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BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO Unidade 2 A Bioquímica Humana dos Carboidratos CEO DAVID LIRA STEPHEN BARROS DIRETORA EDITORIAL ALESSANDRA FERREIRA GERENTE EDITORIAL LAURA KRISTINA FRANCO DOS SANTOS PROJETO GRÁFICO TIAGO DA ROCHA AUTORIA JORDANNA SANTOS MONTEIRO 4 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 A U TO RI A Jordanna Santos Monteiro Olá. Sou formada em Nutrição, pela Universidade de Brasília. Mestra em Nutrição Humana pela Universidade de Brasília, com experiência técnico-profissional na área de nutrição e dietética há mais de um ano. Sou técnica em Nutrição e Dietética da Secretaria de Saúde do Distrito Federal. Além disso, fui docente da Faculdade Sena Aires da disciplina Nutrição Humana. Sou apaixonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões. Por isso, fui convidada pela Editora Telesapiens a integrar seu elenco de autores independentes. Estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! 5BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 ÍC O N ES 6 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O conceito e a funcionalidade dos carboidratos ................. 10 Importância dos carboidratos ........................................................................10 Conceito ............................................................................................................11 Classificação geral de carboidratos .................................................12 Monossacarídeos ...............................................................................12 Dissacarídeos ......................................................................................16 Polissacarídeos ...................................................................................18 Oligossacarídeos ................................................................................20 Importância nutricional da classificação dos carboidratos ........................21 Digestão e absorção dos carboidratos .........................................................22 Enzimas envolvidas na digestão de carboidratos ........................23 O conceito e a função orgânica dos lipídios ........................ 27 Importância dos lipídios ..................................................................................27 Lipídios de interesse fisiológico ........................................................27 Ácidos Graxos .....................................................................................28 Acilgliceróis: lipídios de reserva do organismo principal .................................................................................31 Glicerofosfolípidos................................................................33 Glicolipídios: lipídios com função de reconhecimento celular ...34 Isoprenoides .......................................................................................34 Terpenos e terpenóides ......................................................35 Esteroides ..............................................................................35 Conceito de vitaminas lipossolúveis ..................................... 38 Vitamina A ...........................................................................................................38 Vitamina D ...........................................................................................................40 SU M Á RI O 7BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Vitamina E............................................................................................................41 Vitamina K ...........................................................................................................41 Digestão e absorção dos lipídios da dieta ............................. 43 Lipídios na dieta .................................................................................................43 Digestão de lipídios alimentares .....................................................................44 Digestão na boca e estômago: lipases lingual e gástrica .............44 Digestão no intestino: enzimas sais pancreáticos e biliares .......45 Ação das enzimas pancreáticas .........................................46 Ação emulsificante dos sais biliares .................................47 Absorção e metabolismo dos lipídios no enterócito ..................................48 SU M Á RI O 8 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 A PR ES EN TA ÇÃ O Você sabia que a Bioquímica Humana Aplicada à Nutrição é uma das mais importantes áreas da nutrição?! Sim, ela é responsável pelo entendimento de como o metabolismo enérgico e dos nutrientes atua na saúde humana e como esse está associado as desordens metabólicas, possibilitando o aumento das Doenças Crônicas não Transmissíveis. Dessa forma, a Nutrição atua como medicina preventiva, e a bioquímica como ferramenta para melhor compreensão da atuação do alimento e suas substâncias na saúde humana. Portanto, a Bioquímica é uma disciplina primordial para pratica do nutricionista ou profissional de saúde, seja aquele que irá atuar em prática clínica, hospitalar, funcional, esportiva ou em gestão de produção de refeições. Entendeu? Ao longo desta unidade letiva você vai mergulhar nesse universo! 9BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O BJ ET IV O SOlá. Seja muito bem-vindo à Unidade 2 . Nosso objetivo é auxiliar você no atingimento dos seguintes objetivos de aprendizagem até o término desta etapa de estudos: 1. Definir o conceito de carboidratos, entendendo sua funcionalidade no organismo humano. 2. Entender o que são lipídios e sua função orgânica. 3. Definir o conceito e entender o que são vitaminas lipossolúveis. 4. Compreender como é a digestão e absorção dos lipídios e vitaminas lipossolúveis. 10 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O conceito e a funcionalidade dos carboidratos OBJETIVO Ao término desse capítulo, você será capaz de entender como atuam os carboidratos. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. Os nutricionistas são os únicos profissionais aptos para prescrever uma dieta, e os carboidratos é o principal grupo energético que serve como base para diversas alimentações ao redor do mundo, sendo a chave para compreensão das reações metabólicas no corpo humano. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante! Importância dos carboidratos A partir da fotossíntese, os vegetais sintetizam os carboidratos que são utilizados na alimentação humana e animal. Os alimentos fontes e/ou ricos em carboidratos são as massas, os tubérculos, os doces, as frutas, os vegetais e os grãos. Os carboidratos, também conhecidos como hidratos de carbono, açúcares ou sacarídeos são as macromoléculas mais abundantes nos seres vivos. Os animais podem adquiri-los por meio da dieta, ou podem sintetizá-los eles mesmos, por várias fontes (aminoácidos, piruvato, glicerol e lactato). Além de sua abundância, a importância dos carboidratos está na variedade de funções e efeitos metabólicos que eles realizam. Os carboidratos são uma das principais fontes de energia para as células, fazem parte da matriz extracelular de tecidos, participam de mecanismos de reconhecimento intercelular, têm efeitos na microflora bacteriana do intestino grosso, controlam a função epitelial do cólon, têm um efeito direto no sistema endócrino, 11BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 para citar os mais relevantes. Muitas dessas funções, assim como o destino metabólico dos carboidratos, são determinadas tanto pela estrutura que adotam nas células quanto pelas modificações pelas quais podem sofrer. Os seres humanossão capazes de realizar a síntese dos principais carboidratos, mas, mesmo assim, usamos a dieta para complementar esta síntese endógena e ter quantidades suficientes para armazená-las. Neste tópico da unidade, analisaremos as estruturas e tipos de carboidratos mais relevantes, bem como os mecanismos envolvidos na digestão e absorção dos alimentos. Conceito Os carboidratos são uma classe de substâncias que possuem a formula Cn(H2O)n, assim a relação molar de carbono: hidrogênio: oxigênio é de 1:2:1. No entanto, tal definição não se aplica para os oligossacarídeos, polissacarídeos e álcoois do açúcar (sorbitol, maltirol, galactitol e lactitol). De forma geral, os carboidratos são aldeídos ou poli- hidroxicetonas, ou os compostos que dão origem a essas moléculas por hidrólise. Com essa definição, tentamos substituir o conceito clássico que identificou como carboidratos as moléculas que respondem à fórmula empírica Cn(H2O)n. O conceito clássico era muito ambíguo, pois levava a paradoxos como o raminose (C6H12O5) ou 2-desoxirribose (C5H10O4) que não são considerados necessariamente carboidratos, porque não correspondem a esta fórmula, no entanto, outras substâncias como formaldeído (CH2O) ou ácido acético (C2H4O2), que não se comportam como carboidratos, estão em conformidade com a formulação. 12 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Classificação geral de carboidratos As unidades estruturais básicas de carboidratos são os monossacarídeos. Todos os monossacarídeos simples são sólidos, brancos, cristalinos e muito solúveis em água, mas insolúveis em solventes apolares. Estas moléculas desempenham papéis-chave no corpo. Por um lado, sua degradação constitui uma maneira de obter energia para as células, na qual também são formadas moléculas que agem como intermediários metabólicos ou como precursores para a síntese de lipídios ou proteínas. Por outro lado, os monossacarídeos têm uma função estrutural, como parte de moléculas complexas, como ácidos nucléicos e coenzimas, ou como parte de polímeros de alto peso molecular. Diferentemente do que acontece com proteínas e ácidos nucleicos, as sequências desses polímeros não são geneticamente codificadas, mas são o resultado da ativação dos sistemas enzi- máticos que catalisam a formação das ligações correspondentes. Estas associações não se limitam à união de monossacarídeos en- tre si, mas se estendem em associações com lipídios e proteínas, dando origem a macromoléculas com funções estruturais, regula- tórias e de reconhecimento. De fato, os carboidratos tratam-se de um grupo heterogêneo de moléculas, tanto em tamanho quanto em composição, dificultando sua classificação. Monossacarídeos Os monossacarídeos constituem as unidades estruturais básicas de carboidratos, que não podem ser divididos em unidades mais simples. Os monossacarídeos são chamados de aldoses ou cetoses, segundo o grupo funcional que apresentam, aldeído ou cetona. Com base em seu número de átomos de carbono, são designados trioses, tetroses, pentoses, hexoses ou heptoses. 13BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Estruturalmente, os monossacarídeos consistem em cadeias de carbono (pelo menos três átomos de carbono) poli- hidroxiladas, exceto por um átomo de carbono, em que existe um oxigênio carbonílico. Portanto, os monossacarídeos são identificados com base na natureza química do grupo carbonil e no número de átomos de carbono que ele possui. Assim, se o grupo carbonil é um aldeído, ou seja, está no final da cadeia carbônica, o carboidrato é uma aldose e, dependendo do número de átomos de carbono, pode ser uma aldotriose (3C ), uma aldotetrose (4C), uma aldopentose (5C), uma aldo-hexose (6C), etc. No entanto, se o grupo carbonila é uma cetona, ou seja, não está no final da cadeia carbônica, o carboidrato é uma cetona, que, por sua vez, depende do número de átomos de carbono que possui, pode ser uma cetotriose (3C), uma cetotetrose (4C), uma cetopentose (5C), uma ceto-hexose (6C), etc. Na maioria das vezes, nas cetonas, a função é encontrada no carbono 2 (C2). A seguir, a imagem 2.1 traz vários exemplos de monossacarídeos. Imagem 2.1 – Tipos de monossacarídeos Fonte: Unesp (2006, p. 16). Do ponto de vista estrutural, os monossacarídeos possuem pelo menos um carbono assimétrico ou quiral, entendendo-se como aquele que tem suas quatro valências ligadas em quatro 14 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 grupos diferentes. No caso mais simples, do gliceraldeído, existe apenas um carbono assimétrico, ligado a um grupo hidroxila (–OH), um aldeído (–CHO), um hidroximetil (–CH2OH) e hidrogênio (-H). Assim, e seguindo a chamada convenção de Fischer, o gliceraldeído pode existir de duas formas diferentes: D-gliceraldeído, quando o hidroxil de carbono assimétrico estiver no mesmo plano que o oxigênio carbonílico; ou L-gliceraldeído, quando o hidroxil de carbono a assimetria está no plano oposto ao do oxigênio carbonil. Por sua vez, para os açúcares que possuem dois ou mais átomos de carbono assimétricos, os prefixos D e L são aplicados ao átomo de carbono assimétrico mais distante do átomo de carbono carbonílico. Nos seres humanos, quase todos os monossacarídeos presentes são da forma D, devido à estereoespecificidade, que apresentam as enzimas responsável pelo metabolismo de carboidratos. Imagem 2.2 – Moléculas de monossacarídeos em estrutura D e L Fonte: Bruice (2008, p. 338). Dentro da mesma configuração, D ou L, dois monossacarídeos podem ser epímeros, quando suas estruturas diferem apenas na configuração de um de seus carbonos assimétricos. A presença de um carbono quiral permite que os monossacarídeos exibam atividade óptica, ou seja, sejam capazes de desviar o plano da luz polarizada. 15BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 DEFINIÇÃO Carbono quiral ou assimétrico: é o átomo de car- bono que se liga à quatro ligantes diferentes. Os ligantes podem ser radicais, grupos funcionais, etc. Consequentemente, esse carbono sempre será sa- turado. A presença do carbono quiral dos monossacarídeos permite que sejam classificados em dextrogiros (+), se desviarem o plano de luz polarizado para a direita, ou levógiros (-) se desviarem para a esquerda. Em solução, a glicose é dextrogênica e, portanto, começará a ser chamada dextrose. O número de possíveis isômeros ópticos para aldoses é 2 (n-2). O número de possíveis isômeros ópticos para aldoses é 2 (n-2), porque eles têm dois carbonos que não são assimétricos, enquanto que para cetoses é 2 (n-3), porque eles têm três carbonos que não são assimétricos (n é o número de carbonos na molécula). A estrutura do ácido ribonucleico (RNA) é formada por pentoses, a D-ribose. A D-xilose é muito abundante, sendo obtida pela hidrólise dos polissacarídeos presentes no sabugo de milho e na madeira das árvores. As hexoses são as mais abundantes da natureza, e a D-glicose, a D-manose e a D-galactose são as mais comuns em sistemas biológicos. A D(+)-glicose é a mais conhecida, mais importante e mais abundante; encontrada no mel e em algumas frutas. A glicose é um dos principais produtos da fotossíntese. A D(+)-galactose é um constituinte de inúmeros polissacarídeos e é obtida pela hidrólise ácida da lactose (açúcar do leite), um dissacarídeo de D-glicose e D-galactose. A D(+)-manose é obtida, principalmente, da hidrólise do polissacarídeo do marfim vegetal, uma semente grande semelhante a uma noz, por meio de uma palmeira nativa da América do Sul. https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/carbono/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/carbono/ 16 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Dissacarídeos Quando ocorre a união por ligação glicosídica (acetal) de dois monossacarídeos, temos a formação de um dissacarídeo. A ligação glicosídica é formada quando o grupo hidroxila de uma molécula de açúcar reage como o carbono anomérico de outro(Imagem 2.3). Temos como exemplo de dissacarídeos a sacarose, maltose e lactose. Imagem 2.3 – Estrutura da sacarose Fonte: McMurry (2011, p. 932). A sacarose ou açúcar de mesa é um tipo de glicídio formado por uma molécula de glicose, produzida pela planta ao realizar o processo de fotossíntese, e uma molécula de frutose. É hidrolisada com grande facilidade por ácidos diluídos, resultando em “açúcar invertido”, mistura equimolar de D-glicose e D-frutose, que é levogira, porque a frutose possui rotação específica negativa (-92,4º) mais alta do que a rotação específica positiva da glicose (+52,7º). A sacarose tem origem vegetal, sendo encontrada, principalmente, na cana de açúcar, na beterraba e em algumas frutas. A lactose é um dissacarídeo encontrado no leite, formada por uma unidade de galactose e uma de glicose, unidas por uma ligação acetal chamada de ligação β-1,4’–glicosídica. Em comparação com outros açúcares, a lactose apresenta uma característica de menor solubilidade. É sintetizado nas células alveolares da glândula mamária. 17BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Imagem 2.4 – Estrutura da lactose Fonte: Bruice (2006, p. 357). A celobiose é um dissacarídeo obtido da hidrólise da celulose e também contém duas subunidades de glicose. A celobiose difere da maltose pelo fato de as duas subunidades de glicose serem unidas por uma ligação β-1,4’–glicosídica. Celobiose, dissacarídeo da D-glicose tendo uma β-ligação, resulta da hidrólise parcial da celulose, tem um grupo hemiacetal em uma metade glicose; é um açúcar redutor. As duas unidades de glicose estão conectadas por uma ligação β-glicosídica. A celobiose é um produto de degradação da celulose e apresenta as mesmas propriedades químicas da maltose. A hidrólise da celobiose resulta em igualmente duas moléculas de glicose. A diferença entre a celulose e a maltose reside na configuração da ligação glicosídica. Imagem 2.5 – Estrutura da maltose Fonte: Bruice (2006, p. 357). 18 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Imagem 2.6 – Estrutura da celobiose Fonte: Bruice (2006, p. 357). Polissacarídeos Os polissacarídeos são carboidratos formados por mais de dez, até milhares de subunidades de açúcares simples (monossacarídeos). Estes açúcares simples são unidos por meio de ligações glicosídicas. Os polissacarídeos, que são polímeros de um único monossacarídeo são chamados de homopolissacarídeos; aqueles formados por mais de um tipo de monossacarídeo são chamados heteropolissacarídeos. Os homopolissacarídeos são também classificados com base nas suas unidades de monossacarídeo. Assim, um homopolissacarídeo, consistindo em unidades monoméricas de glicose é chamado de glicânio, o que tem unidades de galactose é um galactânio, e assim por diante. Os polissacarídeos mais importantes são: amido, glicogênio e celulose, todos eles glicânios. O amido é a principal reserva de alimento nos vegetais, é o maior componente de batatas, trigos, milhos, feijões, ervilhas, arrozes e farinhas. Existem diversos tipos de amido, dependendo da origem da planta. A inulina é um amido encontrado em tubérculos, raízes, alcachofras; quando hidrolisado, produz apenas a frutose, e por essa razão recebe o nome de frutosano. 19BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O amido é uma mistura de dois polissacarídeos diferentes: amilose (20%) e amilipectina (80%). A amilose é constituída de cadeias não-ramificadas de unidades de D-glicose, formada por ligações α1→4’-glicosídicas. A amilopectina é um polímero ramificado, também constituída por unidades de D-glicose unidas por ligações α1→4’glicosídicas. Mas, diferente da amilose, a amilopectina contém também ligações α1→ 6’-glicosídicas, formando ramificações de 24 a 30 unidades de glicose na cadeia principal. Imagem 2.7 – Estrutura da amilose Fonte: Bruice (2006, p. 360). Imagem 2.8 – Estrutura da amilopectina Fonte: Wikimedia Commons. 20 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O glicogênio, um polímero de glicose, é a principal reserva de energia nos animais, assim como o amido é nos vegetais. O glicogênio possui uma estrutura muito semelhante com a da amilopectina; contudo, no glicogênio, as cadeias são muito mais ramificadas, de 8 a 12 resíduos de glicose. VOCÊ SABIA? O fígado humano possui cerca de 6% de glicogênio e o músculo humano 1% por peso (Keim; Levin; Havel; 2009). Oligossacarídeos Os oligossacarídeos são formados por 3 até 10 monossacarídeos quando submetidos a hidrólise, enquanto os polissacarídeos produzem mais de dez. DEFINIÇÃO Hidrólise: é a quebra de uma molécula pela ação da água. A celulose é o componente estrutural de plantas superiores. A madeira contém aproximadamente 50% de celulose e o algodão tem mais de 90%. A celulose é formada também por unidades de D-glicose, unidas por ligações β-1→4’-glicosídicas, em cadeias não ramificadas muito longas. Esta conformação dos átomos de carbono anoméricos da celulose faz com que ela não se enrole em estruturas helicoidais, como em polímeros de glicose quando são ligados num modo α-1→ 4, mas sim, se arranje em fibras lineares, que se entrelaçam. 21BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Importância nutricional da classificação dos carboidratos Os carboidratos complexos são: o amido da planta (e o polímero de glicogênio dos animais) constitui o principal membro, porém o grupo inclui pectinas, celulose e gomas. Os carboidratos simples compreendem os monossacarídeos hexoses (glicose, galactose e frutose) e os dissacarídeos maltose (glicose-glicose), sacarose (glicose-frutose) e lactose (glicose-galactose). SAIBA MAIS O Índice Glicêmico expressa o aumento da taxa de glicose na corrente sanguínea após o consumo de qualquer alimento fonte de carboidrato, em com- paração com o consumo de outro alimento (con- trole) com a mesma disponibilidade de carboidra- to. Este índice mostra o comportamento de cada alimento, no que diz respeito à velocidade de di- gestão e absorção, sendo que a glicemia é medida em diferentes tomadas de tempo (SOUZA, 2004). Os carboidratos simples, por serem moléculas de monos- sacarídeos e dissacarídeos menores que os carboidratos comple- xos, além de possuírem menor quantidade de fibras, são degrada- dos mais rapidamente pelo corpo levando a um pico de glicose, o que indica que são alimentos com alto índice glicêmico. Alimentos com fibras são alimentos com menor índice glicêmico pois não são digeridas pelo corpo humano, a celulose é um exemplo. A celulose não é digerida pelos seres humanos, pois não secretamos uma carboidrase intestinal capaz de hidrolisar a ligação beta (1-4). Por tais motivos, a celulose é considerada uma fibra alimentar que representa a parte principal de alimentos à base de plantas. No entanto, as enzimas bacterianas são capazes de degradar a celulose. Uma pequena quantidade é hidrolisada no colón humano, mas a celulose fornece uma pequena contribuição às necessidades energéticas globais. 22 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Um alimento fonte carboidrato que possui um alto índice glicêmico é o açúcar. O açúcar é um alimento de alto índice glicêmico, pois se trata de sacarose e um dissacarídeo. De acordo legislação brasileira, o açúcar é classificado de acordo com o teor de sacarose: açúcar cristal – 99,3% de sacarose; açúcar refinado – 98,5% de sacarose; açúcar moído – 98% de sacarose; açúcar mascavo – 90% de sacarose; açúcar em cubos – 98% de sacarose; açúcar cande – 99% de sacarose. Esse dissacarídeo é utilizado como referencial de doçura, tanto de açúcares orgânicos quanto de adoçantes artificiais. Em termos de doçura, 100g de glicose, por exemplo, equivale a 74g de sacarose, enquanto 100g de frutose corresponde a 173g de sacarose. Os adoçantes artificiais, no geral, são produzidos com doçura bem maior que a sacarose, como é o caso da sacarina: 100g de sacarose equivalem a 35.000gde sacarina. Para os bebês e crianças, a lactose é a fonte de energia mais importante, já para os adultos, ela não apresenta a mesma importância nutricional. A lactose apresenta diferentes concentrações nos mamíferos, representando, em média, 7,2% no leite humano, ao passo que no leite de vaca 4,7%. A utilização da lactose é ampla, principalmente na indústria de alimentos, como em doces, confeitos, pães. Digestão e absorção dos carboidratos Os carboidratos atuam como fonte de energia para todas as células que dependem desses nutrientes como combustível único ou principal (como é o caso dos eritrócitos e do cérebro, respectivamente), bem como seu armazenamento até o uso ser necessário. Estima-se que a quantidade de carboidratos que precisamos adquirir por meio dos alimentos seja cerca de 150-350g/ 23BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 dia, significando que os carboidratos devem fornecer entre 45 e 50% da energia total da dieta. Os três principais monossacarídeos da dieta são: a glicose e, em menor grau, a frutose e a galactose. A glicose é, de longe, a que adquirimos em maior quantidade, pois, como monossacarídeo, está presente em inúmeros alimentos, mas também em dissacarídeos (lactose, sacarose e maltose) e no principal polissacarídeo de nossa dieta, o amido. Enzimas envolvidas na digestão de carboidratos A digestão consiste em dois tipos de processos: mecânico e químico. Os processos mecânicos são comuns a todas as macromoléculas e consistem em mastigar alimentos e movimentos peristálticos do estômago. A decomposição dos alimentos em fragmentos menores estimula a secreção de enzimas e elementos químicos (HCl, bicarbonato, etc.), facilitando sua ação nas macromoléculas a serem digeridas. A digestão dos carboidratos consiste na hidrólise completa dos carboidratos em seus monossacarídeos constituintes, visto que são os únicos carboidratos que o intestino pode absorver. Embora alguns alimentos contenham quantidades significativas de monossacarídeos (como é o caso das frutas), a maioria dos carboidratos em nossa dieta está na forma de polissacarídeos, como amido (pão, tubérculos, cereais, etc.) e na forma de dissacarídeos, como sacarose (doce) e lactose (leite e seus derivados). A transformação de polissacarídeos e dissacarídeos em monossacarídeos é realizada sequencialmente, à medida que o alimento progride pelo sistema digestivo. Na boca, a saliva contém amilase salivar, uma enzima que atua nos polissacarídeos, principalmente no amido, hidrolisando aleatoriamente suas ligações em (1 → 4), desde que não estejam 24 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 próximas a um ramo ou no final da cadeia. O resultado é uma mistura de polissacarídeos lineares com menos unidades do que as iniciais e oligossacarídeos ramificados com ligações a (1 → 6), que a α-amilase não foi capaz de hidrolisar e que são conhecidas como a-dextrinas. No estômago, o pH ácido inibe a α-amilase, fazendo com que a digestão de carboidratos pare. No intestino, o pH ácido do bolo alimentar induz a liberação de secretina, um hormônio que estimula a produção de suco pancreático e sua secreção no jejuno. O suco pancreático é rico em bicarbonato, que inibe a secretina e neutraliza o pH ácido do quimo, mas também contém várias enzimas, incluindo a amilase pancreática. É uma isoenzima da α-amilase salivar, que, como essa, rompe aleatoriamente os vínculos com (1 → 4). Como resultado dessa ação enzimática, são obtidos oligossacarídeos de poucas unidades e dextrinas de contorno formadas por oligossacarídeos contendo os pontos onde os ramos foram localizados inicialmente. Esta mistura, juntamente com os monossacarídeos e dissacarídeos que formaram uma parte inicial do alimento, acessa os micro vilosidades das células da mucosa intestinal. Na superfície dessas células intestinais está localizado um conjunto de enzimas, conhecidas genericamente como oligossacaridases, responsáveis pela hidrólise das ligações que resistiram à ação das α-amilases. As oligossacaridases são glicoproteínas ancoradas na matriz extracelular das células intestinais, local que realizam sua ação. Eles têm um pH ideal próximo de 6, sendo muito mais específicas que as α-amilases, tanto para o tipo de ligação em que atuam quanto para os monossacarídeos que participam dessa ligação. Então, os pequenos oligossacarídeos lineares de glicoses que atingem a membrana apical das microvilosidades intestinais são um substrato da α-glicosidase (também chamada glucoamilase 25BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 ou maltase), que, a partir da extremidade não redutora desse oligossacarídeo, realiza a ruptura sequencial das ligações para (1 → 4), liberando os monossacarídeos constituintes. Outros oligossacarídeos que atingem as bordas em escova da mucosa intestinal são as adextrinas, nas quais os limites da α-dextrinase atuam, capazes de quebrar ligações a (1 → 6), bem como as ligações para (1 → 4) nas proximidades. Dessa maneira, a ação conjunta das α-glucosidases e α-dextrinases permite a liberação de toda a glicose que fazia parte do polissacarídeo de amido inicial. Além disso, os dissacarídeos que atingem as células intestinais são substratos de oligossacaridases específicas: assim, a lactase (ou b-galactosidase) atua na lactose, quebrando o vínculo b (1 → 4) entre galactose e glicose e sacarose (ou b -frutofuranosidase) atuantes na sacarose, quebrando a ligação a (1 → 2) entre frutose e glicose. Por sua vez, a α-glucosidase, além dos oligossacarídeos, atuam nas unidades de maltose, quebrando a ligação a (1 → 4) entre duas glicoses. A especificidade destes oligossacarídeos é a razão pela qual muitos outros carboidratos presentes nos alimentos que consumimos não são assimilados pelos seres humanos. É o caso da celulose, uma vez que não temos enzimas que reconheçam a ligação b (1 → 4) formada entre duas glicoses. No entanto, é necessário que estes carboidratos façam parte de nossa dieta, pois não podem ser digeridos das fibras polissacarídicas, facilitando o trânsito de resíduos da digestão pelo intestino grosso. Tal fibra também integra polissacarídeos que não foram capazes de completar sua digestão. De fato, existem certos alimentos, como leguminosas, cereais ou farelo de aveia, cujos carboidratos, apesar de serem reconhecidos pelas enzimas intestinais e, portanto, digeríveis, geralmente escapam dos processos de digestão, integrando-se à fibra. 26 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 A digestão dos alimentos possui outros componentes que, embora não estejam diretamente relacionados à hidrólise dos carboidratos, estão com outros processos envolvidos no metabolismo subsequente dos monossacarídeos. A chegada de alimentos ao estômago ativa a secreção no sangue de uma série de hormônios gástricos, que, por sua vez, ativam circuitos neuronais que se comunicam com órgãos periféricos, como fígado, músculo, tecido adiposo e pâncreas, para coordenar e promover o metabolismo dos referidos monossacarídeos. É o caso da colecistoquinina e da gastrina, dois hormônios gástricos que regulam a secreção de sucos gástricos e pancreáticos, e também exercem ações relevantes para o controle glicêmico, como o aumento da síntese de insulina nas células beta das células do pâncreas. A grelina é outro hormônio gástrico, que inibe a secreção de insulina pelo pâncreas, enquanto as incretinas (hormônios gastrointestinais), GIP (polipeptídeo insulinotrópico dependente de glicose) e GLP1 (peptídeo semelhante ao glucagon 1) estimulam a secreção de insulina e inibem a do glucagon, controlando a homeostase glicídica. 27BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 O conceito e a função orgânica dos lipídios OBJETIVO Ao término deste capítulo, você será capaz de entender o que são lipídios e sua função orgânica. E então? Motivado para desenvolver essa competência? Então vamos lá. Avante!Importância dos lipídios Os lipídios são moléculas orgânicas naturais muito heterogêneas, insolúveis em água, mas solúveis em solventes apolares, como clorofórmio, éter ou acetona. Apresentam grande variabilidade química e funcional. Alguns lipídios representam a reserva energética mais importante do organismo, como os triglicerídeos, sendo os principais componentes das membranas biológicas, enquanto outros, sinalizam moléculas, hormônios, antioxidantes, vitaminas ou pigmentos. Lipídios de interesse fisiológico Dada a heterogeneidade dos lipídios, existem várias classificações, baseadas em sua estrutura ou função biológica. Geralmente, são classificados em compostos ou individuais, dependendo da presença ou ausência de ácidos graxos em sua estrutura (classicamente, denominados saponificáveis e não saponificáveis, respectivamente). Os lipídios compostos incluem acilgliceróis, ceras, fosfolipídios e glicolipídios; e isoprenoides e eicosanoides. 28 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Ácidos Graxos Os ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos de cadeia longa e linear, que existem na natureza na forma livre ou como componentes lipídicos mais complexos (saponificáveis). Conforme apresentados na figura a seguir: Imagem 2.9 – Estrutura de um ácido graxo Fonte: Ribeiro (2023, on-line). Os ácidos graxos diferem tanto no comprimento da cadeia quanto na presença ou ausência de ligações duplas. Os mais comuns na natureza têm uma cauda de hidrocarboneto apolar, com um número par de átomos de carbono (12 a 24). Entre eles, os mais frequentes são os de 16 ou 18 carbonos. Aqueles que não possuem ligações duplas são chamados saturados, e aqueles que possuem ligações duplas são chamados de insaturadas. 29BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Imagem 2.10 – Estrutura dos ácidos graxos saturados e dos insaturados Fonte: Nelson e Cox (2011, p. 343). No geral, os ácidos graxos insaturados possuem uma ligação dupla (monoinsaturada) ou de 2 a 5 ligações duplas (poli- insaturada), que nunca são conjugadas. Dependendo da primeira ligação dupla aparecer em 3 ou 6 carbonos do grupo metil terminal (carbono ganho), eles são chamados ômega-3 (w-3 ou n-3) e ômega-6 (w-6 ou n-6). A presença de ligações duplas torna os ácidos graxos mais propensos à oxidação. Imagem 2.11 – Estrutura do ômega-3 e do ômega-6 Fonte: Perini et al., (2010, p. 1078). 30 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Algumas consequências da oxidação das duplas ligações dos ácidos graxos insaturados, entre outras coisas, depleção de óleo ou dano oxidativo sofrido pelas membranas celulares. Como a ligação dupla é uma estrutura rígida, pode ocorrer na conformação cis (quando grupos semelhantes ou idênticos estão no mesmo lado do elo) ou trans (se estiverem em lados opostos). A maioria dos ácidos graxos naturais possui ligações duplas na configuração cis. Os ácidos graxos trans são produzidos na natureza no processo de fermentação no rúmen dos ruminantes. In vitro, eles podem ser gerados por hidrogenação de peixes e óleos vegetais. Este tipo de ácidos graxos trans são associados a um risco cardiovascular aumentado. O ponto de fusão dos ácidos graxos, como o dos lipídios mais complexos, aumenta com o comprimento da cadeia, mas diminui com o número de ligações duplas. A ligação cis dupla produz uma flexão da cadeia de hidrocarbonetos que interfere no seu empacotamento, portanto é necessária menos energia para quebrá-las. Pelo contrário, os ácidos graxos saturados têm grande flexibilidade e, quando embalados, tendem à conformação mais estável, que é estendida. Portanto, à temperatura ambiente, esses ácidos graxos são sólidos, enquanto os insaturados são líquidos. Vegetais e bactérias podem sintetizar todos os ácidos graxos de que necessitam a partir acetil-CoA que veremos no metabolismo dos macronutrientes. Os seres humanos podem sintetizar os saturados, grande parte do insaturados, além de também poderem modificar alguns dos obtidos pela dieta, adicionando duas unidades de carbono e ligações duplas. No entanto, eles não conseguem sintetizar alguns ácidos graxos, pois não possuem as enzimas necessárias. 31BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Estes são chamados ácidos graxos essenciais, como ácido linoléico e ácido linolênico. As fontes mais importantes de ácidos graxos essenciais são alguns óleos vegetais, como nozes e algumas sementes. Os ácidos linoléico (18:2n-6) e linolênico (18:3n-3) são necessários para manter sob condições normais, as membranas celulares, as funções cerebrais e a transmissão de impulsos nervosos. Estes ácidos graxos também participam da transferência do oxigênio atmosférico para o plasma sanguíneo, da síntese da hemoglobina e da divisão celular, sendo denominados essenciais por não serem sintetizados pelo organismo a partir dos ácidos graxos provenientes da síntese (Martin, 2006). Os ácidos graxos sofrem as reações típicas dos ácidos carboxílicos. Uma das mais importantes é sua reação com álcoois para formar ésteres, como os acilgliceróis. Sob condições fisiológicas, essa reação é reversível. Alguns ácidos graxos, como os ácidos palmítico ou mirístico, podem se ligar covalentemente a proteínas, chamadas proteínas aciladas. Essa ligação facilita não apenas a interação dos ácidos graxos com as proteínas da membrana, mas também o transporte de ácidos graxos no sangue e sua entrada no interior da célula. Acilgliceróis: lipídios de reserva do organis- mo principal Os acilgliceróis, ou acilglicerídeos, são ésteres de glicerol (álcool) com um (monoacilglicerol), duas (diacilglicerol) ou três (triacilglicerol) moléculas de ácido graxo, formadas em uma reação chamada esterificação. A ligação éster dos acilgliceróis é facilmente hidrolisada in vitro com uma base forte, como NaOH ou KOH. Neste processo, chamado saponificação, são obtidos o glicerol e o sal de sódio ou potássio do ácido graxo. Estes sais são anfipáticos e são chamados de sabões. In vitro, a hidrólise de acilgliceróis é um processo chamado lipólise e depende de 32 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 hormônios. Monoacilgliceróis e diacilgliceróis são encontrados em pequenas quantidades e geralmente são intermediários metabólicos. Triacilgliceróis, triacilglicerídeos ou mais comumente triglicerídeos são abundantes em animais e plantas e, como não têm carga, também são chamados de lipídios neutros. Os triacilgliceróis de origem natural não são compostos puros, mas misturas com diferentes composições de ácidos graxos. Quando contêm uma alta proporção de ácidos graxos saturados, geralmente são sólidos à temperatura ambiente e são comumente chamados de gorduras. Já, quando possuem maior proporção de ácidos graxos insaturados são denominados de óleos. Imagem 2.12 – Formação dos triglicerídeos Fonte: Fogaça (2024, p. 23). Os triglicerídeos possuem várias funções. Eles são armazenados na forma sólida, geralmente chamada de gordura, em adipócitos do tecido adiposo. Sua principal função é a reserva de energia, pois é mais eficiente que os carboidratos. Além disso, no tecido adiposo marrom, eles oxidam para produzir calor, sendo responsáveis pela termogênese. Nas plantas, elas também constituem uma importante reserva em frutos e sementes, em que se acumula uma grande quantidade de ácidos graxos insaturados. Por outro lado, a gordura, principalmente subcutânea, fornece 33BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 isolamento térmico, uma vez que os triglicerídeos são maus condutores de calor. Finalmente, em alguns animais, lipídios secretados por glândulas especializadas impermeabilizam a pele. Glicerofosfolípidos Os glicerofosfolípides são os fosfolipídios mais abundantes nas membranas celulares. O mais simples é o ácido fosfatídico, formado pelo glicerol 3-fosfato esterificado com duas moléculas de ácido graxo. Os glicerofosfolípides sãoreferidos como uma função da cabeça polar que eles contêm. Os mais comuns são fosfatidilcolina (lecitina), fosfatidiletanolamina (cefalina) e fosfatidilserina. A fosfatidilcolina, ou lecitina, é o fosfolipídeo mais abundante nos seres humanos. É sintetizado no fígado e pode ser obtido da dieta, a partir de ovos, soja e demais leguminosas. A colina necessária para a sua síntese provém principalmente da dieta, uma vez que, embora possa ser sintetizada a partir da glicose, é obtida em quantidades muito pequenas. Muitos alimentos contêm colina, portanto, não há deficiências. No entanto, pacientes com nutrição parenteral ou intravenosa podem apresentar problemas. A fosfatidilcolina é o principal fosfolipídio do surfactante pulmonar, no qual mais de 60% está na sua forma não saturada como dipalmitoilfosfatidilcolina (principal componente do surfactante pulmonar), proporcionando estabilidade alveolar pela diminuição da tensão superficial. Além disso, a fosfatidilcolina facilita a absorção intestinal das vitaminas A e K solúveis em gordura, facilitando, juntamente com os ácidos biliares, a absorção dos lipídios da dieta. A lecitina (fosfatidilcolina) também é o principal componente das lipoproteínas (VLDL, LDL e HDL) utilizadas para transportar gorduras e colesterol. 34 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Glicolipídios: lipídios com função de reconhecimento celular Os glicoesfingolípidios são lipídeos ligados a um carboidrato, por uma ligação O-glicosídica. Eles são encontrados em grandes quantidades nos neurônios, estando localizados principalmente na face externa da membrana plasmática, em que atuam como moléculas de reconhecimento, embora suas funções sejam diversas. Alguns glicoesfingolipidios estão envolvidos no reconhe- cimento de toxinas bacterianas, como Escherichia coli ou Strepto- coccus pneumoniae, que causam, entre outras, infecções do trato geniturinário ou pneumonia. Outros são determinantes da especi- ficidade dos grupos sanguíneos. Além disso os glicoesfingolipidios são determinantes da interações célula-célula, participando do crescimento e diferenciação celular. Isoprenoides Os isoprenoides são moléculas que contêm unidades de cinco carbonos chamadas unidades de isopreno. O isopreno (metilbutadieno), o isoprenoides mais simples, não é o precursor biológico destas moléculas, uma vez que a síntese de todas elas começa com a formação de pirofosfato de isopentil a partir de acetil-CoA. Os isoprenos possuem ligações simples, duplas (conjugadas) e alternadas, um arranjo que pode extinguir os radicais livres pela aceitação ou doação de elétrons; assim, eles são importantes antioxidantes (vitamina E, licopeno e beta caroteno). Existem vários tipos de isoprenoides: terpenos, terpenóides e esteroides. As vitaminas lipossolúveis são terpenóides ou esteroides. 35BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Terpenos e terpenóides Os terpenos são produzidos principalmente por plantas e são amplamente encontrados em seus óleos essenciais, usados há milhares de anos como perfumes ou medicamentos. Alguns insetos também podem sintetizar terpenos. Os terpenos são hidrocarbonetos saturados ou insaturados que podem conter um anel em sua estrutura. Quando os terpenos são modificados, por oxidação ou por reorganização do esqueleto de carbono, os compostos resultantes são geralmente referidos como terpenóides, que, além da cadeia de hidrocarbonetos, também contêm outros grupos funcionais (hidroxil, carbonil, carboxil). Geralmente, o termo terpeno é usado para se referir a todos os terpenóides. Os carotenóides, os únicos tetraterpenos naturais, são moléculas simétricas, lineares ou parcialmente cicladas, que devido à presença de ligações duplas conjugadas, são compostos com grande variedade de pigmentos, proporcionando cor às flores e plantas que participam da fotossíntese. Eles são os precursores dos retinóis (vitamina A). Os tomates apresentam o licopeno, os vegetais alaranjados (abobora e cenoura) possuem carotenoides e os vegetais verdes escuros/amarelos são compostos por clorofila. As vitaminas A D, E, K e a coenzima Q transmissora de elétrons possuem estruturas isoprenoides. Fique tranquilo!! Iremos estudar as vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) e a coenzima Q nos próximos itens e unidades. Esteroides Os lipídios esteroides são derivados complexos de triterpenos, como o esqualeno. Eles são álcoois sólidos podem estar na sua forma livre ou formar ésteres de esteróis. O colesterol é um esterol, que além de ser um constituinte essencial das 36 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 membranas biológicas é o precursor de outros esteroides, como hormônios esteroides, ácidos biliares e vitamina D. Imagem 2.13 – Estrutura do colesterol Fonte: Fogaça (2024, p.33). Os hormônios esteroides incluem glicocorticoides e mineralocorticoides, que possuem 21 átomos de carbono (21C) e são produzidos pelo córtex adrenal e os hormônios sexuais são sintetizados pelas gônadas. O primeiro, além de regular o metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas, também tem atividade anti-inflamatória. O glicocorticoide mais importante é o cortisol. Os mineralocorticoides regulam o equilíbrio hidroeletrolítico do corpo, aumentam a reabsorção renal de água e sódio e excreção de potássio; o mineralocorticoide mais importante é a aldosterona. Os hormônios sexuais incluem três grupos de hormônios: progestogênios (21C), andrógenos (testosterona) (19C) e estrogênos (estradiol) (18C). 37BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 RESUMINDO E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir algo do que vimos. Você deve ter compreendido o que são lipídios e sua função orgânica. 38 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Conceito de vitaminas lipossolúveis OBJETIVO Ao término deste capítulo, você será capaz de definir o conceito e entender o que são vitaminas lipossolúveis. E então? Motivado para desenvolver essa competência? Então vamos lá. Avante! Vitamina A As vitaminas lipossolúveis são lipídios isoprenoides, que não podem ser sintetizados pelo homem, assim são obtidos pela alimentação. Por causa de sua natureza hidrofóbica, eles são absorvidos juntamente com as gorduras alimentares, e em circulação são transportados ligados as proteínas. Eles são essencialmente eliminados na bile através das fezes. As vitaminas lipossolúveis são: A, D, E, K. Duas delas, A e D possuem atividade hormonal. O nome da vitamina A é um termo genérico para nomear três compostos: isoprenoides, retinol, retina e ácido retinóico, envolvido na visão e no crescimento. A vitamina A da dieta é encontrada apenas em produtos de origem animal, sendo obtido principalmente a partir do leite, da gema de ovo, da manteiga e do fígado e de alguns peixes. A vitamina A também pode ser obtida a partir do beta caroteno, isoprenoides amarelos presente em grandes quantidades de cenouras, tomates, frutas cítricas, brócolis, milhos, abóboras, espinafres e damascos. A vitamina A é armazenada no fígado como retinol ou ésteres de retinol, ligada à proteína de ligação ao retinol citosólico (CRBP). As reservas de retinol no fígado podem contribuir em 39BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 um adulto a quantidade necessária de vitamina A durante um ano inteiro. A partir do fígado, a vitamina A é liberada quando necessário, para que a concentração no sangue seja constante. Além de transportados em lipoproteínas como ésteres de retinol para seu transporte em outros tecidos por meio da circulação, são necessárias as proteínas de ligação. O retinol liga-se principalmente à proteína transportadora de retinol sérico (SRBP), enquanto o ácido retinóico faz ligação com a albumina e a proteína de ligação de ácido retinóico (RABP).O ácido retinóico e alguns de seus derivados participam a síntese de glicoproteínas de membrana da epiderme. Este processo evita a queratinização do epitélio. Portanto, são utilizados em cremes (para acne, úlceras na pele, etc.). Também, o ácido retinóico é necessário para o desenvolvimento ósseo e desempenha um papel fundamental no desenvolvimento embrionário, bem como no crescimento e diferenciação celular. Quando a contribuição direta da vitamina A é baixa na dieta, como naquelas vegetarianas, são necessárias quantidades maiores beta caroteno, já que, para obter uma molécula de retinol, ou seja, um ER (equivalente a retinol), é de aproximadamente seis moléculas de beta caroteno. A deficiência de vitamina A está associada à cegueira noturna, xeroftalmia, queratinização dos sistemas respiratório, digestivo e genitais, secura da pele e crescimento e desenvolvimento atrofiados. Por outro lado, um excesso de vitamina A é tóxico, estando associado com espessamento irregular de alguns ossos longos, dermatite, alopecia, hepatomegalia, visão dupla, náusea, vômitos, diarréia e dores de cabeça. Outros efeitos também foram descritos como teratogênico da vitamina A, então, deve- se evitar ingestão excessiva durante a gravidez. Geralmente, a Hipervitaminose A é produzida por uma alta ingestão de suplementos vitamínicos, já que é praticamente impossível desenvolvê-lo ingestão de alimentos. 40 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Vitamina D A vitamina D é um grupo de esteróis sintetizados a partir de 7-desidrocolesterol (animais) ou Ergosterol (plantas), por luz ultravioleta. O 7-desidrocolesterol é sintetizado no fígado, a partir de colesterol pela ação de uma hidroxilase e armazenado na pele, em que sua transformação ocorre vitamina D. Os produtos da reação fotolítica as provitaminas são vitamina D3 ou colecalciferol (animais) e vitamina D2 ou ergocalciferol (plantas). Mais tarde, pela ação catalítica do citocromo P-450, ambos são hidroxilados em C25 (no fígado) e em C1 (no rim) dão origem a seus derivados, que são 25-hidroxicolecalciferol (25 [OH] D3 ou calcidiol) e os 1,25-di- hidroxicolecalciferol (1,25 [OH] 2D3 ou calcitriol). A última é a principal forma da vitamina, tanto no fígado como na circulação. A vitamina D realmente age como um hormônio, regulando a concentração de cálcio no corpo. O calcitriol aumenta a reabsorção intestinal de fosfato e cálcio e, em conjunto com paratormônio, aumenta a reabsorção óssea destes minerais. A vitamina D da dieta vem principalmente do leite, embora outros alimentos, como gema de ovo, fígado e óleos de peixe também sejam ricos nessa vitamina. A deficiência de vitamina D pode ocorrer por insuficiente exposição à luz solar ou devido ao aumento metabolismo, como resultado de uma deficiência de cálcio. A deficiência de vitamina D causa hipocalcemia, que causa raquitismo em crianças e osteomalácia em adultos. Essa deficiência é caracterizada por fraqueza óssea secundária à deficiência de cálcio. Um excesso de vitamina D está associado a hipercalcemia, que pode levar a litíase renal e depósitos cálcio metastático nos ossos. 41BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Vitamina E A forma majoritária é alfa-tocoferol, que representa 90% da vitamina E. As fontes mais ricas de vitamina E são os óleos vegetais e nozes. Ela é absorvida no intestino, juntamente com o resto de gorduras alimentares e transportadas para os tecidos em lipoproteínas. É um antioxidante lipofílico mais natural abundante; no organismo, está presente em todas as membranas e depósitos de gordura, que protege contra peroxidação lipídica. Em adultos, não há deficiência conhecida de vitamina E, embora uma fraca absorção ou deficiência de gordura na dieta, pode estar associado com algumas alterações. Existem poucos dados na literatura sobre a toxicidade da vitamina E. Vitamina K A vitamina K é um grupo de compostos isoprenoides, que variam no número de unidades de isoprenois de suas cadeias laterais. A forma circulante é a filoquinona (K1), enquanto que o armazenado no fígado é menaquinona (K2). Esta vitamina é essencial para a ativação adequada de vários fatores de coagulação (fatores II, VII, IX e X). Estes fatores são sintetizados no fígado como precursores inativos e, subsequentemente, carboxilados em resíduos de ácido glutâmico em uma reação catalisada por uma g-carboxilase vitamina K dependente. A vitamina K é amplamente distribuída na natureza. As principais fontes da dieta são: vegetais de folhas verdes, espinafre, frutas, cereais, óleos vegetais, leite e seus derivados e carnes. Além disso, a síntese de vitamina K pela flora intestinal garante que hajam deficiências, e estas ocorrem apenas em pessoas que sofrem de má absorção de gorduras ou doença hepática. Os recém- 42 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 nascidos podem ter uma doença hemorrágica, provavelmente devido à má maturação absorção intestinal de gorduras e falta de flora intestinal. RESUMINDO E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir algo do que vimos. Você deve ter compreendido o conceito e entender o que são vitaminas lipossolúveis. 43BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 Digestão e absorção dos lipídios da dieta OBJETIVO Ao término deste capítulo, você será capaz de entender como é a digestão e absorção dos lipídios e vitaminas lipossolúveis. E então? Motivado para desenvolver essa competência? Então vamos lá. Avante! Lipídios na dieta A ingestão média diária de lipídios de um indivíduo adulto é 80-120g, dos quais aproximadamente 90% são triglicerídeos. A vantagem desses lipídios é que, por serem moléculas muito pequenas e empacotadas, permitem a obtenção mais do dobro da energia obtida dos carboidratos ou proteínas. No entanto, devido à sua natureza hidrofóbica, eles devem ser emulsionados para sofrer hidrólise e correta absorção. A maioria dos triacilgliceróis da dieta contém ácidos graxos de cadeia longa. No geral, os ácidos graxos saturados predominam em produtos lácteos, como queijos, leites integrais e manteigas, em manteigas de animais e um pouco de carne vermelha. Nos óleos vegetais, ácidos graxos insaturados são maioria. No azeite, 80% é oleico e 16% corresponde à ácidos palmítico e esteárico saturados; no óleo de girassol, 91% é insaturado e apenas 9% é palmítico e esteárico. No entanto, alguns óleos vegetais são ricos em ácidos graxos saturados, como coco, que contém 60% de ácidos graxos saturados de cadeia média ou curta, 31% de cadeia longa e apenas 8% não saturada. Além disso, a dieta inclui outros lipídios, como colesterol livre de esteroides vegetais esterificados, alguns fosfolipídios, ácidos graxos não esterificados e vitaminas lipossolúveis. A 44 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 composição lipídica da dieta tem baixo impacto na composição lipídica do corpo, porque a maioria dos lipídios é sintetizada de novo em nossos tecidos, com exceção dos ácidos graxos essenciais. No entanto, uma intensa manipulação qualitativa e/ou quantitativa da dieta pode alterar a composição lipídica do corpo, incluindo a das membranas celulares e a concentração circulante de triacilgliceróis e colesterol. Geralmente, dietas ricas em gordura e ácidos graxos saturados estão associadas com um aumento de colesterol e triglicerídeos. Estas adaptações às mudanças na composição lipídica da dieta são relevantes nos recém-nascidos, pois ocorrem rapidamente, podendo favorecer o desenvolvimento de patologias na idade adulta. Digestão de lipídios alimentares Para a absorção correta de lipídios de dieta, esses devem ser hidrolisados por enzimas digestivas presente em meio aquoso. Portanto, antes da hidrólise eles são emulsionados. Os triacilgliceróis são completamente hidrolisados emácidos graxos e gliceróis; estes, tratam-se dos compostos absorvidos. Após a absorção, a maioria dos lipídios é usada para retornar para formar lipídios compostos que são incorporados em partículas lipoproteínas que passam para a linfa. Digestão na boca e estômago: lipases lingual e gástrica A digestão dos lipídios começa na boca, pela ação de lipase lingual, proteína hidrofóbica que possui um pH ideal ácido e é parcialmente inibido por sais biliares. Lipase lingual mostra especificidade para a hidrólise de triacilgliceróis, hidrolisa preferencialmente o ácido graxo na posição C1 e é mais ativa para os de cadeia curta do que para os de cadeia longa. Esta ação é de 45BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 particular relevância para digestão de produtos lácteos, em que os ácidos graxos de cadeia curta e média (levemente hidrofílicos, e podem passar por difusão. No caso de ácidos graxos de cadeia longa, a absorção é concluída por meio de transportadores, como o FATP4 (proteína de transporte de ácidos graxos 4) também chamada de SLC27A4, que também possui atividade como CoA sintetase, que ocorre uma vez dentro do enterócito. No caso do colesterol, aproximadamente 45% para um consumo médio; se a ingestão de colesterol aumenta, a sua eficácia diminui, podendo atingir 10%. Isso pode ser devido a capacidade limitada de incorporar colesterol nos quilomícrons. Por outro lado, a ingestão de esteróis vegetais inibe a absorção de colesterol, provavelmente pela concorrência com os diferentes esteroides. Outro produto da hidrólise de triacilgliceróis é o glicerol. Ele se espalha pela camada de água parada e é capturado pelo enterócito, especialmente no íleo, através da difusão facilitada. Os sais biliares também são absorvidos pela mucosa intestinal, principalmente no íleo, e são secretados à circulação do portal para levá-los de volta ao fígado. Praticamente todos os lipídios que são absorvidos pela mucosa intestinal participam de um processo de nova esterificação, embora a absorção de ácidos graxos dependa do comprimento da cadeia. Após absorção, os ácidos graxos de cadeia média e cortes juntam-se à albumina, e podem passar diretamente para a circulação do portal. 50 BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 RESUMINDO E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir algo do que vimos. Você deve ter compreendido como é a digestão e absorção dos lipídios e vitaminas lipossolúveis. 51BIOQUÍMICA HUMANA APLICADA À NUTRIÇÃO U ni da de 2 BRUICE, P. Y. Química orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. McMURRY, Química Orgânica. 7. ed. São Paulo: Combo, 2011, v. 2. NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios da Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. PERINI et al. Ácidos graxos poliinsaturados n-3 e n-6: metabolismo em mamíferos e resposta imune. Rev. Nutr., Campinas, v. 23, n. 6, p. 1075-1086, nov./dez. 2010. RIBEIRO, F. Ácidos Graxos e gorduras. Slideshare. Disponível em: https://www.slideshare.net/FlavianaRibeiro/cidos-graxos-e- gorduras. Acesso em: 31 jan. 2023. SHILS, ME. et al. Nutrição Moderna na saúde e na doença. 10. edição. 2009. KRAUSE, MV, MAHAN L. Alimentos, nutrição e dietoterapia. Roca, 12. edição. 2010. UNESP. Vestibular de meio de ano. São Paulo: Fundação Vunesp, 2006. RE FE RÊ N CI A S https://www.slideshare.net/FlavianaRibeiro/cidos-graxos-e-gorduras https://www.slideshare.net/FlavianaRibeiro/cidos-graxos-e-gorduras O conceito e a funcionalidade dos carboidratos Importância dos carboidratos Conceito Classificação geral de carboidratos Monossacarídeos Dissacarídeos Polissacarídeos Oligossacarídeos Importância nutricional da classificação dos carboidratos Digestão e absorção dos carboidratos Enzimas envolvidas na digestão de carboidratos O conceito e a função orgânica dos lipídios Importância dos lipídios Lipídios de interesse fisiológico Ácidos Graxos Acilgliceróis: lipídios de reserva do organismo principal Glicerofosfolípidos Glicolipídios: lipídios com função de reconhecimento celular Isoprenoides Terpenos e terpenóides Esteroides Conceito de vitaminas lipossolúveis Vitamina A Vitamina D Vitamina E Vitamina K Digestão e absorção dos lipídios da dieta Lipídios na dieta Digestão de lipídios alimentares Digestão na boca e estômago: lipases lingual e gástrica Digestão no intestino: enzimas sais pancreáticos e biliares Ação das enzimas pancreáticas Ação emulsificante dos sais biliares Absorção e metabolismo dos lipídios no enterócito