transforma essa forma de h energia em energia química. A absorção da energia luminosa e sua transformação em energia permitem o crescimento das plantas, seu florescimento e a produção de frutos. * A fotossíntese é importante para o homem porque ao ingerir o alimento proveniente das plantas, parte das substâncias entra na constituição celular e outra parte fornece a energia necessária às atividades como o crescimento, a reprodução, etc.

6 Imagem das células vegetais no microscópio ótico. As estruturas verdes são os Cloroplastos presentes nas células. Cloroplastos são organelas presentes nas células de vegetais e de outros organismos que realizam fotossíntese como, por exemplo, as algas. Características: Possuem cor verde em função da presença da clorofila.

7 O Estômato constitui-se de uma pequena abertura encontrada numerosamente nas folhas, por onde se dão as trocas gasosas entre a planta e o meio ambiente e a eliminação de água. Estômato da Tradescantia (planta observada na aula prática), Imagem do microscópio.

8 Atividades metabólicas realizadas pelas plantas.

9 Respiração celular aeróbica ---- realizada pelos seres autótrofos e heterótrofos Utiliza a glicose como fonte de energia.

10 * A respiração celular é um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. * Nesse processo, verifica-se a metabolização de compostos orgânicos de alto teor energético, produzindo gás carbônico e água, além da liberação de energia, que é utilizada para que possam ocorrer as diversas formas de trabalho celular. * A organela citoplasmática responsável por este mecanismo de respiração é a mitocôndria, atuando como uma verdadeira usina de energia. * Por essa equação é possível verificar que a molécula de glicose (C 6 H 12 O 6 ) é degradada de maneira a originar substâncias relativamente mais simples (CO 2 e H 2 O).

11 Célula Mitocôndria

12 Carboidratos Portanto: os carboidratos são constituídos de: Carbono, Hidrogênio e Oxigênio. Fórmula Geral C n (H 2 O) n

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14 Classificação (quanto ao número de carbonos) Monossacarídeos Açúcares Fundamentais (não necessitam de qualquer alteração para serem absorvidos). C n H 2n O n (tem na composição química até 7 carbonos) Não há hidrólise; Fonte básica de energia para o organismo percorrendo nosso sangue (Ex.: glicose).

15 Monossacarídeos O nome genérico do monossacarídeo é dado baseado no número de carbonos mais a terminação ose. 03 carbonos trioses 04 carbonos tetroses 05 carbonos pentoses (DNA/RNA) 06 carbonos hexoses (glicose, frutose e galactose) 07 carbonos heptoses

16 Os mais importantes Glicose : é a forma de açúcar que circula no sangue e fornece energia. No metabolismo humano, todos os tipos de açúcar se transformam em glicose. É encontrada no milho, na uva e em outras frutas e vegetais. Frutose: é o açúcar das frutas. Galactose: faz parte da lactose, o açúcar do leite.

17 Os monossacarídeos mais abundantes são as hexoses com fórmula geral C 6 H 12 O 6. Nessa classe se inclui a glicose, o mais abundante combustível para a maioria dos seres vivos, componente dos polissacarídeos mais importantes, como amido e celulose. Uma outra classe importante dos monossacarídeos são as pentoses com fórmula geral C 5 H 10 O 5. As pentoses desoxirribose e ribose são componente dos ácidos nucleicos DNA e RNA, respectivamente.

18 Nucleotídeo Pentoses: açúcar da ribose (RNA) e desoxirribose (DNA) (função estrutural)

19 Oligossacarídeos São açúcares complexos que têm de 2 a 10 unidades de monossacarídeos. Dentro desse grupo os mais importantes biologicamente são os dissacarídeos.

20 Dissacarídeos - Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas para serem absorvidas nas microvilosidades intestinais e ai chegarem até as células, via corrente sanguínea.

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22 DISSACARÍDEO COMPOSIÇÃO FONTE Maltose Glicose + Glicose Cereais Sacarose Glicose + Frutose Cana-de-açúcar Lactose Glicose + Galactose Leite

23 Etanol de cana-de-açúcar A cana-de-açúcar é hoje a matéria-prima de biocombustível mais eficiente em uso no mercado. O etanol, derivado dela, traz reduções de até 90% nas emissões de gases causadores do efeito estufa, se comparado aos combustíveis convencionais.

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25 O etanol não é um produto encontrado de forma pura na natureza. Para produzi-lo, é necessário extrair o álcool de outras substâncias. A forma mais simples e comum de obtê-lo é através das moléculas de açúcar, encontradas em vegetais como cana-de açúcar, milho, beterraba, batata, trigo e mandioca. O processo que utiliza essas matérias-primas é chamado de fermentação. Dentre todas as matérias-primas do etanol presentes na natureza, a cana-de-açúcar é a mais simples e produtiva, o que dá ao Brasil uma grande vantagem, visto ser esse o principal produto de extração de etanol no país. A forma mais simples e antiga, descoberta pela humanidade há milhares de anos antes de Cristo, é a fermentação. Através dela, é o produzido o álcool utilizado para todos os fins, inclusive como combustível. Essa técnica consiste em, basicamente, adicionar ao caldo da cana-de-açúcar microrganismos que quebram moléculas de açúcar, transformando-as em moléculas de etanol e moléculas de gás carbônico.

26 Lavagem: A cana-de-açúcar, chegando às usinas em sua forma pura, é colocada em uma esteira rolante. Lá, ela é submetida a uma lavagem que retira sua poeira, areia, terra e outros tipos de impurezas. Na sequência, a cana é picada e passa por um eletroímã, que retira materiais metálicos do produto. Moagem: Nesse processo, a cana é moída por rolos trituradores, produzindo um líquido chamado melado. Cerca de 70% do produto original viram esse caldo, enquanto os 30% da parte sólida se transforma em bagaço. Do melado, continua-se o processo de fabricação do etanol, enquanto o bagaço pode ser utilizado à geração de energia na usina.

27 Eliminação de impurezas: Para eliminar os resíduos presentes no melado (restos de bagaço, areia, etc), o líquido passa por uma peneira. Em seguida, ele segue a um tanque para repousar, fazendo com que as impurezas se depositem ao fundo processo chamado decantação. Depois de decantar, o melado puro é extraído e recebe o nome de caldo clarificado. O último processo de extração de impurezas é a esterilização, em que o caldo é aquecido para eliminar os microrganismos presentes. Fermentação: Após estar completamente puro, o caldo é levado para tanques no qual é misturado com leveduras (fungos, sendo mais comum a levedura de Saccharomyces cerevisiae). Esses microrganismos se alimentam do açúcar presente no caldo. Nesse processo, as leveduras quebram as moléculas de glicose, produzindo etanol e gás carbônico. O processo de fermentação leva horas, e como resultado produz o vinho, chamado também de vinho fermentado, que possui leveduras, açúcar não fermentado e cerca de 10% de etanol.

28 Destilação: Estando o etanol misturado ao produto fermentado, o próximo passo é separá-lo da mistura. Nesse processo, o líquido é colocado em colunas de destilação, nas quais ele é aquecido até se evaporar. Na evaporação, seguida da condensação (transformação em líquido), 0 etanol é separado. Com isso, fica pronto o álcool hidratado, usado como etanol combustível, com grau alcoólico em cerca de 96%.

29 Lactose Problemas!!!! * Intolerância a lactose * Alergia a proteína do leite.

30 Polissacarídeos São açúcares complexos que têm mais de 10 moléculas de monossacarídeos. Ao contrário dos monossacarídeos e dissacarídeos, os polissacarídeos são insolúveis em água. Alguns representam uma reserva de energia e outros fazem parte da estrutura do organismo. Os mais importantes são formados por várias moléculas de glicose (celulose, quitina, amido e glicogênio). Ocorre a perda de água para união das moléculas. Fórmula geral: C 6 H 10 O 5.

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32 Amido É um polissacarídeo formado pela união de várias moléculas de glicose e presente em grande quantidade nos vegetais. É reserva natural das plantas;

33 Glicogênio É um polissacarídeo formado pela união de várias moléculas de glicose; É reserva de energia de todos os animais e também dos fungos (cogumelos e bolor).

34 Carência A falta de carboidratos no organismo manifesta-se por sintomas de fraqueza, tremores, mãos frias, nervosismo e tonturas, o que pode levar até ao desmaio. É o que acontece no jejum prolongado. A carência leva o organismo a utilizar-se das gorduras e reservas do tecido adiposo para fornecimento de energia, o que provoca emagrecimento. Excesso Os carboidratos, quando em excesso no organismo, transformam-se em gordura e ficam acumulados nos adipócitos, podendo causar obesidade e arterosclerose.

35 Glicemia É a taxa de glicose no sangue. Varia em função da nossa alimentação e nossa atividade. Segundo recente sugestão da Associação Americana de Diabetes, a glicemia normal seria de 70 a 99 mg/dl.

36 Glicemia alta- Hiperglicemia Estimula a secreção da insulina pelo pâncreas. Esse hormônio estimula as células do nosso organismo a absorver a glicose presente no sangue. Se essas células não necessitam imediatamente do açúcar disponível, as células do fígado se responsabilizam pela transformação da glicose, estocando-a sob a forma de glicogênio.

37 Glicemia baixa - Hipoglicemia Estimula o pâncreas a secretar outro hormônio: o glucagon. O fígado transforma o glicogênio em glicose e libera a glicose no sangue. A glicemia retorna, então, ao valor de referência.

38 Celulose É o principal componente estrutural das plantas, especialmente de madeira e plantas fibrosas.

39 Celulose Não é digerida e absorvida pelos seres humanos, por isso não é fonte de energia. Ruminantes possuem bactérias e outros microrganismos que degradam a celulose encontrada no alimentos digerido.

40 Quitina Forma o exoesqueleto dos artropodes (esqueleto externo) e parede celular dos fungos; Função estrutural; Resistente e impermeável; Apresenta nitrogênio e sua composição.

41 Curiosidades 1. Na rapadura encontramos 90% de carboidratos. Sendo 80% de sacarose. 2. Os carboidratos da nossa dieta são oriundos de alimentos de origem vegetal. A exceção é a lactose, proveniente do leite e seus derivados. 3. Mais da metade do carbono orgânico do planeta está armazenado em apenas duas moléculas de carboidratos: amido e celulose.