Podem ser poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, isto é, possuem um grupo que pode ser aldeído ou cetona, respectivamente, e várias hidroxilas.

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1 Resumo para estudo sobre Carboidratos Carboidratos, também conhecidos como hidratos de carbono, sacarídeos ou açúcares, são as biomoléculas mais abundantes na natureza, constituídas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio, que podem ser modificadas na célula e apresentar nitrogênio, fósforo ou enxofre na sua composição. Apresentam como fórmula geral: [C(H2O)]n, sendo n 3. Os carboidratos são os principais responsáveis pelo fornecimento de energia ao organismo. Portanto, devem estar em maior quantidade na dieta ou plano alimentar. 50 ou 60% das calorias consumidas por dia são provenientes deles. A maioria apresenta terminação ose. Funções A principal é a energética. (fonte de energia): convertidos em energia calorífica nas células, sob a forma de ATP Nas plantas, o carboidrato (glicose) é armazenado como amido e nos animais, é armazenado no fígado e nos músculos como glicogênio (reserva de energia), e utilizado pelas células no processo respiratório a partir do qual se obtém glicose e desta, energia para ser gasta no trabalho celular Faz parte de elementos estruturais e de proteção na parede celular das bactérias, fungos e vegetais, bem como em tecidos conjuntivos e membranas celulares de animais. A pectina, a hemicelulose e a celulose compõem a parede celular dos vegetais. Determinados carboidratos proporcionam rigidez, consistência e elasticidade a algumas células. Agem como lubrificantes das articulações esqueléticas e fornecem coesão A quitina forma o exoesqueleto dos artrópodes. entre as células. Podem funcionar como sinalizadores celulares. Alguns carboidratos, como a ribose e a desoxirribose, fazem parte da estrutura de nucleotídeo e dos ácidos nucléicos Estrutura Podem ser poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, isto é, possuem um grupo que pode ser aldeído ou cetona, respectivamente, e várias hidroxilas. Classificação Conforme o tamanho, os carboidratos podem ser classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Quanto aos produtos da sua hidrólise podemos dividi-los em: Monossacarídeos 1

2 Os monossacarídeos, também chamados de açúcares simples. Os monossacarídeos são carboidratos com reduzido número de átomos de carbono em sua molécula. O "n" da fórmula geral pode variar de 3 a 7 (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses), sendo os mais importantes as pentoses (C5H10O5) e as hexoses (C6H12O6). São relativamente pequenos, solúveis em água e não sofrem hidrólise, ex: glicose, frutose, galactose, ribose, etc... Trioses (C3H6O3) Carboidrato Gliceraldeído Diidroxiacetona Pentoses Ribose (C5H10O5) Desoxirribose Hexoses (C6H12O6) Glicose Frutose Galactose Com exceção à dihidroxicetona, todos os outros monossacarídeos possuem assimetria (ou seja, possuem carbono quiral), e por esta razão, fazem isomeria óptica. A classificação dos monossacarídeos também pode ser baseada no número de carbonos de suas moléculas; assim sendo, as trioses são os monossacarídeos mais simples, seguidos das tetroses, pentoses, hexoses, heptoses, etc. Destes, os mais importantes estão as Pentoses e as Hexoses. Trioses 2

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4 Dissacarídeos Os Dissacarídeos são carboidratos resultantes da união de duas a dez moléculas de monossacarídeos. A ligação entre os monossacarídeos ocorre por meio de ligação glicosídica, formada pela perda de uma molécula de água. Os oligossacarídeos (2-10 monossacarídeos) são solúveis em água, mas, como não são carboidratos simples como os monossacarídeos, necessitam ser quebrados na digestão para que sejam aproveitados pelos organismos como fonte de energia. Exemplos: sacarose, maltose, galactose etc... Reagente de Benedict: detecta carboidratos redutores ou potencialmente redutores (contem hidroxila anomérica livre) contém os íons Cu2+ em solução, e reage com grupos aldeídos serem oxidados (perda de elétrons), e essa reação provoca uma mudança de coloração da solução (de amarelo a vermelho tijolo), tornando possível identificar a presença de aldoses. A Ligação Glicosídica ocorre entre o carbono anomérico de um Monossacarídeo e qualquer outro carbono do Monossacarídeo seguinte, através de suas hidroxilas, e com a saída de uma molécula de água. O tipo de ligação Glicosídica é definido pelos carbonos envolvidos e pelas configurações de suas hidroxilas. Exemplos: Maltose Gli α (1,4)-Gli. Sacarose Gli α (1,2)- β -Fru Lactose Gal β (1,4)-Gli. Celobiose Gli β (1,4)-Gli. Trealose glicose + glicose α (1-1). Carboidrato Monossacarídeos constituintes Importância biológica 4

5 Sacarose Lactose Dissacarídeos Maltose Trissacarídeos Rafinose glicose + frutose glicose + galactose glicose + glicose glicose + frutose + galactose Abundante na cana-deaçúcar e beterraba. Função energética. Encontrada no leite. Função energética. Encontrada em alguns vegetais, provém também da digestão do amido pelos animais. Função energética. Encontrada principalmente nas leguminosas, não é digerida pelos seres humanos. Função energética. 5

6 Polissacarídeos São os carboidratos complexos, macromoléculas formadas por milhares de unidades monossacarídicas ligadas entre si por ligações Glicosídicas na forma α ou β, em longas cadeias lineares ou ramificadas. Os polissacarídeos são carboidratos grandes, às vezes ramificados, formados pela união de mais de dez monossacarídeos ligados em cadeia, constituindo, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses. São insolúveis em água e, portanto, não alteram o equilíbrio osmótico das células. Os polissacarídeos possuem duas funções biológicas principais, como forma armazenadora de combustível e como elementos estruturais. Os polissacarídeos são insolúveis em meio aquoso e não apresentam o sabor doce. Os Polissacarídeos mais importantes são os formados pela polimerização da Glicose, em número de três: 1- Amido: É o Polissacarídeo de reserva energética da célula vegetal. É formado por moléculas de glicose ligadas entre si através de numerosas ligações α (1,4) e poucas ligações α (1,6), ou "pontos de ramificação" da cadeia. A molécula sem pontos de ramificação é denominada amilose, enquanto aquela que se apresenta com ramificação recebe o nome de amilopectina. Sua molécula é muito linear, e forma hélice em solução aquosa. Encontra-se armazenado em grandes proporções em raízes tuberosas como a mandioca, caules, tubérculos, como a batata inglesa, e em certas sementes como o milho. A hidrólise total do amido forma moléculas de glicose, enquanto a hidrólise parcial produz moléculas de maltose. Quando ocorre a ingestão de amido, este sofre digestão liberando dextrinas, chegando em maltose, glicose a qual será absorvida e irá para o sangue. 6

7 2- Glicogênio É o Polissacarídeo de reserva energética da célula animal.muito semelhante ao amido, possui um número bem maior de ligações (1,6), o que confere um alto grau de ramificação à sua molécula. Os vários pontos de ramificação constituem um importante impedimento à formação de uma estrutura em hélice. Encontra-se armazenado sobretudo no fígado e nos músculos. A hidrólise total do glicogênio forma moléculas de glicose, enquanto que a hidrólise parcial produz moléculas de maltose. O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição. 3- Celulose: É o Carboidrato mais abundante na natureza. Possui função estrutural, sendo o principal componente da parede celular dos vegetais, responsável pela extrema resistência de alguns caules..possui um tipo de ligação glicosídica β (1-4), que confere à molécula uma estrutura espacial muito linear, o que possibilita a formação de fibras insolúveis em água e não digeríveis pelo homem. Somente os animais que possuem bactérias e protozoários simbióticos em seus aparelhos digestivos (herbívoros) são capazes de digeri-la. A hidrólise total da celulose forma moléculas de glicose, enquanto a hidrólise parcial produz moléculas de celobiose. Carboidrato Monossacarídeos constituintes Importância biológica 7

8 Amido glicoses Armazenado no amiloplasto de raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata doce, cará), caules do tipo tubérculo (batatinha), frutos e sementes. Principal reserva energética dos vegetais. Polissacarídeos Glicogênio glicoses Armazenado no fígado e nos músculos. Principal reserva energética de animais e fungos. Celulose glicoses Função estrutural na célula vegetal, como um componente da parede celular. Quitina Constitui o exoesqueleto dos artrópodes e está presente na parede celular dos fungos. Observação: existem outros tipos de polissacarídeos denominados hetropolissacarídeos que originam, por hidrólise, vários tipos diferentes de monossacarídeos. Os Glicosídeos podem ser formados também pela ligação de um carboidrato a uma estrutura não-carboidrato, como uma proteína, um lipídio ou um ácido, 8

9 recebendo os nomes de glicoproteínas, lipoproteínas e polissacarídeos ácidos, respectivamente. As células animais têm um revestimento externo (glicocálix) macio e flexível formado por cadeias oligossacarídicas ligadas a lipídios (lipoproteínas) e proteínas (glicoproteínas). As glicoproteínas possuem um ou mais carboidrato em sua composição molecular, sendo que a maioria das proteínas da superfície celular são glicoproteínas. Os tecidos conjuntivos dos animais possuem vários mucopolissacárides ácidos (p.ex.: o ácido hialurônico), formados por unidades de açúcar alternadas, uma das quais contém o grupamento ácido. Essas estruturas, nas quais a porção polissacarídica predomina, são chamadas proteoglicanas. Quitina: Substância nitrogenada com função estrutural, presente na parede celular dos fungos e no exoesqueleto dos artrópodes. ácido hialurônico: biopolímero formado pelo ácido glucurônico e a N- acetilglicosamina. Encontrado no líquido sinovial, humor vítreo e no tecido conjuntivo colágeno de numerosos organismos, sendo uma importante glucoproteína na articulação. Nossa pele, quando jovem é caracteristicamente lisa e elástica pois contém muito ácido hialurônico (preenche os espaços entre as células). Com o avanço da idade o ácido hialurônico diminui, diminuindo também a hidratação e elasticidade da pele, o que contribui para o surgimento de rugas. Condroitinsulfato (sulfato de condroitina): O sulfato de condroitina é um glicosaminoglicano monosulfato e um dos principais constituintes da cartilagem articular relacionada com resistência e compressão., enquantos os outros constituintes, como o sulfato de queratano e o ácido hialurônico estão presentes em menores quantidades. Os glicosaminoglicanos aparecem in vivo, com exceção do hialuronato de sódio, ligados a uma proteína formando os proteoglicanos heparina: A heparina composto de estrutura complexa, com ação anticoagulante e antitrombótica (reduz a formação de coágulos fixos trombos no interior dos vasos sangüíneos. produzida por células do tecido conjuntivo propriamente dito, denominadas mastócitos. Àcido glicurônico (abaixo): é semelhante a glicose, porem no sexto átomo de ccarbono ele possui um grupo carboxila e não uma hidroxila. Ele é particularmente importante no mecanismo de desintoxicação das células. Moléculas lipossolúveis, que não podem ser eliminadas na urina ou bile (soluções aquosas), devem reagir com ácido glicurônico, para que a excreção ocorra. Este processo que ocorre no fígado é conhecido como conjugação com o ácido glicurônico. 9

10 Glicemia: taxa da glicose na corrente sanguínea. Alta concentração de glicose no sangue faz com que o pâncreas libere o hormônio insulina, que faz com que a permeabilidade da célula aumente para que a glicose possa entrar na célula. Limiar renal: até 170 mg/dl o rim consegue fazer a reabsorção, acima deste valor a glicose passa a ser secretada. Glicosuria: taxa de glicose na urina. Após a hidrólise e absorção dos carboidratos nos intestinos, a veia porta hepática fornece ao fígado uma quantidade enorme de glicose que vai ser liberada para o sangue e suprir as necessidades energéticas de todas as células do organismo. As concentrações normais de glicose plasmática (glicemia) situam-se em torno de 70 a 110 mg/dl, sendo que situações de hiperglicemia tornam o sangue concentrado, alterando os mecanismos de troca da água do Líquido Intracelular com o Líquido Extracelular, além de ter efeitos degenerativos no Sistema Nervoso Central. Sendo assim, um sistema hormonal apurado entra em ação para evitar que o aporte sangüíneo de glicose exceda os limites de normalidade. Os hormônios pancreáticos, insulina e glucagon, possuem ação regulatória sobre a glicemia plasmática. Não são os únicos envolvidos no metabolismo dos carboidratos, os hormônios sexuais, epinefrina, glicocorticóides, tireoidianos, etc. também têm influencia na glicemia, porém, sem dúvida, são os mais importantes. A Insulina é produzida nas células das ilhotas de Langerhans e é armazenada em vesículas do Aparelho de Golgi em uma forma inativa (próinsulina). Nessas células existem receptores celulares que detectam níveis de glicose plasmáticas (hiperglicemia) após uma alimentação rica em carboidratos. A insulina é ativada e liberada na circulação sangüínea. Como efeito imediato, a insulina possui três efeitos principais: 1. Estimula a captação de glicose pelas células (com exceção dos neurônios e hepatócitos) 2. Estimula o armazenamento de glicogênio hepático e muscular (Glicogênese). 10

11 3. Estimula o armazenamento de aminoácidos no fígado e músculos) e, ácidos graxos nos adipócitos. Como resultado dessas ações, ocorre a queda gradual da glicemia (hipoglicemia) que estimula as células -pancreáticas a liberar o Glucagon. Esse hormônio possui ação antagônica à insulina, com três efeitos básicos: 1. Estimula a mobilização dos depósitos de aminoácidos e ácidos graxos; 2. Estimula a Glicogenólise 3. Estimula a Neoglicogênese. Esses efeitos hiperglicemiantes possibilitam nova ação insulínica, o que deixa a glicemia de um indivíduo normal em torno de 70 a 99 /dl. A captação de glicose pela célula se dá pelo encaixe da insulina com um receptor específico existente na membrana celular. Esse complexo sofre endocitose, permitindo a entrada de glicose, eletrólitos e água para a célula. A glicose é, então, metabolizada (através da Glicólise e Ciclo de Krebs). A insulina sofre degradação pelos enzimas intracelulares e o receptor é regenerado, reiniciando-se o processo. Quanto mais o complexo insulina/receptor é endocitado, mais glicose entra na célula, até que o plasma fique hipoglicêmico. Essa hipoglicemia, entretanto, não é imediata, pois a regeneração do receptor é limitante da entrada de glicose na célula, de forma a possibilitar somente a quantidade de glicose necessária, evitando, assim, o excesso de glicose intracelular. Nos músculos, a glicose em excesso é convertida em glicogênio, assim como a glicose que retorna ao fígado. A grande maioria das células do organismo são dependentes da insulina para captar glicose (o neurônio e os hepatócitos são exceções, pois não têm receptores específicos para insulina, sendo a glicose absorvida por difusão). A deficiência na produção ou ausência total de insulina ou dos receptores caracteriza uma das doenças metabólicas mais comuns, o Diabetes Mellitus Metabolismo celular: é o conjunto de transformações químicas que ocorrem dentro da célula (citoplasma e suas organelas). Anabolismo: reações de síntese Catabolismo: reações de degradação Vias metabólicas dos carboidratos: Via Glicolítica: vai de glicose ate piruvato, na presença de O2. Fermentação: ocorre sem a presença de O2, tendo como produto final o ac.lático. Glicogenese: transforma a glicose em glicogênio para o seu armazenamento, ou seja, o armazenamento de energia. Glicogenolise: transforma a glicogênio em glicose, para usar a energia armazenada. Via das pentoses: transformação da glicose em pentose. Gliconeogenese: é a formação de moléculas de glicose a partir de substancias que não sejam carboidratos, como aminoácidos (proteínas), etc... Via das pentoses: importante por sintetizar pentoses (parte dos nucleotídeos, presente no DNA e RNA) 11

12 Propriedades: A presença de um carbono assimétrico (com quatro ligantes diferentes) torna os carboidratos opticamente ativos, isto é, graças a suas diferentes estruturas químicas, desviam o plano da luz polarizada para a direita ou para a esquerda. Dizer que a glicose natural é dextrógira (desvia a luz polarizada para a direita) em +52,7, significa que desviará a luz polarizada para o sentido horário (sinal positivo). Os monossacarídeos com mais de cinco átomos de carbono, quando dissolvidos em água, apresentam o fenômeno da mutarrotação, que consiste na mudança gradativa da rotação óptica até alcançar um ângulo de equilíbrio, refletindo a ciclização do carboidrato. No que se refere a glicose, o anel de 5 vértices é chamado de anel furanosídico (ciclização feita através da ligação do grupamento aldeídico com o carbono 4). O anel de 6 vértices é chamado de anel piranosídico (ciclização feita através da ligação do grupamento aldeídico com o carbono 5). Quando ocorre o fechamento da glicose, pela ligação hemiacetal formará uma hidroxila chamada de anomérica que pode ficar para baixo do plano do anel (alfa) ou para cima do plano do anel (beta) A interconversão entre estas formas é dinâmica e denomina-se Mutarrotação. 12

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