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Metabolismo dos Carboidratos Prof. Fabiano Kenji Haraguchi • São as biomoléculas mais abundantes da natureza • Fórmula geral: [C(H2O)]n – hidratos de carbono • Funções dos carboidratos – Principal combustível energético para os organismos heterotróficos – Função estrutural: paredes celular, matrix extracelular – Lubrificação das junções ósseas – Reconhecimento e adesão celular 4 CLASSIFICAÇÃO Classe Subgrupo Componentes Açúcares (1-2) Monossacarídeos Glicose, galactose, frutose Dissacarídeos sacarose, lactose, trealose Polióis Sorbitol, manitol Oligossacarídeos (3-10) malto-oligossacarídeos (digeríveis) maltodextrina outros oligossacarídeos (não digeríveis) Rafinose, estaquiose, frutooligossacarídeos (FOS) Polissacarídeos (>10) amido Amilose, amilopectina, amidos modificados Outros polissacarídeos ou não amidos Celulose, hemicelulose (fibras do cereal), pectina (hortaliças e frutas). MONOSSACARÍDEOS São os CHO mais simples, constituídos de 3 a 7 átomos de carbono São os monômeros à partir dos quais são formados os outros CHO mais complexos São muito solúveis em água, sendo facilmente transportados pelo corpo; Os nomes dados aos monossacarídeos são formados por um prefixo que indica o número de carbonos e um sufixo “ose” Número de carbonos Sufixo (ose) Fórmula geral 3 Triose C3H6O3 4 Tetrose C4H8O4 5 Pentose C5H10O5 6 Hexose C6H12O6 7 Heptose C7H14O7 MONOSSACARÍDEOS DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA Monossacarídeo Carboidrato Papel biológico Pentose Ribose Matéria-prima necessária à produção de ácido ribonucléico (RNA). Desoxirribose Matéria-prima necessária à produção de ácido desoxirribonucléico (DNA). Hexose Glicose Principal combustível celular Frutose Desempenha papel fundamentalmente energético, é encontrada em frutas. Galactose Um dos monossacarídeos componentes da lactose do leite; também tem papel energético. Glicose: É o monossacarídeo mais importante Mais amplamente distribuído na natureza Dextrose Frutose: É o mais doce entre os monossacarídeos “açúcar” das frutas (1-7%), mel (40%) Galactose: Raramente encontrada livre na natureza Principal fonte: lactose ⪫ O açúcar invertido ⪫ Xarope de milho com alto teor de frutose DISSACARÍDEOS São constituídos pela união de dois monossacarídeos. Estes encontram-se ligados através de uma ligação glicosídica. Observe abaixo: 9 Podem ser divididos em duas classes: digeríveis e não digeríveis. Digeríveis- Maltodextrina – Polímeros de glicose não metabolizáveis de forma rápida no organismo humano Não-digeríveis Rafinose, estaquiose, inulina, FOS OLIGOSSACARÍDEOS A rafinose é um trissacarídeo constituído de resíduos de galactose, glicose e frutose. É encontrada na soja (1,9%), no feijão (0,5%), no grão-de-bico (1,0%) e na lentilha (0,6%), açúcar da beterraba. 10 A estaquiose um tetrassacarídeo composto por duas galactoses, uma glicose e uma frutose, encontrado nas leguminosas e abóbora. Os FOS (Frutooligossacarideos) são polímeros naturais de frutose usualmente encontrados ligados a uma molécula inicial de glicose. Também podem ser produzidos comercialmente por uma ação enzimática sobre a sacarose. Encontrados no trigo, centeio, aspargos, cebola, chicória e alcachofra, tomate, banana, cevada, centeio, alho, girassol. Os FOS são produzidos pela hidrólise da inulina, têm cerca de 30% da doçura da sacarose, paladar agradável, e são estáveis em pH acima de 3 e temperaturas até 140 ºC. Dose segura máxima para seres humanos: 2,17mg/Kg/dia. 11 A Inulina é um carboidrato cuja cadeia é composta predominantemente por unidades de frutose (frutana), com uma unidade de glicose terminal, sendo a ligação entre as moléculas de frutose do tipo β (2-1). Valor calórico: 1 Kcal/g. Particularmente abundante nas raízes da chicória, de onde é extraída industrialmente. POLISSACARÍDEOS São polímeros formados por vários monossacarídeos unidos entre si; São insolúveis em água. Sua insolubilidade é vantajosa para os seres vivos, pois, permite que eles participem como componentes estruturais da célula ou que funcionem como armazenadores de energia; Estas macromoléculas podem ser desdobrados em monossacarídeos por hidrólise; POLICARÍDEOS DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA Carboidrato Constituição Ocorrência Papel biológico Amido Glicose Substância característica de vegetais sendo encontradas em raízes, caules e sementes. O excesso de glicose produzida durante a fotossíntese é armazenada na forma de amido. Esta Presente em grande quantidade nas massas (feitas de amido). É a reserva energética dos vegetais. Glicogênio Glicose Encontrado no fígado e músculos. O excesso de glicose obtido na alimentação é acumulado nas células destes órgãos. Constitui a reserva energética dos animais. Celulose glicose Componente esquelético da parede de células vegetais, é o carboidrato mais abundante na natureza. Humanos não possuem as enzimas capazes de digerir esta molécula. Funciona como reforço da parede celular. Quitina N- acetilglucosam ina Ocorre na parede celular dos fungos e no exoesqueleto dos artrópodes, como insetos, aranhas e crustáceos. Constitui o exoesqueleto dos artrópodes. A celulose constitui a parede celular de células vegetais. Exoesqueleto: um tipo de carboidrato A celulose é um polímero não-ramificado de glicose com ligações glicosídicas β-1,4 Camadas de fibras de celulose O amido é um polímero de glicose com ligações glicosídicas α-1,4 e ramificaçõesα-1,6 O glicogênio também é um polímero de glicose com ligações glicosídicas α-1,4 e ramificaçõesα-1,6 Fibras Fibra dietética x Fibra funcional • As fibras insolúveis e solúveis – Sequestram ácidos biliares fecais; – Impedem a absorção de gordura e colesterol dietéticos; • Os oligossacarídeos não digeríveis – Produção de AGCC • Intensificam a absorção de H2O e Na +; • Aumentam a proliferação dos colonócitos; • Energia metabólica; • Intensificam o fluxo sanguíneo colônico; • Aumentam a produção de hormônios GI; • Principais AGCC – Butirato (4C) • Principal fonte de energia dos colonócitos; – Propionato(3C) • Importante para o metabolismo de lipídeos e glicose no fígado As fibras e os lipídeos séricos Digestão dos carboidratos • 2 Maneiras – Difusão passiva – Absorção ativa Absorção dos carboidratos 21 INTOLERÂNCIA À LACTOSE Metabolismo dos carboidratos INSULINA GLICOSE A utilização de glicose pelos tecidos Metabolismo dos carboidratos Fígado Órgão “central”, regulador Converte Gal e Fru em Glc Galactosemia Ácidos graxos Manutenção da glicemia sanguínea Glicólise Glicólise aeróbia Glicólise anaeróbia Glicogênio Glicólise aeróbia Glicogênio?? Controle hormonal da glicemia GH – Hormônio do crescimento Antagoniza a ação insulínica Aumenta a lipólise Possível efeito diabetogênico – (aumenta a glicose sanguínea) Tiroxina (T4) Estimula o metabolismo hepático e muscular Aumenta a absorção intesinal Aumenta: glicogenólise, gliconeogênese Epinefrina (Adrenalina) Aumenta a gliconeogênese (fígado) e glicogenólise (mm e fígado) Inibe a glicogênese Controle hormonal da glicemia Glicocorticóides Catabolismo proteico para a gliconeogênese Lipólise – reduz a utilização da glicose Glucagon Estimula a glicogenólise hepática e gliconeogênse Inibe a glicólise muscular Insulina Único que reduz a glicemia Promove a glicólise, glicogênese, lipogênese Peptídeo 1 semelhante ao glucagon (GLP-1_) e Peptídeo insulinotrópico dependente de glicose(GIP) Estimula a liberação de insulina GIP diminui a secreção de glucagon Índice Glicêmico • Pode ser definido quanto a capacidade de um alimento em elevar a glicemia sanguínea quando comparado a um alimento de referência (Jenkins, 1981) – pão branco ou glicose • Considera-se o aumento da glicose sanguínea no período de 2 hr após a ingestão de 50g de CHO disponível Alto índice glicêmico (> 70) Moderado índice glicêmico (55-70) Baixo índice glicêmico (< 55) 30 FATORES QUE INFLUENCIAM O ÍNDICE GLICÊMICO DOS ALIMENTOS 1) Quantidade de carboidratos 2) Natureza dos monossacarídeos presentes: glicose, frutose e sacarose 3)Natureza do amido: Amilose: amilopectina Amido resistente 4)Processo de preparo do alimento Tamanho da partícula Forma do alimento 5) Outros componentes presentes no alimento: Lipídios e proteínas; Fibra dietética; TABELA INTERNACIONAL IG Carga Glicêmica • A carga glicêmica é um sistema de classificação da quantidade de carboidratos em porções de alimento baseado no seu IG e tamanho da porção. • Baixa CG - <10 • Média CG – (<11 a 19) • Alta CG – (>20) Ex: Melancia CG= 6 x 72/100 = 4,32 32 Brasil: Portaria 234 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária/MS. Os adoçantes dividem-se em duas classes: Os nutritivos ou calóricos e, Os não-nutritivos ou não-calóricos. EDULCORANTES Edulcorantes não-calóricos - Classe artificial 1.Sacarina (sulfobenzamida) - mais antigo. Poder adoçante: 300 a 400 x maior do que a sacarose; É absorvida, mas não metabolizada; IDA: 2,5 mg/Kg/dia. Baixo custo. Não deve ser fervido - gosto amargo. Uso restrito em hipertensos, renais e ascíticos que necessitam de restrição de sódio. 2. Ciclamato (ácido ciclo-hexanessulfâmico): Poder adoçante 30 a 40 vezes maior do que a sacarose. Metabolização baixa e variável: Eliminado pelas fezes (~80%) IDA: 11 mg/Kg/dia. Baixo custo. Suporta altas temperaturas e presença de ácidos. Seu uso é limitado nas grávidas: possível efeito teratogênico Mesmas restrições da sacarina, e atualmente é proibido nos EUA. 34 3. Acesulfame K Semelhança estrutural à sacarina. Não é metabolizado IDA: 15 mg/Kg/dia. Poder adoçante: 180 a 200 x maior do que a sacarose. Não deve ser fervido - gosto amargo. 35 Edulcorantes não - calóricos - classe natural 1. Stevia: Proveniente da planta Stevia rebandiana, natural do Paraguai, Brasil e Argentina. Metabolismo pouco conhecido. Poder adoçante: 250 a 300 x maior do que a sacarose. IDA: 5,5 mg/Kg/dia. 2. Sucralose Derivada da sacarose da cana-de-açúcar. Poder adoçante: 600 vezes maior do que a sacarose. Fornece 4 Kcal/g, mas é considerada não-calórica pois não é metabolizada. IDA: 5mg/Kg/dia. É termorresistente. 36 3. sorbitol Encontrado em frutas e vegetais e artificialmente, a partir da hidrogenação da glicose. Apresenta 4Kcal/g. Fontes: maçã e a ameixa. Poder adoçante: 40 x maior do que o da sacarose. Absorção muito lenta / 70% do total ingerido é absorvido. IDA: 150mg/Kg/dia. Quantidades superiores a 30 g/dia: diarréia osmótica. 4. Xilitol Encontrado naturalmente na framboesa, morango, espinafre e couve-flor. Sua produção comercial é feita a partir de bétulas. Apresenta 4Kcal/g. Poder adoçante: 40 x maior do que o da sacarose. Pouco absorvido. IDA: desconhecida. 37 5. Frutose: Levulose ou açúcar das frutas. Poder adoçante depende do pH e temperatura, em geral é 2,2 x maior do que a sacarose. IDA: 40 g/dia ou 0,5g/Kg/dia. Efeito laxativo: a partir de 70 a 100 g/dia. 6. Aspartame: Edulcorante peptídico, sintético, totalmente metabolizável, composto por dois aminoácidos - fenilalanina (50%) e aspartato (40%) e pelo álcool metanol (10%). Poder adoçante: 180 a 200 x maior do que a sacarose. IDA: 50 mg/Kg/dia. Fornece 4 Kcal/g. Uso restrito em pacientes nefropatas, encefalopatia hepática, e outros. É proibido para fenilcetonúricos.
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