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DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA Aula 3: CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho • Definição: polihidroxialdeídos ou polihidroxi- cetonas; • Também chamados de glicídeos ou sacarídeos; • Por açúcar são denominados os carboidratos simples; • São a principal fonte para a produção de energia; • Exercem inúmeras funções metabólicas e estruturais nos organismos vivos; • Biomoléculas mais abundantes na Terra; • Produzidos pelas plantas através da conversão de CO2 e H2O CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Composição química: C, H e O Fórmula Geral: (CH2O), n≥3 Podem conter ainda N, P e S Principais fontes: plantas (amido), sacarose Nomenclatura: hidrate de carbone (francês) CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Funções: a) Alguns carboidratos (CHO) fazem parte da estrutura de ácidos nucleicos, como ribose e desoxirribose; b) Podem ser classificados em mono, di, tri e polissacarídeos; c) Reserva energética = açúcar e amido: base da nutrição humana; oxidação de carboidratos é a principal via energética dos organismos não fotossintetizantes CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Funções: d) elementos estruturais e de proteção: parede de vegetais e bactérias, fungos, exoesqueleto de animais (artrópodes); e) lubrificantes de articulações; matriz extracelular; capa externa do óvulo CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Funções: f) glicoproteínas e glicolipídeos – reconhecimento celular, sinalização química; e) outras: papel, madeiras (celulose), roupas (algodão, fibra de rayon), celofane, celulóide (filmes fotográficos), ágar-ágar, goma arábica CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Os CHO são classificados em: a) Aldoses: aqueles que possuem como grupo funcional um aldeído b) Cetoses: aqueles que possuem como grupo funcional uma cetona CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Os CHO podem ser representados: a) Cadeia aberta b) Cadeia fechada: a) anel b) barco CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Os CHO são classificados em: a) monossacarídeos: unidades fundamentais dos oligossacarídeos e polissacarídeos, ex. pentoses, hexoses; b) oligossacarídeos: dissacarídeos, ex: lactose, sacarose, trealose; CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Os CHO são classificados em: c) polissacarídeos: forma na qual ocorrem a maioria dos carboidratos encontrados na natureza, polímeros de alto peso molecular, diferem na composição dos açúcares, nos tipos de ligação, no comprimento e no grau de ramificação da cadeia. Podem ser: CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Os CHO são classificados em: 1) homopolissacarídeos: amido, glicogênio (armazenagem de energia) celulose, quitina (estrutural); 2) heteropolissacarídeos: peptidioglicano (estru- tural, parede bactérias) glicosami-noglicanos (estrutural, matriz extra-celular) CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples São as unidades básicas dos carboidratos e pela sua união originam-se os oligo e polissacarídeos; São constituídos de uma única unidade de polihidroxicetona ou polihidroxialdeído contendo de 3 a 9 átomos de C; CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples Compostos sólidos, sem cor, cristalinos, solúveis em água e insolúveis em solventes apolares, maioria com sabor doce; esqueleto carbônico: cadeia não ramificada, apenas ligações simples CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples • um C liga-se a grupo carbonila = 2 famílias: aldeídos (aldose) ou cetonas (cetoses) Aldotriose: açúcar com 3 C Cetotriose: açúcar com 3 C • aldohexose D-glicose e cetohexose D-frutose: açúcares mais comuns • aldopentoses D-ribose e 2-desoxi-D-ribose: nucleotídeos CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples • Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila • Glicose e frutose possuem 5 hidroxilas • Podem formar estruturas cíclicas; • Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são geralmente centro quirais 2n estereoisômeros (“n”, número de centros quirais) • Aldoexoses 24 = 16 estereoisômeros, 8 na forma D e 8 na L CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples De acordo com o número de átomos de C, podem ser classificados em: Triose: 3 átomos de C Tetrose: 4 átomos de C Pentose: 5 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1. Monossacarídeos ou açúcares simples De acordo com o número de átomos de C, podem ser classificados em: Hexoses: 6 átomos de C Heptoses: 7 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho A) Trioses: são os CHO mais simples que existem, formado por 3 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho B) Tetroses: são os CHO com 4 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho C) Pentose: são os CHO com 5 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho D) Hexoses: são os CHO com 6 átomos de C CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura dos estereoisômeros das aldoexoses da série D •Cadeia não ramificada •Um carbono liga-se a grupo carbonila •Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila •Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são geralmente centro quirais CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura dos estereoisômeros das cetoexoses da série D •Cadeia não ramificada •Um carbono liga-se a grupo carbonila •Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila •Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são geralmente centro quirais CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Formação das formas e aldohexoses: anéis de 6 átomos (piranoses) cetohexoses: anéis de 5 átomos (furanoses) essas formas isoméricas = anômeros carbono da carbonila: anomérico mutarrotação: interconversão das duas formas no equilíbrio: 1/3 ; 2/3 de e pequenas quantidades da forma linear o anel com 6 átomos não é plano, no espaço assume conformação “barco” ou “cadeira” CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Formação das formas e CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 2) Oligossacarídeos: são açúcares formados pela união de 2 ou mais resíduos de monossacarídeos CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 2) Oligossacarídeos: são açúcares formados pela união de 2 ou mais resíduos de monossacarídeos verbascose CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 3) Polissacarídeos: são os CHO complexos, formado por inúmeros resíduos de monossacarídeos. Os principais polissacarídeos são: amido, celulose e glicogênio (todos são homopolissacarídeos). CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho A) Amido: CHO de arma- zenamento, principal forma disponível para alimentação humana. É formado por 2 partes distintas: amilose (não ramificada) e amilopec- tina (porção ramificada) CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho B) Celulose: CHO complexo, formado por resíduos de glicose, dá forma e rigidez á célula vegetal CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho C) Gligogênio: CHO de reserva dos animais superiores, também formado por resíduos de glicose. CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Carboidratos de importância biológica CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Açúcares redutores – reação de Fehling – determinação de concentração de glicose no sangue e na urina Atualmente usa-se método enzimático: glicose oxidase CARBOIDRATOSProf. DSc. Nelson Delú Filho Dissacarídeos mais comuns CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Ligação -glicosídica: Ocorre entre dois grupos OH de duas moléculas de monossacarídeos, com a liberação de uma molécula de água CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Ligação -glicosídica: Ocorre entre dois grupos OH de duas moléculas de monossacarídeos, com a liberação de uma molécula de água CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Polissacarídeos Polímeros constituídos por centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos a. Homopolissacarídeo: apenas um tipo de monômero b. Heteropolissacarídeo: dois ou mais tipos de monômeros diferentes CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Polímeros de reserva • Amido: células vegetais • Glicogênio: células animais CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Polímeros estruturais • Celulose: parede celular de vegetais • Peptidioglicano: parede celular bacteriana • Quitina – parede celular de fungos, exoesqueleto de insetos/crustáceos CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura tridimensional dos carboidratos Homopolissacarídeos são estabilizados por ligações fracas: Pontes de hidrogênio Interações hidrofóbicas Forças de van der Waals CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura tridimensional dos carboidratos Pontes de hidrogênio CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura tridimensional dos carboidratos Interações hidrofóbicas CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Estrutura tridimensional dos carboidratos Forças de van der Waals CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Celulose: parede celular de vegetais Ponto de Vista da Nutrição: Fibras: são carboidratos que não podem ser digeridos pelo organismo. a) Fibras Solúveis: Esse tipo de fibra tem a propriedade de se misturar com água, formando uma espécie de gel no nosso estômago. Elas atrasam o esvaziamento gástrico, reduzem a absorção de glicose e gorduras. Ajudam a regular os níveis de colesterol e açúcar no sangue ajudando no controle e na prevenção de doenças como a diabetes tipo 2 e os problemas cardíacos. Encontrado em Aveia, feijões, ervilha e cevada. A pectina é a fibra bastante solúvel encontrada em poupa de maça, pêra e “bagaço branco” da laranja. CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Celulose: parede celular de vegetais Ponto de Vista da Nutrição: Fibras: são carboidratos que não podem ser digeridos pelo organismo. a) Fibras Solúveis: Pectina: maçã Goma: feijão e cereais Beta-Glucana: aveia CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Celulose: parede celular de vegetais Ponto de Vista da Nutrição: Fibras: são carboidratos que não podem ser digeridos pelo organismo. Fibras Insolúveis: Esse tipo de fibra propicia o aumento do bolo fecal, estimula o bom funcionamento do intestino e previne a constipação intestinal. As fibras insolúveis ajudam na prevenção de algumas doenças como a constipação e o câncer colo-retal. Alimentos com fibras insolúveis: Verduras, farelo de trigo, cereais, soja e grãos integrais. CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Celulose: parede celular de vegetais Ponto de Vista da Nutrição: Em que se baseia o conceito de solúvel ou insolúvel? Na solubilidade da fibra em água Soja, milho, arroz integral, maçã, morango, aveia, brócolis (por ex. 3 flores), ameixas secas, cevada, trigo integral, damascos, alcachofras, framboesas, sementes de linho (linhaça), CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Celulose: parede celular de vegetais Ponto de Vista da Nutrição: A fibra promove movimentos intestinais e têm efeito regulador. As fibras, particularmente as insolúveis, se incham com a água. A fibra solúvel é especialmente eficaz na redução do colesterol (colesterol ruim ou LDL). É interessante notar que as fibras têm uma influência na absorção de certos nutrientes, como açúcares, gorduras, vitaminas, etc. As fibras são transformadas no cólon em acetato, uma molécula que provoca a sensação de saciedade. Alimentos integrantes são boa fonte de fibras alimentares. ATENÇÃO: não altere sua dieta radicalmente de uma hora para outra – faça de maneira gradual. CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Metabolismo de CH2O Amido/Glicogênio Oligossacarídeos Oligossacarídeos α-amilase (duodeno) α-amilase (boca) Glicose Maltose (Gli-Gli) Maltotriose (Gli)3 Dextrina-limites(Gli)n CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho ➢α-amilase: hidrolisa somente ligações α 1-4; ➢α 1-6 glicosidase: hidrolise ligações α 1-6; ➢Maltase: hidrolise ligações α 1-4 da maltose; ➢ Sacarase/invertase: hidrolisa ligação entre glicose e frutose; ➢Di, oligo e polissacarídeos que não são hidrolisados por essas enzimas, serão hidrolisados por bactérias na porção final do intestino, produzindo lactato, metano e CO2. CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho 1) Uniporte: Apenas uma molécula por vez é transportada. 2) Co-transporte: Mais de uma molécula é transportada de uma vez. Pode ser: a) simporte - mesmo lado no transporte b) antiporte - lados contrários no transporte CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Resumo CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Fontes e Reserva A) Fontes: plantas Amido: milho, batata, arroz, mandioca, batata- doce, frutas. Sacarose: cana-de-açúcar, beterraba. B) Fígado: Reserva C) Músculos: Reserva CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Matos e Martins, 2000 CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Doenças relacionadas ao metabolismo de carboidratos Hiperglicemia = diabetes Hipoglicemia/Hiperinsulinismo Intolerância à Lactose Intolerância à frutose Def. de Piruvato Desidrogenase Def. da cadeia respiratória mitocondrial CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Atividade de Pesquisa Fazer o levantamento do consumo médio per capita diário: Desjejum Almoço Jantar Identificar: A) Principais alimentos B) Quantidades Ex: Café da manhã 1 xícara de café com leite (250 ml, 50 mL café) 1 pão de sal comum 1/2 colher de sopa de margarina CARBOIDRATOS Prof. DSc. Nelson Delú Filho Atividade de Pesquisa Separar os indivíduos por Sexo e Idade; Separar os alimentos em categorias: a)Cereais: b)Raízes/tubérculos c)Frutas: d)Leguminosas: e)Açúcares simples: f)Doces: g)Temperos e condimentos
