Aula 5 Carboidratos

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 CARBOIDRATOS
Profª. Thatiane Amaral Russo
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Introdução
Outras denominações:
 - Hidratos de carbono
 - Glicídios, glícides ou glucídios
 - Açúcares.
Definidos quimicamente como poliidroxialdeídos ou poliidroxiacetonas;
Ocorrência e funções gerais:
 São amplamente distribuídos nas plantas e nos animais, onde desempenham funções estruturais e metabólicas (energética).
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Os carboidratos são substâncias utilizadas como “combustível” pelo corpo humano - fonte mais importante de energia. 
Presentes em alimentos como cereais, pão, massas, arroz, farinha e doces. 
Durante a digestão, essas substâncias se “quebram” em partes ainda menores e mais fáceis de serem absorvidas pelo corpo, como glicose. 
Carboidratos
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Carboidratos
Composição
São formados por C, H, O.
Reação de obtenção:
6CO2 + 6H2O  C6(H2O)6 + 6O2
Fotossíntese
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Oxidação da Glicose
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Oxidação
A oxidação do açúcar fornece energia para a realização dos processos vitais dos organismos.
A oxidação (completa) fornece CO2 e H2O. 
Cada grama fornece aproximadamente 4 kcal, independente da fonte.
O oposto desta oxidação é o que ocorre na fotossíntese.
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Funções dos Carboidratos
Principal forma de combustível celular (fonte): a degradação dessas substâncias até CO2 e H2O representa a mais importante via de fornecimento de energia para o organismo (glicose e frutose);
	 *cada grama de carboidrato fornece 4kcal
 Importante forma de armazenamento de energia (reserva): 
		Vegetais (Amido) e Animais (glicogênio);
Após uma refeição rica em carboidratos, a glicose é armazenada especialmente no fígado e músculos - GLICOGÊNIO; 
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Funcionam como elementos de sustentação e estrutura para vários organismos: 
Ex: celulose (vegetais), ácido hialurônico (humano), quitina (artropodes);
Ácido hialurônico: estética, artrose 
Funções dos Carboidratos
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Funcionam como fonte de carbono para biossíntese de ácidos 	graxos, colesterol, aminoácidos.
Funções dos Carboidratos
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São elementos estruturais de paredes celulares de bactérias e 	vegetais; 
Componentes da membranas biológicas: glicoproteínas, glicolipídeos
Funções dos Carboidratos
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Podem de unir: proteínas e lipídeos;
Funções dos Carboidratos
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Como elementos de defesa: heparina, mucoproteínas, 	imunoglobulinas;
Estrutural:
	Ribose e desoxirribose: DNA e RNA;
Funções dos Carboidratos
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As células cerebrais normalmente só usam para fins de energia a 	GLICOSE;
Os níveis de glicemia efetivamente caem: choque hipoglicêmico 	(irritabilidade nervosa progressiva que leva a 	desfalecimento, convulsões e até coma);
Funções dos Carboidratos
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Excesso de glicose na corrente sanguínea????? 
Triglicerídios
Depositados como gordura
Classificação dos Carboidratos
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Classificação dos Carboidratos
Podem ser divididos em três classes principais: 
	monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos:
Monossacarídeos (carboidratos simples);
Dissacarídeos: 2 unidades de monossacarídeos;
Oligossacarídeos: 3 a 10 unid. de monossacarídeos ;
Polissacarídeos: mais de 10 unid. de monossaccarídeos. 
O termo sacarídeo é derivado do grego sakcharon que significa açúcar. Por isso, são assim denominados, embora nem todos apresentem sabor adocicado. 
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Carboidratos mais simples
Monossacarídeos, Monoses ou Oses
Cn (H2O)n
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Monoses: açúcares simples que não podem ser desdobrados por 	hidrólise;
Todos os carbonos apresentam-se ligados a grupamento alcoólico, com exceção de um com grupamento carbonílico.
Monossacarídeos (“açúcares simples”)
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Monossacarídeos (“açúcares simples”)
Classificados de acordo com o nº de C;
	
*3C (trioses): gliceraldeído, di-hidroxiacetona
	*4C (tetroses): eritrose, treose
	*5C (pentoses): ribose
	*6C (hexoses): glicose
	*7C (heptoses): sedoeptulose
	*9C (nanoses): ácido neuramínico
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Aldeído (aldoses) 
Cetona(cetoses) 
Possuem duas ou mais hidroxilas
De acordo com o grupo funcional:
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Glicose – encontrada nas frutas, tubérculos, mel e produto final da degradação de carboidratos complexos. Importante fonte de energia cerebral;
Frutose – encontrada em frutas e mel. Maior capacidade adoçante;
Galactose – obtida na degradação da lactose (leite), na lactação é ressintetizada pelo organismo.
Hexoses (6 átomos de carbono):
Pentoses (5 átomos de carbono):
Ribose e Desoxirribose - ácidos nucleicos
Monossacarídeos (“açúcares simples”)
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Isômeros 
Compostos com mesma fórmula química, mas de estruturas espaciais diferentes: ISÔMEROS
C6H12O6
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 Propriedade de desviar a luz polarizada em ângulos para a direita (dextrógira) e esquerda (levógira).
 O primeiro composto da série (C=3, gliceraldeído) leva em seu nome a letra D (dextrógiro) ou L (levógiro) e os demais compostos levam o símbolo (+) e (-), onde (+) representa os dextrógiros e (-) os levógiros.
Isomeria óptica
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 Os D e L-gliceraldeído são os isômeros óticos de referência para todos os monossacarídeos
Isomeria óptica
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Rotação específica
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Monossacarídeos
Nomeclatura básica
 É muito comum chamar o açúcar pelo seu nome comum ou comercial com a série que ele pertence e sua rotação ótica(ex: D (-)-frutose, D (+)-glicose)
A forma mais correta seria usar os nomes sistemáticos recomendados pela IUPAC
Glicose = 6-(hidroximetil)oxano-2,3,4,5-tetrol
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Epímeros
Carboidratos isômeros que diferem na sua configuração ao redor de apenas um determinado átomo de C: EPÍMEROS.
*Epímeros em C-2
*Epímeros em C-4
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Enantiômeros
Tipo especial de isomeria observado em pares de estruturas que são como imagens uma da outra no espelho.
 
L-Glicose 
D- Glicose
OH do C assimétrico: 
	lado esquerdo
OH do C assimétrico: 
	lado direito
*C assimétrico: ligado a 4 átomos ou grupos diferentes mais distante do carbono da 		carbonila
Em seres humanos a maioria dos açúcares é do tipo D- açúcares
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Ciclização da glicose
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Monossacarídeos
Mutarrotação
Inversão da configuração β para α ou vice-versa.
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Cont. da aula passada
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LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS
Unindo Monossacarídeos
Formadas entre duas hidroxilas (OH) de duas moléculas de monossacarídeos, com liberação de água.
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Lactose (galactose + glicose)
Encontra no leite.
Principal fonte energética de lactentes.
Menor poder adoçante.
Açúcar redutor.
D-galactosidase ou lactase intestinal: comum a ausência em africanos e orientais: Intolerância à lactose.
Dissacarídeos
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 Sacarose (glicose + frutose)
Açúcar redutor. Açúcar comum, também encontrada em frutas, vegetais e mel. (somente plantas produzem).
Constitui grande parte dos carboidratos consumidos pelos seres humanos – vasta aplicação pela indústria.
Dissacarídeos
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Maltose (glicose + glicose)
Uso empregado na fabricação de cerveja.
Dissacarídeos
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Oligossacarídeos
Rafinose e estaquiose
 (glu+Galac+frut) (2galac+glic+frut) 
3-10 unidades de monossacarídeos
Encontrados em legumes
Não fermentados por enzimas pancreáticas
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 Constituídos por mais de 10 unidades de monossacarídeos
 Formados pela ligação de moléculas de glicose, variando na conformação/ligação química.
Polissacarídeos
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Polissacarídeos
Glicogênio (cadeia ramificada): reserva de energia em animais.
	Hidrolisado à glicose;
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 Glicogênio
Polissacarídeo de reserva energética
Formado por cadeias ramificadas de glicose
Armazenado no fígado 
e músculos
Importante papel na 
manutenção da glicemia.
Polissacarídeos
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Polissacarídeos
Amido (cadeia ramificada): reserva de energia em vegetais. Hidrolisado à maltose e glicose;.
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Amido
Encontrado em vegetais, constituído por:
amilose (glicose ligadas linearmente)
amilopectina
(glicose em cadeias ramificadas)
Polissacarídeos
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Polissacarídeos
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Polissacarídeos
Celulose (polímeros de glicose de cadeia linear): estrutura para células 	vegetais, 
Para humano apenas valor estrutural (atuam como fibras no intestino) e não nutricional.
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Celulose
Principal constituinte das paredes celulares e tecido de sustentação vegetal
Não é hidrolisado (digerido) em seres humanos
Insolúvel em água
Encontrada em cascas de frutas/vegetais, folhosos e cereais integrais.
Fibras dietéticas são ricas em celulose que resulta de efeitos fisiológicos benéficos.
Polissacarídeos
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Fibras na Dieta
Reduz a constipação e a formação de hemorróidas; 
Aumenta a motilidade intestinal, diminuindo exposição a carcinógenos;
Diminui a absorção de gorduras e colesterol da dieta;
Retarda o esvaziamento gástrico, gera sensação de saciedade.
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AMIDO
 Amilose: 
Macromolécula constituída de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose (maltose); 
Amilopectina: 
Macromolécula, menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose;
 A amilopectina constitui, 80% dos polissacarídeos do grão de amido. 
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Celulose
É o principal componente estrutural das plantas, especialmente de madeira e plantas fibrosas. 
 
Apresenta cadeias individuais reunidas por pontes de H, que dão às plantas fibrosas sua força mecânica.
Os animais não possuem as enzimas celulases, que são encontradas em bactérias, incluindo as que habitam o trato digestivo dos cupins e animais de pasto, como gados e cavalos.
Na celulose o monômero é ß-D-glicose.
(flip 180 de cada unidade)
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Na quitina o monômero é a N-acetil- ß-D-glicosamina - Ligações (14)
Possui papel estrutural e apresenta boa resistência mecânica. Principal componente do exoesqueleto de artrópodes Insetos, caranguejos, lagostas. 
Quitina
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É o polissacarídeo que junto com a celulose e a hemicelulose, forma o material estrutural da parede celular dos vegetais.
É encontrada em grande quantidade no mesocarpo (parte média dos frutos).
A base é o polímero conhecido como ácido poligalacturônico.
Compõe as fibras solúveis.
Principais fontes: frutas cítricas, maracujá, goiaba, entre outras. 
Pectina
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Unidade de ácido α-D-Galacturônico
Ácido poligalacturônico unido por ligações α(14)
Pectina
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Funções Especiais dos Carboidratos no Tecido Corporal
1- Ação poupadora de energia: a presença de carboidratos suficientes para satisfazer a demanda energética impede que as proteínas sejam desviadas para essa proposta, permitindo que a maior proporção de proteína seja usada para função básica de construção de tecido. 
 2- Efeito anticetogênico: a quantidade de carboidrato presente determina como as gorduras poderiam ser quebradas para suprir uma fonte de energia imediata, desta forma afetando a formação e disposição das cetonas.
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Funções Especiais dos Carboidratos no Tecido Corporal
3- Coração: o glicogênio é uma importante fonte emergencial de energia contrátil.
4- Sistema Nervoso Central: O cérebro não armazena glicose e dessa maneira depende minuto a minuto de um suprimento de glicose sanguínea. Uma interrupção prolongada glicêmica pode causar danos irreversíveis ao cérebro.
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Heteropolissacarídeos
Homopolissacarídeos: cadeia composta apenas por unidades de carboidratos (amido, glicogênio, celulose, quitina, etc.).
Heteropolissacarídeos: cadeia composta por unidades de carboidratos mas que podem se ligar à outras moleculas como proteínas ou lipídeos.
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Heteropolissacarídeos
Carboidratos podem unir-se por ligações glicosídicas a estruturas que não são carboidratos, como:
Bases púricas e pirimídicas (ácidos nucléicos);
Anéis aromáticos (esteróides e bilirrubina);
Proteínas (glicoproteínas e glicosaminoglicanos);
Lipídeos (glicolipídeos).
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Heteropolissacarídeos
Peptidoglicanos - componentes das paredes bacterianas; 
- Formados por unidades de N-acetilglicosamida e ácido N-acetilmurânico;
Glicosaminoglicanos - presentes na matriz extracelular de animais superiores; 
Polímeros lineares com unidades: 
N-acetilglicosamida ou a N-acetilgalactosamina. 
A outra unidade monomérica é o ácido urômico;
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Carboidratos
Metabolismo, digestão e absorção
Digestão inicia-se na boca durante a mastigação - ação mecânica.
Ação enzimática (enzima ptialina ou amilase salivar) - secretada pelas glândulas salivares.
Consegue hidrolisar apenas 3 a 5 % do total, pois age em um curto período de tempo.
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Carboidratos
Enzima ptialina ou amilase salivar - secretada pelas glândulas 	salivares.
	Quebra as ligações alfa-1→4 entre as moléculas de glicose do amido e as hidrolisa até maltose e oligossacarídeos.
Como o alimento passa pouco tempo na boca, este processo é 	incompleto, pois a amilase não consegue quebrar as 	ligações alfa 1→6 que existem entre as moléculas de glicose.
A amilase salivar continua atuando até chegar no estômago, onde sua 	ação é inibida pelo pH ácido.
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Carboidratos
- Intestino delgado - enzima amilase pancreática forma principalmente maltose, oligossacarídeos (dextrinas) e determinada quantidade de isomaltose.
- Maior parte da digestão - intestino delgado (duodeno) - ocorre no 	lúmen e na borda em escova do enterócito - enzima maltase 	transforma a maltose em duas glicoses. 
- Superfície epitelial - enzimas sacarase, lactase e isomaltase, que atuam 	na quebra até monossacarídeos - substratos: sacarose, lactose e isomaltose. 
- Após as etapas da digestão - monossacarídeos: 
	glicose, frutose e galactose - absorvidos pelo enterócito.
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Carboidratos
ABSORÇÃO: 
	transporte de moléculas do trato gastrointestinal para a corrente 	sanguínea. 
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Carboidratos
Os monossacarídeos são absorvidos no intestino delgado e transportados para o fígado.
Após a absorção, o fígado libera uma parte da glicose para a corrente 	sanguínea e o restante é armazenado na forma de glicogênio. 
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Degradação dos Carboidratos
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Carboidratos
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Carboidratos
Digestão de carboidratos
Digestão de proteínas
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Mecanismos de regulação da glicemia
Níveis de carboidratos no sangue são controlados por hormônios secretados por células pancreáticas:
INSULINA
GLUCAGON
SOMATOSTATINA
Segundo sugestão da Associação Americana de Diabetes, a glicemia normal de um indivíduo é de 70 a 99 mg/dL.
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Anatomia
P. Exócrino – libera enzimas
P. Endócrino – libera hormônios
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O açúcar no sangue é regulado pela
 Insulina e Glucagon
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Diabetes
Quando o pâncreas pára de fabricar a insulina, ou o organismo não consegue utilizá-la de forma eficiente, a glicose fica circulando na corrente sanguínea, gerando a hiperglicemia e levando a uma doença conhecida como o diabetes
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Glucagon
É estimulado na hipoglicemia.
Formado pelas células  pancreáticas;
O fígado transforma o glicogênio em glicose e libera a glicose no sangue. 
A glicemia retorna, então, ao valor de referência.
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Após detectar excesso de glicose (HIPERGLICEMIA);
Formado pelas células β pancreáticas;
Exerce três efeitos principais:
Estimula a captação de glicose do sangue para as células;
Estimula a glicogênese (armazenamento da glicose na forma de glicogênio);
Estimula armazenamento de aminoácidos e ácidos graxos.
Insulina
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Regulação inibitória da liberação de insulina e glucagon;
Sintetizada pelas células delta.
Somatostatina
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Metabolismo de Carboidratos
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Glicogênese
É o processo bioquímico que transforma a glicose em glicogênio.
Ocorre virtualmente em todos os tecidos animais, mas é proeminente no fígado e músculos (os músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio do que o fígado em razão de sua grande massa).
O músculo armazena apenas para o consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia rápida.
O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos quando há a diminuição da glicose sanguínea (hipoglicemia). Consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição.
Glicogenólise
O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para a obtenção de glicose para entrar nas rotas oxidativas visando a obtenção de energia.
A glicogenólise possui controle endócrino. 
Metabolismo de Carboidratos
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Controle Hormonal de Carboidratos
Os hormônios glicorreguladores incluem: 
insulina, 
glucagon, 
epinefrina, 
cortisol e 
hormônio de crescimento. 
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Distúrbios no metabolismo dos carboidratos
Deficiência de lactase: Enzima responsável pela degradação da lactose:
Intolerância à lactose
Diarreias severas
Déficit de crescimento em crianças
Diabetes mellitus
Produção inadequada de insulina e/ou resistência periférica.
Tipo 1, Tipo 2, Gestacional, outros...
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Distúrbios no metabolismo dos carboidratos
Intolerância à Lactose
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Decorrente da falta de insulina e/ou de sua incapacidade de exercer seus efeitos adequadamente - hiperglicemia.
Diabetes mellitus (DM)
 Distribuição celular 
 Secreção inadequada 
Ilhotas de Langerhans:
α - Glucagon
β - Insulina
δ - Somatostatina
Distúrbios no metabolismo dos carboidratos
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DM tipo 1 (5 a 10%): destruição das células beta pancreáticas
- Insuficiência de insulina.
- Dependentes de insulina exógena.
DM tipo 2 (90 a 95% dos casos): defeitos na ação e na secreção da insulina. 
- A maioria dos pacientes apresentam sobrepeso ou obesidade. 
- Ocorre em qualquer idade - mais frequente após 40 anos. 
- Não são dependentes de insulina exógena.
Diabetes mellitus (DM)
Distúrbios no metabolismo dos carboidratos
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Consequências do DM
Disfunção e falência de vários órgãos, especialmente 	rins, olhos, nervos, coração e vasos sanguíneos;
Retinopatia
Angiopatia
Doença renal
Neuropatia
Doença aterosclerótica
Hiperglicemia
Infecções
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HIPOGLICEMIA
Condição aguda caracterizada pela concentração da glicose sanguínea abaixo de 50mg/dL;
Sintomas: ansiedade, palpitação, tremor, sudorese, cefaleia, confusão mental, convulsões, coma e morte;
Causas:
Induzida por insulina: frequente em pacientes diabéticos;
Hipoglicemia pós-prandial: liberação exagerada de insulina após refeição - fazer refeições pequenas e 	frequentes.
Hipoglicemia de jejum: redução na velocidade de produção de glicose pelo fígado.
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Questões para serem respondidas ao final do vídeo:
Quais são os elementos que constituem os carboidratos?
Quais são os tipos de carboidratos?
Qual a função dos carboidratos em nossa alimentação?
Indique dois exemplos de cada tipo de carboidratos.
Qual tipo de isomeria existe entre a glicose e a frutose?
Qual a função dos carboidratos nos vegetais?
QUESTÕES PARA ESTUDO
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Carboidratos
Atenção: Glicogênio em excesso vira gordura!!