fisiologia 1

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APRESENTAÇÃO
A presente disciplina tem como objetivo geral fornecer conhecimentos a respeito da estrutura química de carboidratos e lipídios, bem como analisar o metabolismo desses compostos.
Ao término deste curso, o aluno deverá ser capaz de reconhecer moléculas de carboidratos e lipídios, conhecer todas as vias envolvidas com o metabolismo de carboidratos, sendo elas a via glicolítica aeróbica e anaeróbica, o Ciclo de Krebs, a cadeia de transporte de elétrons, a fosforilação oxidativa, a via das pentoses, a gliconeogênese, a glicogenólise e a glicogênese. Além desses temas, o aluno terá conhecimento sobre proteínas, que são macronutrientes, e também sobre enzimas, que são moléculas de extrema importância tanto para a degradação quanto para a síntese de carboidratos, lipídeos e proteínas.
INTRODUÇÃO
É crescente a preocupação com a alimentação, a saúde e a estética, e, com isso, a veiculação de informações sobre esses assuntos. Você já deve ter escutado, lido em revistas, visto na televisão ou mesmo em uma conversa com os amigos as seguintes frases: “é importante comer de três em três horas para acelerar o metabolismo”; “se você quer emagrecer, você deve cortar carboidratos no período noturno”, “para emagrecer, você deve fazer uma alimentação baseada em alimentos com alto conteúdo proteico”; “eliminei glúten e lactose da minha alimentação” entre outras. Será que todas as informações veiculadas são verdadeiras?
Por um lado, a veiculação crescente dessas informações é o resultado de estudos realizados em relação à alimentação, ao metabolismo e à saúde, ajudando pacientes diabéticos, com doença celíaca, com intolerância à lactose entre outras. Por outro lado, muitas informações são transmitidas sem estarem fundamentadas em pesquisas científicas. Será que todas as pessoas que afirmam estarem se alimentando de três em três horas para acelerar o metabolismo realmente sabem o que significa o termo “metabolismo”? Que tal aprender sobre isso e poder avaliar a veracidade das informações veiculadas?
A disciplina de Bioquímica irá discutir o metabolismo de carboidratos e lipídios e permitirá que você tenha uma visão crítica sobre as informações veiculadas, além de possibilitar a aquisição de conhecimentos importantes para as matérias subsequentes e para a atuação profissional.
Você verá que o livro está repleto de reações químicas, pois a Bioquímica estuda como o organismo funciona como um sistema químico; o importante é que você tenha uma visão ampla de como essas reações estão interligadas.
Unidade I
1 CARBOIDRATOS
1.1 Estrutura e função dos carboidratos
Os carboidratos são compostos que têm na sua estrutura os elementos químicos carbono, hidrogênio e oxigênio. Geralmente, eles apresentam como fórmula geral (CH2O)n, sendo n  3. A maioria dos carboidratos pode ser representada dessa forma, mas não todos, pois alguns contêm nitrogênio, fósforo ou enxofre, que não estão incluídos nessa fórmula.
O nome carboidrato indica que eles são hidratos de carbono, designação oriunda da fórmula geral apresentada pela maioria desses compostos.
A terminação ose é frequentemente utilizada na nomenclatura dos carboidratos. Alguns exemplos são a glicose e a ribose Veja a figura a seguir:
A.	O	H	B.	O	H
C	C
BIOQUÍMICA
H	C	OH
HO	C	H
H	C	OH
H	C	OH
H	C	OH
H	C	OH
H	C	OH
CH2OH
CH2OH9
Figura 1 – A) glicose; B) ribose
Na figura 1A, podemos observar que a glicose tem 6 átomos de carbono, 12 de hidrogênio e 6 de oxigênio, portanto podemos representá-la como C6H12O6 ou (CH2O)6.
 Observação
Em química, nas fórmulas que representam os compostos, os números fora dos parênteses valem para todos os elementos que estão dentro deles.
Na figura 1B, podemos observar que a ribose tem 5 átomos de carbono, 10 de hidrogênio e 5 de oxigênio, portanto podemos representá-la como C5H10O5 ou (CH2O)5. Também podemos observar que os carboidratos apresentam vários grupos hidroxilas (OH), e por isso são considerados compostos poliálcoois.
 Observação
Hidroxila ligada a carbono saturado corresponde à função orgânica álcool.
A seguir estão representados outros exemplos de carboidratos:
A.	O	H	B.	O	H
C	C
H	C	OH	H	C	OH
Unidade I
CH2OH
C.CH2OH C	O
CH2OH
OH	C
OH	C
H		C	OH CH2OH
D.
CH2OHC
O
H	C	OH
H		C	OH CH2OH
Figura 2 – A) gliceraldeído; B) galactose; C) diidroxiacetona; D) ribulose10
 Observação
A terminação ose é frequentemente utilizada na nomenclatura dos carboidratos, mas nem todos têm o nome terminado dessa forma.
Exemplo de aplicação
Os carboidratos da figura 2 podem ser representados pela fórmula geral dos carboidratos: (CH2O)n. Conte a quantidade de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio presente em cada um e os represente seguindo a fórmula geral.
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes e constituem cerca de 60% da nossa dieta. Através de sua oxidação, obtemos a maior parte da energia utilizada pelo nosso organismo. Além de fonte energética, eles são componentes das membranas celulares, dos ácidos nucleicos – DNA e RNA –, da parede celular de bactérias, fungos e vegetais e do tecido conjuntivo de animais.
A pirâmide alimentar (figuras 3 e 4) mostra a importância dos carboidratos na nossa alimentação. Em sua base, estão os alimentos que precisam ser ingeridos em maior quantidade e, no topo, os que precisam ser ingeridos em menor quantidade. A base é constituída pelo grupo dos carboidratos. Alguns exemplos são: o trigo, o milho, o arroz, a batata, a mandioca, os pães, o macarrão dentre outros.
BIOQUÍMICA
Acúcares e doces
Gorduras e
óleos	Leite, iogurte,
queijo
Carne, aves, peixe, ovos
Leguminosas (feijão, soja, lentilha, ervilha)
11
Hortaliças	Frutas
Pães, farinha, arroz e massa (derivados de grãos, tubérculos e raízes)
Figura 3 – Pirâmide alimentar e os grupos alimentares
1 a 2 porções
1 a 2 porções
3 porções
1 a 2 porções
1 porção
4 a 5 porções
3 a 5 porções
5 a 9 porções
Figura 4 – Pirâmide alimentar e as porções de consumo diário
12
Exemplo de aplicação
Reflita um pouco sobre a sua alimentação. Será que ela está de acordo com as quantidades sugeridas na pirâmide alimentar?
1.2 Classificação dos carboidratos
1.2.1 Classificação em relação à possibilidade de hidrólise
Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples: não sofrem hidrólise, são solúveis em água e insolúveis em compostos orgânicos e apresentam-se em estado sólido em temperatura ambiente.
 Observação
Hidrólise é a quebra na presença de água. Os carboidratos que sofrem hidrólise originam carboidratos mais simples.
A glicose, a ribose, o gliceraldeído, a galactose, a diidroxiacetona, a ribulose e a frutose são exemplos de monossacarídeos.
 Observação
A palavra “sacarídeo” é derivada da palavra grega sakcharon, que significa açúcar.
A frutose é o carboidrato mais doce e é encontrada principalmente nas frutas e no mel.
Os monossacarídeos, em solução aquosa, com cinco ou mais carbonos, adquirem estruturas cíclicas devido à reação que ocorre entre o grupo carbonila e uma hidroxila. Menos de 1% de cada monossacarídeo com cinco ou mais carbonos ocorre na forma aberta.
No processo de ciclização da glicose (figura 5), são formados os anômeros  e . As enzimas são capazes de diferenciar essas duas estruturas e utilizar uma delas preferencialmente. O glicogênio é sintetizado a partir de -glicose e a celulose, a partir de -glicose.
 Observação
Anômeros são compostos com a mesma fórmula molecular, mas com diferença apenas na configuração do carbono anomérico.
Unidade I
6CH2OH
5
4 C
C	O
OH
HO	C 3 C 2
C
OH
BIOQUÍMICA
A. O	H
1
C
6	1
CH2OH
2
H	C	OH
3
HO
água
5
C	OH	O
4
OH
 - glicose
C	H
4
H	C	OH
5 	
H	C	OH
6
C	OH	C
1
HO	C 3 C 2	H
OH
6
CH2OH
5
C	O OH
CH2OH
4 C	OH
1C
HO	C 3 C 2
OH
 - glicose
Figura 5 – Ciclização da glicose com formação dos anômeros -glicose (-glicopiranose) e -glicose (-glicopiranose)
Compare atentamente as formas cíclicas da -glicose e da -glicose na figura a seguir:
6	6
CH2OH	CH2OH
5	5
C	O	C	O OH
4 C	OH	C	4 C	OH	C
1	1
HO	C 3
C 2 OH
HO	C 3 C2
OH	OH13
 - glicose	 - glicose
Figura 6 – Formas cíclicas da glicose. -glicose e -glicose. A diferença entre as duas estruturas está destacada
No anômero , o OH ligado ao carbono anomérico (C1) está abaixo do plano e, no anômero , acima. Conhecer essa diferença é importante para entender a distinção existente entre a estrutura da molécula de glicogênio e a de celulose, por exemplo.
Essa nomenclatura  e  também é utilizada para a forma cíclica da frutose, referindo se à configuração do OH ligado ao carbono 2. Veja a figura a seguir:
6
HOCH 2	O
5
1
CH2OH
2
4
HO OH
3
6
HOCH 2	O
5
OH
2
HO CH2OH
1
4
3
OH	OH
 - frutose	 - frutose
Figura 7 – Formas cíclicas da frutose. -frutose e -frutose. A diferença entre as duas estruturas está destacada
No anômero , o OH ligado ao carbono anomérico (C2) está abaixo do plano e, no anômero , está acima.
As formas estruturais lineares foram propostas por Fischer; posteriormente, Tollens propôs a ciclização das moléculas e atualmente adotam-se as fórmulas de projeção propostas por Haworth, as quais permitem a visualização das moléculas no espaço. Veja a figura a seguir:
Unidade I
H
1C O
2
H	C	OH
3
HO	C	H
4
H	C	OH
5
H	C	OH
6
Tollens
6	6
CH2OH	CH2OHH 5
O
4
HO
H OH
H
1
OH
3	2
H 5
4
HO
H OH
O
H
3
2
OH
1
H
CH2OH
Fisher
H	OH	H	OH
Haworth
14
Figura 8 – Estruturas propostas por Fischer, Tollens e Haworth
Os dissacarídeos são formados pela união de dois monossacarídeos (quadro 1) e, portanto, sua hidrólise gera dois monossacarídeos, os quais podem ser diferentes ou iguais.
Quadro 1 – Monossacarídeos constituintes dos dissacarídeos
	Dissacarídeo
	
	Monossacarídeo
	+
	Monossacarídeo
	Sacarose
	
	Glicose
	+
	Frutose
	Maltose
	
	Glicose
	+
	Glicose
	Lactose
	
	Glicose
	+
	Galactose
Na reação para a formação de um dissacarídeo, ocorre a formação de uma ligação glicosídica e a liberação de uma molécula de água. Observe a figura a seguir:
image3.png
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