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FACULDADE ESTÁCIO DO AMAZONAS NUTRIÇÃO BIANCA VITÓRIA RODRIGUES CAVALCANTE CARBOIDRATOS, PROTEÍNAS E LIPÍDIOS MANAUS-AM 2020 2 BIANCA VITÓRIA RODRIGUES CAVALCANTE CARBOIDRATOS, PROTEÍNAS E LIPÍDIOS MANAUS-AM 2020 Trabalho Apresentado no curso de Bacharelado em Nutrição da Faculdade Estácio do Amazonas. Disciplina: Química dos Alimentos 3 Sumário 1.Conceito de Carboidratos, Proteínas e Lipídios...........................................4 1.1. Conceito de Carboidratos..............................................................................4 1.2. Funções dos Carboidratos.............................................................................4 1.3. Conceito de Proteínas...................................................................................4 1.4. Funções das Proteínas..................................................................................5 1.5. Conceito de Lipídios......................................................................................5 1.6. Funções dos Lipídios.....................................................................................5 2. Composição e Estrutura Química ................................................................6 2.1. Composição e Estrutura Química dos Carboidratos......................................6 2.2. Composição e Estrutura Química das Proteínas...........................................9 2.3. Composição e Estrutura Química dos Lipídios............................................10 3. Classificação................................................................................................11 3.1. Classificação dos Carboidratos...................................................................11 3.2. Classificação das Proteínas........................................................................12 3.3. Classificação dos Lipídios...........................................................................12 4. Propriedades químicas................................................................................12 4.1. Propriedades químicas dos Carboidratos....................................................12 4.2. Propriedades químicas das Proteínas.........................................................13 4.3. Propriedades químicas dos Lipídios............................................................13 5.Referências....................................................................................................15 4 1.Conceito de Carboidratos, Proteínas e Lipídios: 1.1 Conceito de Carboidrato: • Carboidratos abrangem um dos grandes grupos de biomoléculas na natureza, além de serem a mais abundante fonte de energia. • A designação inicial de carboidratos ocorreu por serem hidratos de carbono. • Eles podem ser chamados, de uma maneira geral, de glicídios, amido ou açúcar. • Os carboidratos são classificados como polihidroxialdeídos ou Polihidroxiceto- nas. • Como exemplo de alimentos ricos em carboidratos temos: cereais; pães; farinhas; doces; frutas e tubérculos (mandioca, batata, inhame, entre outros). 1.2 Os carboidratos desempenham funções importantes como: 1. Fonte de energia: os carboidratos servem como combustível energético para o corpo, sendo utilizados para acionar a contração muscular, assim como todas as outras formas de trabalho biológico. São armazenados no organismo humano sob a forma de glicogênio e nos vegetais como amido. 2. Preservação das proteínas: as proteínas desempenham papel na manutenção, no reparo e no crescimento dos tecidos corporais, podendo inclusive ser fonte de energia alimentar. Quando as reservas de glicogênio estão reduzidas, a produção de glicose começa a ser realizada a partir da proteína. Isto acontece muito no exercício prolongado e de resistência. Consequentemente há uma redução temporária nas "reservas" corporais de proteína muscular. Em condições extremas, pode causar uma redução significativa no tecido magro (perda de massa muscular). 3. Proteção contra corpos cetônicos: se a quantidade de carboidratos é insuficiente devido a uma dieta inadequada ou pelo excesso de exercícios, o corpo mobiliza mais gorduras, que também atuam na produção de energia, para o consumo (do mesmo modo como faz com as proteínas). Isso pode resultar no acúmulo de substâncias ácidas (corpos cetônicos), prejudiciais ao organismo. 4. Combustível para o sistema nervoso central: carboidratos são os combustíveis do sistema nervoso central, sendo essenciais para o funcionamento do cérebro, cuja única fonte energética é a glicose. Primariamente o combustível, glicose, vai para o cérebro, medula, nervos periféricos e células vermelhas do sangue. Assim, uma ingestão insuficiente pode trazer prejuízos não só ao sistema nervoso central, mas ao organismo em geral. 1.3 Conceito de Proteínas: As proteínas são componentes primordiais das células vivas e são resultantes da condensação de aminoácidos, com formação da ligação peptídica. Os aminoácidos são unidades estruturais para construir as proteínas em nosso corpo. Na natureza encontramos 20 tipos de aminoácidos, sendo que nem todos necessitam estar presentes numa cadeia proteica e alguns desses aminoácidos podem se repetir algumas vezes. 5 Dentre os 20 aminoácidos, existem 10 que são conhecidos como essenciais. Os aminoácidos essenciais são aqueles que devem ser incluídos na dieta e que não são sintetizados pelo nosso organismo. Exemplo de Proteínas: • Enzimas que transformam nosso alimento em nutrientes básicos a serem utilizados pelas nossas células. • Anticorpos que nos protegem de doenças. • Hormônios peptídeos que enviam mensagens coordenando a atividade contínua do organismo. Elas guiam nosso crescimento durante a infância e então mantêm nosso organismo através da fase adulta. Asseguram nosso bom estado nutricional. 1.4 Função das Proteínas: • Função estrutural como no esqueleto, musculatura, tecidos conjuntivos e epiteliais, tecido nervoso; • Catalisadores biológicos, as enzimas; • Hormônios • Anticorpos • Transporte de nutrientes e metabólitos, através de membranas biológicas e nos diversos fluidos fisiológicos. 1.5 Conceito de Lipídios: São constituídos por carbono (em maior número), hidrogênio e oxigênio, fornecendo 2,23 vezes mais energia/kg quando da oxidação, em relação aos carboidratos (açúcares, amidos, celuloses, gomas, entre outros). As gorduras servem principalmente como fornecedores de energia, sendo degradadas nas células durante a respiração celular. Alimentos ricos dessas substâncias costumam ser chamados de alimentos energéticos. Os lipídeos são de importância tanto aos peixes, embora encontrados em apenas 2,1% da composição dos seus nutrientes, como ao homem, pois servem como fonte de energia e fonte de ácidos graxos essenciais. Os lipídeos servem como transportadores de nutrientes e das vitaminas lipossolúveis, substâncias solúveis em gorduras, como as vitaminas A, D, E e K. Os lipídeos são abundantes nas células, formando, juntamente com as proteínas, a estrutura fundamental das membranas celulares. Os lipídeos podem ser sólidos ou líquidos, sendo que os lipídeos considerados gorduras têm origem animal e são sólidos enquanto que as gorduras líquidas são conhecidas como óleos, e têm origem vegetal 1.6 Função dos Lipídios: 1. Fornecer energia. 2. Ser precursores de hormônios. 3. Auxiliar na absorção e no transporte das vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K). 4. Melhorar a textura e o sabor dos alimentos. 6 Características: São brancos ou levemente amarelados. Exemplos: óleo de soja e óleo de coco. São gordurosos ao tato. Insolúveis em água, mas emulsionáveis nela. 2.Composição e Estrutura Química: 2.1. Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Os carboidratos são compostos orgânicos constituídos por carbono, hidrogênio e oxigênio, que geralmente seguem a fórmula empírica [C(H2O)]n, sendo n ≥ 7. A proporção entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio é de 1:2:1. Frutose: encontrada principalmente nas frutas e no mel. É o mais doce dos açúcares simples. Fornece energia de forma gradativa, por ser absorvida lentamente, o que evita que a concentração de açúcar no sangue (glicemia) aumente muito depressa. Figura 1: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Glicose: resultado da "quebra" de carboidratos mais complexos, polissacarídeos, encontrados nos cereais, frutas e hortaliças. É rapidamente absorvida, sendo utilizada como fonte de energia imediata ou armazenada no fígado e no músculo na forma de glicogênio muscular. Figura 2: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) 7 Galactose: proveniente da lactose, o dissacarídeo do leite e seus derivados. No fígado, é transformada em glicose para fornecer energia. Figura 3: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Sacarose: encontrada na cana-de-açúcar e na beterraba. É o açúcar mais comum, açúcar branco, formado por glicose e frutose. Tem rápida absorção e metabolização, eleva glicemia e fornece energia imediata para a atividade física, contribui para a formação das reservas de glicogênio. Figura 4: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Lactose: principal açúcar presente no leite, sendo de 5 a 8% no leite humano e de 4 a 5% no leite de vaca. É composto por glicose e galactose, sendo o açúcar menos doce. Figura 4: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) 8 Maltose: formada por duas moléculas de glicose, é resultado da quebra do amido presente nos cereais em fase de germinação e nos derivados do malte. Figura 5: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Amido: é um polissacarídeo encontrado nos vegetais, como cereais, raízes, tubérculos, leguminosas e outros. Constitui a principal fonte dietética de carboidrato. Figura 6: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Maltodextrina: este polímero de glicose fornece energia devido ao mecanismo enzimático que ocorre no intestino, até sua forma mais simples, glicose. Evita, deste modo, picos glicêmicos, além de ser ótimo precursor para a síntese de glicogênio muscular. Celulose: como os outros materiais fibrosos, é resistente às enzimas digestivas humanas, não sendo digerida. Um de seus papéis é ajudar no bom funcionamento do intestino, formando o bolo fecal. É encontrada exclusivamente nas plantas e perfaz a parte estrutural das folhas, caules, raízes, sementes e cascas de frutas. 9 Figura 7: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) Quitina: polissacarídeo estrutural; semelhante à celulose, também é utilizado como sustentação. Possui ligações b (1¨4) entre as unidades de N-acetilglicosamina. Está presente na carapaça de crustáceos como caranguejo e siri. Figura 8: Composição e Estrutura Química dos Carboidratos Fonte: Google Imagens, (2020) 2.2. Composição e Estrutura Química das Proteínas A estrutura primária é formada pela seqüência de aminoácidos das cadeias polipeptídicas. l Essa seqüência de aminoácidos é que determinará a função de uma proteína. O aminoácido 1, Val, a valina, tem o grupamento amino do aminoácido livre, ou melhor, não estará envolvido com a ligação peptídica. Esse aminoácido, para essa estrutura primária, é conhecido como amino-terminal ou N-terminal de uma proteína ou cadeia peptídica. l Já o último aminoácido, aminoácido 16, His, histidina, tem o seu grupamento carboxílico do aminoácido livre. Esse aminoácido será conhecido como carboxiterminal o C-terminal, para essa estrutura primária. A estrutura secundária descreve as formas regulares a partir de porções da cadeia principal da proteína. 10 Esta estrutura é mantida por pontes de hidrogênio formadas entre o grupamento amino (NH) de um aminoácido com o grupamento carboxílico (-C=O) do outro aminoácido. Existem dois tipos de estruturas secundárias: a-hélice e b-pregueada. A estrutura a-hélice ocorre na forma de espiral enquanto que a estrutura b-pregueada ocorre na forma de pregas. A estrutura terciária é a disposição espacial (tridimensional) assumida pela estrutura secundária, resultante da cadeia peptídica como um todo. Esta estrutura resulta de ligações como pontes de dissulfeto ou pontes de enxofre, ligações hidrofóbicas entre os aminoácidos da cadeia polipeptídica, além das Ligações de hidrogênio. A estrutura quaternária descreve a maneira pela qual todas as subunidades estão arranjadas. Figura 9: Composição e Estrutura Química das Proteínas Fonte: Google Imagens, (2020) 2.3. Composição e Estrutura Química dos Lipídios Os óleos e gorduras são constituídos de ésteres de ácidos graxos de alto peso molecular e glicerol. Esses ácidos graxos podem ser saturados e insaturados. Por isso apresentam diferentes solubilidades à temperatura ambiente. As gorduras podem ser chamadas de saturadas e insaturadas. 11 Figura 10: Composição e Estrutura Química dos Lipídios Fonte: Google Imagens,(2020) As gorduras saturadas estão relacionadas ao aumento do nível de colesterol sanguíneo. As gorduras insaturadas (mono e poli) estão envolvidas com a diminuição dos níveis de colesterol total de sangue, atuando principalmente na redução de colesterol ruim. A substituição da ingestão de gorduras saturadas, presentes em maior quantidade em alimentos de origem animal, pelas insaturadas está relacionada ao efeito protetor contra o surgimento de doenças coronarianas. Mesmo assim, não devemos consumir em excesso as gorduras insaturadas. 3. Classificação 3.1. Classificação dos Carboidratos Os carboidratos são classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. l Os monossacarídeos são as unidades mais simples de carboidratos. Podem ser divididos quanto à função orgânica presente, cetose (função orgânica cetona) e aldose (função orgânica aldeído), e quanto ao número de átomos de carbono na cadeia, triose (3 átomos de carbonos), tetrose (4 átomos de carbono), pentose (5 átomos de carbono), hexose (6 átomos de carbonos). Essa classificação pode ainda ser mesclada, como: Aldohexose: carboidrato com função orgânica de aldeído e com 6 átomos de carbono. Cetohexose: carboidrato com função orgânica de cetona e com 6 átomos de carbono. Oligossacarídeos são monossacarídeos unidos através da ligação glicosídica, podendo variar de 2 a até 10 unidades de monossacarídeos. 12 Polissacarídeos são monossacarídeos unidos através da ligação glicosídica, apresentando milhares de monossacarídeos. Eles podem ser de origem vegetal (celulose, amido e fibras) e animal (glicogênio). 3.2. Classificação das Proteínas Proteínas simples ou homoproteínas são formadas exclusivamente por aminoácidos. Proteínas complexas, conjugadas ou heteroproteínas são formadas por cadeias de aminoácidos ligadas a grupos diferentes, denominados grupos prostéticos. Por exemplo: glicoproteínas, o grupo prostético é um glicídio; lipoproteínas, o grupo prostético é um lipídio; fosfoproteínas, o grupo prostético é o HPO e 3 4, cromoproteínas, o grupo prostético é um pigmento (clorofila, hemoglobina etc.). 3.3. Classificação dos Lipídios Ácidos graxos essenciais: são ácidos graxos não sintetizados pelo nosso organismo e que devem estar presentes na nossa dieta. Eles são importantespara a síntese de outras moléculas de nosso organismo, e sua ausência pode resultar em falta de crescimento das crianças. Ácidos graxos essenciais Ácido linoléico Ácido linolênico ômega 6 ômega 3 Fontes: óleo de girassol, soja, milho e algodão . Fontes: peixes e oléos de peixes. 4. Propriedades químicas 4.1. Propriedades químicas dos Carboidratos a) Reservas energéticas de plantas e animais. Os carboidratos são os combustíveis da vida. A energia nos seres vivos é armazenada na forma dos polissacarídeos amido e glicogênio. O amido é a reserva energética das plantas e o glicogênio dos animais. b) Função estrutural. Os polissacarídeos desempenham importante função estrutural, conferindo forma e dando sustentação a estruturas moleculares, como a celulose (encontrada na parede celular de plantas) peptidoglicano (encontrada na parede celular de bactérias) e a quitina (no exoesqueleto de artrópodes), etc. c) Participam na adesão e reconhecimento celular. Os carboidratos assumem grande importância em determinados eventos moleculares como a interação entre células, a adesão de uma bactéria à superfície de uma membrana celular, dentre outros. Essa adesão ocorre com a interação de um receptor proteico localizado na superfície das bactérias com a porção glicídica das glicoproteínas ou de glicolipídios encontrados nas membranas celulares. d) Os carboidratos, que são exclusivamente encontrados na monocamada externa de membranas plasmáticas, interagem com glicoproteínas e com glicolipídios, formando uma estrutura denominada glicocálix. O glicocálix é uma camada de glicoproteínas e glicolipídios encontrada na superfície externa da membrana citoplasmática da maioria das células eucarióticas. 13 e) O glicocálix desempenha inúmeras funções e elas refletem, na verdade, funções desempenhadas por seus componentes, atuando na inibição do crescimento celular por contato, adesão e reconhecimento celular, determinação de grupos sanguíneos, dentre outras funções. 4.2. Propriedades químicas das Proteínas a) Especificidade: cada espécie sintetiza suas próprias proteínas, as quais apresentam estruturas primárias características. Mesmo dentro de uma espécie, pode haver variações entre indivíduos. Esta é uma propriedade muito particular destas moléculas, a qual não é exibida por outros grupos como glicídios e lipídios. b) Solubilidade: esta propriedade diz respeito às interações com a água (ambiente aquoso). Proteínas globulares tendem a expor os grupos R hidrofílicos e a interiorizar grupos R hidrofóbicos. Proteínas fibrosas tendem a apresentar R hidrofóbicos expostos, o que torna possível sua função estrutural. c) Tamponamento: em função do caráter anfótero (ácido-básico) dos aminoácidos constituintes, algumas proteínas têm a capacidade de controlar variações de pH do meio. d) Desnaturação e renaturação: proteína nativa é aquela que se apresenta numa conformação espacial que permite a sua funcionalidade. A desnaturação protéica é a perda da funcionalidade em decorrência de uma alteração conformacional, originada pela ruptura de algumas ligações de sua estrutura (em nível de estruturas quaternária, terciária e secundária). A desnaturação de uma proteína pode ser reversível ou irreversível. Os fatores que podem ocasionar a desnaturação protéica são variações de temperatura e pH. e) Ponto isoelétrico (pI): A carga elétrica total de uma proteína é dada pelo somatório das cargas dos R dos aminoácidos, as quais dependem, por sua vez, dos pkas e do pH do meio. O ponto isoelétrico de uma proteína corresponde ao valor de pH em que a molécula se encontre eletricamente neutra, ou seja, quando o número de cargas positivas for igual ao número de cargas negativas. O pI das proteínas é determinado experimentalmente, sendo considerado o pH no qual a molécula não migra quando submetida a campo elétrico (eletroforese). Cada proteína possui um pI característico, que reflete a proporção entre aminoácidos ácidos e básicos. Assim, conclui-se que no pI, as proteínas apresentam um número de R ácidos desprotonados (COO- ) igual ao número de R básicos protonados (NH3+). Desta forma, as proteínas apresentarão carga líquida positiva em pH menor que o pI e carga líquida negativa em pH maior que o pI. 4.3. Propriedades químicas dos Lipídios O ponto de fusão dos ácidos graxos aumenta com o aumento da cadeia, mas diminui com o aumento do número de insaturações. Isso ocorre porque a configuração "cis" das duplas ligações provoca uma dobra de 30º na cadeia, o que dificulta a agregação das moléculas. Hidrogenação: é a reação do ácido graxo insaturado + H2, formando ácido graxo saturado. Halogenação : é a reação do ácido graxo insaturado com um halogênio, formando ácido 14 graxo saturado halogenado. Saponificação : é a reação de um ácido graxo + base, formando sal (sabão). 15 Referências : 1. https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201605/20160502909 49001463931786.pdf 2. https://wp.ufpel.edu.br/aquitembioquimica/files/2018/06/Resumo-sobre- Propriedades-das-Prote%C3%ADnas.pdf 3. http://ppgbqa.ufsc.br/files/2011/06/Aula-pratica-PROPRIEDADES-GERAIS- DOS-LIP%C3%8DDEOS.docx 4. https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/1128241602201 2Bioquimica_aula_7.pdf 5. http://www.ufal.edu.br/usinaciencia/multimidia/livros-digitais-cadernos- tematicos/A_Quimica_dos_Alimentos.pdf 6. FENNEMA,O.R. Química de los alimentos. Editorial Acribia. 2a Edição.1993. 7. REVISTA ESPECIAL VEJA SUA SAÚDE. Gordura - a grande amiga. Disponível em: http:// www.lincs.com.br/lincx/saude_a_z/alimentos/gordura.asp. Acesso em: 7/02/2005. 8. SGARBIERI,V.C. Alimentação e nutrição: fator de saúde e desenvolvimento. Campinas: 9. Editora da UNICAMP; São Paulo; Almed,1987. STELA, R. Óleos vegetais e azeites:gorduras amigas da saúde. Disponível em: http://www1.uol.com.br/cyberdiet/colunas/030314_nut_oleo.htm. Acesso em: 7/2/2005. UCKO, D. Química: para as ciências da saúde - uma introdução à química geral, orgânica e biológica. 2ª. Edição. Editora Manole Ltda. 1992. https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201605/2016050290949001463931786.pdf https://aditivosingredientes.com.br/upload_arquivos/201605/2016050290949001463931786.pdf https://wp.ufpel.edu.br/aquitembioquimica/files/2018/06/Resumo-sobre-Propriedades-das-Prote%C3%ADnas.pdf https://wp.ufpel.edu.br/aquitembioquimica/files/2018/06/Resumo-sobre-Propriedades-das-Prote%C3%ADnas.pdf http://ppgbqa.ufsc.br/files/2011/06/Aula-pratica-PROPRIEDADES-GERAIS-DOS-LIP%C3%8DDEOS.docx http://ppgbqa.ufsc.br/files/2011/06/Aula-pratica-PROPRIEDADES-GERAIS-DOS-LIP%C3%8DDEOS.docx https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11282416022012Bioquimica_aula_7.pdf https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11282416022012Bioquimica_aula_7.pdf http://www.ufal.edu.br/usinaciencia/multimidia/livros-digitais-cadernos-tematicos/A_Quimica_dos_Alimentos.pdf http://www.ufal.edu.br/usinaciencia/multimidia/livros-digitais-cadernos-tematicos/A_Quimica_dos_Alimentos.pdf
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