CARBOIDRATOS. Prof. Esp. Manoel Costa Neto

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1 CARBOIDRATOS Prof. Esp. Manoel Costa Neto

2 OBJETIVOS Definição e classificação; Funções dos carboidratos no organismo; Digestão, absorção e transporte de seus derivados no plasma; Descrição de vias metabólicas dos carboidratos e regulação hormonal; Edulcorantes; Definição e utilização do conceito de índice glicêmico; Síndromes clínicas causadas por anormalidades no metabolismo de carboidratos;

3 ONDE ENCONTRAR?

4 DEFINIÇÃO Substâncias compostas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), na proporção 1:2:1. C n (H 2 O) n 50 70% Componente estrutural de muitos organismos: paredes celulares de bactérias, exoesqueleto insetos e a celulose fibrosa das plantas Waitzberg et al., 2009 Principal fonte de fibras e outros nutrientes!

5 CLASSIFICAÇÃO GERAL MONOSSACARÍDEOS Não podem ser hidrolisados a uma forma mais simples. Ex. glicose, frutose, galactose. DÍSSACARÍDEOS São hidrolisados em duas moléculas do mesmo ou de diferentes monossacarídeos. Ex: sacarose, maltose, lactose OLIGOSSACARÍDEOS Por hidrólise fornecem de 3 a 10 unidades de monossacarídeos. Ex: maltodextrose. POLISSACARÍDEOS Por hidrólise originam mais de 10 unidades de monossacarídeos. Ex: amido, glicogênio

6 Classificação Fonte Milho Trigo Arroz Batata Cana-de-açúcar Beterraba Leite Polissacáride Amido Oligossacáride Xarope de glicose Dissacáride Maltose Sacarose Lactose Monossacáride Glicose Frutose Glicose Galactose Álcool Sorbitol Manitol Sorbitol Galactitol Lecitol

7 Classificação Conceito Tipos Disponíveis Metabolizados, digeridos e absorvidos Glicose, frutose, sacarose, lactose, maltose, amidos, dextrina, glicogênio e alcoóisaçúcares Não disponívies Substãncias celulósicas Classificação Não hidrolisadas por enzimas do aparelho digestivo humano Polissacarídeos não hidrolisados pelas enzimas endógenas, além da lignina. São parcialmente fermentadas no intestino grosso e formam ácidos graxos de cadeia curta e lactatos, os quais são absorvidos e podem ser metabolizados. Oligossacarídeos da série rafinone: rafinose, estaquiose etc; os polissacarídeos não alfa-glucanos e lactose

8 Fonte de energia primária (rapidamente disponível) FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS Preservação das proteínas teciduais Ativador metabólico: para o metabolismo lipídico Combustível para o S.N.C: utilização da glicose pelo cérebro (não possui suprimento armazenado) 300g de HCO são armazenados no fígado e músculos na forma de glicogênio e 10g na forma de açúcar sanguíneo circulante;

9 CARBOIDRATOS Polissacarídios Estruturais De Armazenamento Quitina Glicogênio Celulose Amido

10 O Amido O AÇÚCARES Homopolissacarídio formado por várias moléculas de alfa-d-glicose em ligações 1-4, e com ramificações iniciando com ligações 1-6 O O Amilose... Amilopectina

11 FUNÇÕES DO GLICOGÊNIO Glicogênio muscular RESERVA DE COMBUSTÍVEL PARA SÍNTESE DE ATP (contração muscular) Glicogênio hepático MANTER CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE NO SANGUE (glicemia) - Cerca de 300g de glicogênio constituem 1 a 2% do peso do músculo em repouso; 1-100g de glicogênio constituem até 6 a 8% do peso do fígado de um adulto alimentado. A - A síntese e a degradação do glicogênio são processos que ocorrem continuamente: a velocidade dos dois processos varia em função de estados fisiológicos específicos

12 No repouso a energia usada é derivada da degradação dos carboidratos e gorduras. Os Carboidratos (CHO) são armazenados como glicogênio. Cada grama de glicogênio armazenado retém 3g de água.

13 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 1.GLICOGÊNESE: Síntese de glicôgênio a partir da glicose 2.GLICOGENÓLISE: Decomposição do glicôgênio em glicose 3.GLICÓLISE: Oxidação da glicose ou glicôgênio em ácido pirúvico ou ácido láctico 4.GLICONEOGÊNESE: Formação de glicose a partir de fontes distintas de carboidratos 5.CICLO DE KREBS E CADEIA TRANSPORTADORA DE ELETRONS: caminhos oxidativos finais, com produção de CO 2 e H 2 O

14 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 1.O QUE OCORRE DUAS OU TRÊS HORAS APÓS A INGESTÃO DE ALIMENTOS? O fígado converte glicogênio novamente para glicose GLICOGENÓLISE O Glicogênio no fígado será consumido totalmente após 10 horas. O corpo então inicia a produção de glicose a partir de aminoácidos GLICONEOGÊNESE

15 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 1.COMO O NOSSO CORPO REGULA A QUANTIDADE DE GLICOSE PRESENTE NO SANGUE? Quando o nível de glicose se eleva no sangue (ex. após digestão de uma refeição) o fígado remove o excesso de glicose e o converte em glicogênio (polissacarídeo) GLICOGÊNESE GLICOGÊNIO a) Glicogênio: pode ser armazenado no fígado e nos tecidos musculares b) Excessos são transformados e armazenados na forma de gordura

16 METABOLISMO DE CARBOIDRATOS GLICOGÊNESE GLICOGÊNIO Glicogênese nc 6 H 12 O 6 (C 6 H 10 O 5 ) n + nh 2 0 Glicogenólise Ocorre principalmente no fígado e nos músculos O fígado contém cerca de 5% de glicogênio após uma refeição rica em carboidratos

17 FATORES QUE REMOVEM O EXCESSO DE GLICOSE DO SANGUE Secreção de insulina 01 Glicogênese Armazenamento de glicogênio Conversão dos excessos em gordura 02 Reações de oxidação normal do corpo Excreção através dos rins quando o limiar renal é atingido

18 FONTES PRIMÁRIAS DE GLICOSE ORIGEM DA GLICOSE Dieta Degradação do glicogênio Gliconeogênese Formas de Suprimento de Glicose - Reserva Na ausência de uma fonte dietética de glicose, esta é rapidamente liberada pelo glicogênio hepático O glicogênio muscular, de modo semelhante, é extensamente degradado durante o exercício Quando os depósitos de glicogênio são depletados, tecidos específicos sintetizam glicose de novo (gliconeogênese) utilizando AA das proteínas corporais como fonte primária de carbonos.

19 NÍVEIS NORMAIS DE AÇÚCAR NO SANGUE EM JEJUM X LIMIAR RENAL

20 DIGESTÃO E ABSORÇÃO BOCA Amilase salivar ESTÔMAGO g/dia g/dia INTESTINO DELGADO Duodeno alfa-amilase; Jejuno dissacaridases (maltase, frutase e lactase) INTESTINO GROSSO

21 DIGESTÃO E ABSORÇÃO Glicosidases Enzima Especificidade/substrato Produtos Sucrase Ligações alfa-1,4 da maltose, maltotriose e sucrose Glicose e frutose Isomaltase Ligações alfa-1,4 da maltose, Glicose maltotriose; ligações alfa-1,6 das dextrinas alfa-limitadas Glicoamilase Ligações alta-1,4 da maltose, Glicose maltotriose Lactase Lactose Glicose, galactose Koeppen, BM. 2009

22 DIGESTÃO E ABSORÇÃO Difusão Co-transporte ativo com o Na+

23 DIGESTÃO E ABSORÇÃO Difusão facilitada GLUT (13 tipos) Classe I GLUT 1-4 GLUT 1 Hemácias; Cérebro; (coração, rins, células adiposas, placenta, retina) GLUT 2 Fígado e Pâncreas (afinidade menor que a GLUT 1; Transporte de Galactose, manose e frutose GLUT 3 expressa em todos os tecidos; GLUT 4 Sensível a ação da insulina (adipócitos, músculo esquelético e cardíaco) ClasseII GLUT 5, 7, 9 e11 GLUT 5 jejuno (rins, músculo esquelético e adipócitos; Baixa afinidade por glicose; principal transportador da frutose GLUT 7 e 9 Não caracterizadas funcionalmente GLUT 11 possui 2 variantes (curta - baixa afinidade por glicose - e longa) Classe III GLUT 6, 8, 10, 12 e HMIT - 4 Funções ainda estão sendo esclarecidas; Waitzberg et al., 2009

24 DIGESTÃO E ABSORÇÃO

25 Citosol METABOLISMO Nelson, 2002

26 Mitocôndria METABOLISMO Nelson, 2002

27 Insulina Glucagon Adrenalina Hormônio Tireoidiano REGULAÇÃO HORMONAL Glicocorticóides Horm. crescimento Waitzberg et al., 2009

28 EDULCORANTES Nutritivos áçúcares-álcoois. Não são totalmente absorvidos e fornecem em média 2kcal/g. Não-Nutritivos Não fornecem calorias devido ao seu alto poder adoçante Waitzberg et al., 2009

29 Nutritivos EDULCORANTES Tipo Kcal/g Estado regulatório Descrição Polióis monossacarídios Sorbitol 2,6 GRAS cuidado com efeito laxativo 50-70% tão doce quanto a sacarose, ingestão 50g pode causar diarréia em alguns indivíduos Manitol 1,6 Aprovado como aditivo de alimento, cuidado com efeito laxativo Xilitol 2,4 Aprovado como aditivo de alimento 50 a 70% tão doce quanto a sacarose, ingestão 20g pode causar diarréia em alguns indivíduos Mesma doçura da sacarose Polióis dissacarídios Isomante 2,0 GRAS 45-65% tão doce quando a sacarose Lactitol 2,0 GRAS 30-40% tão doce quando a sacarose Maltitol 2,1 GRAS 90% tão doce quanto a sacarose GRAS: reconhecido com seguro Fonte: Modificado de American Dietetic Association, 2004

30 Não-Nutritivos EDULCORANTES Tipo Kcal/g Estado regulatório Aspartame 4 Aprovado como adoçante Descrição vezes mais doce que a sacarose. Não carcinogênico e produz resposta glicêmica limitada Sacarina 0 Aprovado como adoçante de refrigerantes Acesulfame-K 0 Aprovado como adoçante Sucralose 2,0 Aprovado como adoçante Neotame 2,0 Aprovado como adoçante Ciclamato 0 Proibido nos EUA por causar câncer. Autorizado pela OMS e em mais de 50 países 200 a 700 vezes mais doce que a sacarose. Não carcinogênico não eleva a glicemia 200 vezes mais doce que a sacarose. Não carcinogênico não eleva a glicemia 600 vezes mais doce que a sacarose. Não carcinogênico não eleva a glicemia vezes mais doce que a sacarose. Não carcinogênico não eleva a glicemia 40 vezes mais doce que a sacarose Fonte: Modificado de American Dietetic Association, 2004

31 ÍNDICE GLICÊMICO Indicador baseado na habilidade da ingestão do carboidrato (50g) de um dado alimento elevar os níveis de glicose sanguínea pósprandial, comparado com um alimento referência, a glicose ou o pão branco Classificação Alto IG > 70 Médio: 55 a 70 Baixo: < 55 O uso de índice glicêmico pode promover um efeito adicional benéfico do que quando apenas o total de carboidratos da dieta é considerado somente. (B) American Diabetes Association et al. Diabetes Care, 2008 Jan;31 Suppl 1:S61-78.

32 Tamanho das partículas Cocção ou processamento Natureza do amido (amilose e amilopectina) Quantidade de monossacarídeos (frutose, galactose) Fatores que interferem na resposta glicêmica Presença de fibras Fatores anti-nutricionais Proporção de macronutrientes (proteínas e gorduras) Waitzberg et al., 2009

33 Índice Glicêmico de alguns alimentos ricos em carboidratos ALTO IG MÉDIO IG BAIXO IG Glicose 97 Cereais tipo 68 Chocolate 49 musli 95 Refrigerantes 68 Feijão 48 Bebidas esportivas Arroz 88 Biscoitos 66 Pão integral 45 Batata assada 85 Sacarose 65 Laranja 43 Cereais de milho 84 Muffins 62 Cereais de fibra 42 Purê de batata 83 Sorvetes 61 Massas 41 Geléia 80 Mingau 61 Maçã 36 Mel 73 Suco de laranja 57 Iogurte flavorizado 33 Melancia 72 Manga 55 Banana verde 30 Pão branco 70 Banana 52 Leite 27 madura Lentilha 26

34 A - Resposta glicêmica de indivíduos não-diabéticos que ingeriram 50g de carboidratos de batata ou feijão comum. B - Resposta glicêmica de indivíduos nãodiabéticos que ingeriram 50g de glicose, sacarose ou frutose. SBD, 2007

35 DISTÚRBIOS CLÍNICOS DO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS Deficiência na piruvato quinase (95% dos casos); Deficiência na glicose fosfato isomerase (4%); Acidose Láctica Degradação anormal de dissacarídeos Hipoglicemia Deficiência da glicose 6-P desidrogenase Intolerância à Lactose Distúrbios no metabolismo da Frutose Waitzberg et al., 2009

36 RECOMENDAÇÕES 45 a 65% do VET 130g para adultos e crianças baseado no mínimo de glicose utilizado pelo cérebro! Brasil. Ministério da Saúde. Guia Alimentar para a população brasileira Estados Unidos. Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients). National Academies Press: 2005

37 CARÊNCIA O limite de ingestão de carboidratos compatível com a vida, aparentemente é zero, desde que quantidades adequadas de proteínas e lipídios sejam consumidas; Dietas com baixa quantidade de carboidratos: Estados Unidos. Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients). National Academies Press: 2005

38 EXCESSOS Triglicerídeos; LDL; Colesterol; Estados Unidos. Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients). National Academies Press: 2005

39 Níveis de ingestão adequada (AI), estimativa média das necessidades (EAR) e RDA estabelecidos para os carboidratos segundo idade em g/dia.

40 ATIVIDADE Registrar todos os alimentos consumidos nas 24 horas e sinalizar quais deles são fontes de carboidratos.

41 APROFUNDAMENTO DO TEMA Brasil. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde. Coordenação- Geral da Política de Alimentação e Nutrição. Guia alimentar para a população brasileira : promovendo a alimentação saudável. Brasília: Estados Unidos. Institute of Medicine. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients). National Academies Press: 2005; Nelson DL, Cox MM. Lehninger princípios de bioquímica. 3ª. Ed, São Paulo Waitzberg DL, Galizia MS, Horie LM. Carboidratos. In.: Waitzberg DL. Nurrição oral, enteral e parenteral na prática clínica. 4ed. SP; Atheneu, 2009