Universidade Salgado de Oliveira Disciplina de Bioquímica Básica Carboidratos e metabolismo Profª Larissa dos Santos
Carboidratos Os carboidratos (também conhecidos como oses, osídeos, glicídios ou simplesmente açúcares) são moléculas com inúmeras funções celulares. Fonte de energia, podem atuar como estruturas de reconhecimento celular, como lubrificantes de junções esqueléticas, como polímeros insolúveis na superfície de alguns organismos Funções energética, estrutural, nutricional... Glicoconjugados: carboidratos associados a outras moléculas (glicoproteínas e glicolipídios).
Carboidratos - classificação Monossacarídeos: açúcares mais simples, contendo de 3 a 7 carbonos 3 carbonos trioses, 4 carbonos tetroses, 5 carbonos pentoses Além de carbono, todos contêm oxigênio e hidrogênio Fórmula geral (CH 2 O)n Alguns monossacarídeos outros elementos químicos como nitrogênio, formando aminas (ex: N-acetilglicosamina) e fósforo, formando fosfatos (ex: glicose 6-fosfato) Monossacarídeos de 3 e 4 carbonos são estruturas lineares, mas os de 5, 6 e 7 carbonos se apresentam como estruturas cíclicas
Alguns monossacarídeos de ocorrência natural
Carboidratos - classificação Oligossacarídeos: açúcares formados pela união de dois até vinte monossacarídeos Os oligossacarídeos mais conhecidos são os dissacarídeos (formados pela união de dois monossacarídeos) maltose (açúcar do malte, presente nas cervejas), trealose (presente nos cogumelos, formado por glicose + glicose), isomaltose (açúcar também encontrado no malte, formado por glicose + glicose) e lactose (açúcar do leite, formado por galactose + glicose) Fazem parte da dieta da maioria dos humanos e precisam ter suas ligações glicosídicas quebradas por enzimas hidrolases do intestino delgado para que seus monossacarídeos sejam absorvidos cíclicas
Oligossacarídeos Carboidratos - classificação Nem todos os oligossacarídeos da dieta são totalmente quebrados Rafinose, trissacarídeo (galactose, glicose e frutose), está na dieta (encontrado no feijão, repolho, brócolis, grãos integrais e outros alimentos) os humanos conseguem somente quebra-la em frutose e melibiose (galactose + glicose), não hidrolisando totalmente a rafinose. Deste modo a frutose é absorvida, mas a melibiose não (No intestino grosso, a rafinose e a melibiose podem ser degradadas enzimaticamente por bactérias, produzindo CO 2, metano e/ou hidrogênio, provocando flatulência associada à ingestão de feijão e outros legumes).
Carboidratos - classificação Polissacarídeos: açúcares contendo desde várias dezenas até milhares de monossacarídeos Homopolissacarídeos: contendo sempre o mesmo tipo de monossacarídeo, incluindo o amido, o glicogênio, a celulose e a quitina Heteropolissacarídeos: contendo dois ou mais tipos de monossacarídeos ao longo da molécula, incluindo o peptidoglicano e os glicosaminoglicanos As principais funções dos polissacarídeos são a reserva de energia e a estrutural
Digestão e absorção de carboidratos Muitos carboidratos são obtidos na dieta (maioria oligossacarídeos e polissacarídeos) Humanos absorvem somente monossacarídeos hidrólise dos oligossacarídeos e polissacarídeos Tubo digestivo arsenal de enzimas digestivas (boca e lúmen int delgado) para estes açúcares maiores a fim de liberar os monossacarídeos (os que não são digeridos ou são apenas parcialmente digeridos acabam atuando como fibras, incluindo a quitina, a quitosana, a celulose e outros) Fonte: http://www.fisfar.ufc.br/v2/grad uacao/arquivo_aulas/digestivo. pdf
Digestão e absorção de carboidratos Eventos da digestão e absorção de carboidratos. Fonte: http://www2.fct.unesp.br/docent es/edfis/ismael/nutricao/aula% 20carboidratos%2004.04.12.pd f
Digestão e absorção de carboidratos Principais enzimas digestórias envolvidas na digestão de carboidratos. Fonte: http://www2.fct.unesp.br/docentes/edfis/ismael/nutricao/aula%20carboidratos%2004.0 4.12.pdf
Absorção de carboidratos Mecanismo de absorção de monossacarídeos. Fonte: http://www.fisfar.ufc.br/v2/graduacao/arquivo_aulas/digestivo.pdf Do sangue, os monossacarídeos são captados pelas células também por proteínas transportadoras (como a GLUT4 das células musculares esqueléticas e cardíacas e células do tecido adiposo e a GLUT3 dos neurônios).
Obtenção de energia com carboidratos Ao entrar nas células, os monossacarídeos podem ser utilizados para obtenção de energia. Para obter energia são necessárias três etapas: a glicólise, o ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) e a cadeia respiratória. Glicólise: também chamada de via glicolítica ou via de Embden-Meyerhof-Parnas, é a primeira via metabólica na obtenção de energia. Todas as células vivas, desde bactérias até as células humanas fazem glicólise. Ocorre no citoplasma das células. Glicose, frutose, galactose e manose são convertidas em duas moléculas de piruvato através de várias etapas enzimáticas. Durante o processo, parte da energia destes monossacarídeos é conservada na produção líquida de duas moléculas de ATP e de duas moléculas de NADH
Glicólise Em células oxigenadas: moléculas de piruvato vão para mitocôndria, são convertidas em acetilcoenzima A (acetilcoa) e o metabolismo energético prossegue. Se a célula está com pouco ou nenhum oxigênio ou se a célula não apresenta mitocôndrias ou então apresenta mitocôndrias defeituosas, o metabolismo energético não prossegue e as moléculas de piruvato são convertidas no citoplasma em lactato (fadiga muscular) ou etanol, dependendo da célula na qual está ocorrendo a glicólise. Piruvato pode ainda ser convertido no aminoácido alanina (quando a célula necessita deste para a síntese de proteínas).
Ciclo de Krebs Em condições aeróbicas, as moléculas de piruvato vão para a mitocôndria Mitocôndria
Formação de acetil-coa e Ciclo de Krebs Para cada piruvato: A etapa inicial de formação de acetil-coa promove a formação de 1 NADH Saldo do ciclo de Krebs= 1 ATP, 3NADH e 1 FADH Fonte: http://www.ledson.ufla.br/wpcontent/uploads/2018/05/ciclo-dekrebs.gif
Fonte: https://www.researchgate.net/figure/figura-1-fosforilacao-oxidativa-os-complexos-da-cadeia-respiratoria-i-ii-iii-e- IV-e_fig1_279912311 Cadeia respiratória A fosforilação oxidativa é o processo no qual a energia liberada durante a transferência de elétrons pelos complexos multienzimáticos da membrana interna da mitocôndria é usada no bombeamento de prótons para a produção de ATP
Saldo final da respiração celular Cada NADH= energia para síntese de 2,5 ATPs Cada FADH= energia para síntese de 1,5 ATPs Saldo final: 30 a 32 ATPs (2 ATP na glicólise, 1 ATP em cada um dos dois ciclos de Krebs e 26 ou 28 ATP na cadeia respiratória)
Glicogênese O glicogênio é um polissacarídeo contendo milhares de moléculas de glicose Formado após as refeições: quando a dieta contém mais glicose que o necessário para as necessidades energéticas do organismo A glicogênese (síntese de glicogênio) ocorre em todas as células do corpo, mas as células que mais produzem glicogênio são as hepáticas e as musculares esqueléticas.
Glicogenólise Glicogenólise: degradação do glicogênio Em um músculo com atividade intensa ou mesmo em repouso, o glicogênio é rapidamente degradado O glicogênio hepático é degradado lentamente para manter a glicemia sanguínea e nutrir órgãos que estejam precisando de glicose, principalmente durante um jejum prolongado ao longo do dia como durante o sono.
Gliconeogênese Gliconeogênese: produção de novas moléculas de glicose Ocorre no fígado a partir de fontes não glicídicas, como lactato, alanina, oxaloacetato e glicerol Quando os níveis de glicose sanguínea e glicogênio hepático e muscular estão muito baixos, a gliconeogênese é uma alternativa para aumentar a glicemia tanto sanguínea quanto dos órgãos. Lactato é obtido geralmente de hemácias, a alanina é obtida da degradação de proteínas musculares durante períodos de jejum prolongado, o oxaloacetato (um intermediário do ciclo de Krebs) é obtido do próprio fígado e o glicerol é obtido após digestão enzimática dos triglicerídeos no tecido adiposo
Via das pentoses-fosfato Glicose utilizada para síntese de NADPH e ribose 5- fosfato Mais ativa em tecidos que sintetizam constantemente ácidos graxos e esteroides, como o fígado e o tecido adiposo NADPH é essencial na síntese de alguns lipídios Ribose 5-fosfato é empregada na síntese de ATP, do NAD +, do NADP +, do FADH 2, da coenzima A e dos nucleotídeos que compõem o ácido ribonucleico (RNA)
Fonte: http://www2.fct.unesp.br/docentes/edfis/ismael/nutricao/aula%20car boidratos%2004.04.12.pdf