Tutoria 2 - Bioquímica - carboidratos

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Tutoria 2 – O verdadeiro vilão – Carboidratos
Carboidratos simples
· São conhecidos também como açúcares
· São composto quimicamente de um ou dois sacarídeos 
· Forma cristais hidrossolúveis, o que resulta na sua rápida digestão 
· São digeridos e absorvidos rapidamente fazendo com que se sinta fome logo após a ingestão
· Produzem alta taxa de glicose no sangue
· Fonte: mel, açúcares, balas, arroz branco, macarrão, pão branco, compotas, refrigerantes e biscoitos
Carboidratos complexos
· São conhecidos também como carboidratos bons
· São formados pela união de vários sacarídeos 
· São digeridos lentamente pelo organismo, ocasionando um aumento pequeno e gradual de glicemia, logo o organismo se sente saciado por mais tempo
· São muito nutritivos, pois possuem maior quantidade de vitaminas, minerais e fibras
· O processo de digestão lenta proporciona um fornecimento constante de energia e limita a quantidade de açúcares convertida em gorduras por um bom tempo
· Fonte: arroz integral, aveia e massas e pães feitas com farinhas integrais, grão de bico, maçã, batata doce, sementes, vegetais e mandioca
Classificação de carboidratos
Monossacarídeos 
· Constituem o tipo mais simples de carboidrato, chamado aldoses ou cetoses, logo não sofrem hidrolise
· Possuem de 3 a 6 átomos de carbono
· De acordo com seu número de átomos de carbono, são designados trioses, tetroses, pentoses, hexoses ou heptoses
· Principais monossacarídeos 
· Frutose: presente na maioria das frutas e também no mel. Sua principal função é fornecer energia para o corpo humano.
· Glicose: Também possui função energética. Encontrado também no mel e nas frutas.
· Galactose: presente na lactose (açúcar do leite). Fornece energia para o corpo humano.
· Ribose: compõem a estrutura do RNA (ácido ribonucleico).
Oligossacarídeos 
· Formados pela união de 2 a 6 monossacarídeos, geralmente hexoses
· São solúveis em água e possuem sabor adocicado 
· Os mais comuns são os dissacarídeos, os quais são formados pela reação entre dois monossacarídeos, havendo liberação de uma molécula de água
Polissacarídeos 
· São polímeros constituídos de centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos, mais comumente a glicose
· Podem formar cadeias lineares (celulose e quitina) ou cadeias ramificadas (amido e glicogênio)
· Amido: 
· É um polissacarídeo de reserva energética dos vegetais. As batatas, arroz e a mandioca estão repletos de amido, armazenado pelo vegetal e consumido em épocas desfavoráveis pela planta. 
· Para o amido ser aproveitado pelo nosso organismo, é preciso digeri-lo, o que ocorre primeiramente na boca e depois no intestino, com adição de água e a participação de catalisadores orgânicos, isto é, substâncias que favorecem ou aceleram as reações químicas
· Glicogênio
· É um polissacarídeo de reserva energética dos animais
· A síntese de glicogênio ocorre no fígado, a partir de moléculas de glicose. Logo, fígado de boi e fígado de galinha são alimentos ricos em glicogênio
· Celulose
· É o polissacarídeo de papel estrutural, isto é, participa da parede das células vegetais. Poucos seres vivos conseguem digeri-lo, entre eles alguns microrganismos que habitam o tubo digestivo de certos insetos (cupins) e o dos ruminantes (bois, cabras, ovelhas, veados etc.)
Digestão dos carboidratos
1. O início da digestão dos carboidratos acontece na boca. A enzima ptialina, também chamada de amilase salivar, é secretada pelas glândulas salivares. Esta enzima 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.
2. A amilase salivar continua atuando até chegar no estômago, onde sua ação é inibida pelo pH ácido. 
3. Já no intestino delgado, a enzima amilase pancreática forma principalmente maltose, oligossacarídeos (dextrinas) e determinada quantidade de isomaltose.
4. A maior parte da digestão de carboidratos acontece no intestino delgado (duodeno) e esta digestão ocorre não só no lúmen, mas também na borda em escova do enterócito, onde a enzima maltase transforma a maltose em duas glicoses. Nessa superfície epitelial há as enzimas sacarase (quebra as ligações alfa e beta 1→2), lactase (fornece glicose) e isomaltase (quebra as ligações alfa 1→6 da isomaltose), que atuam na quebra até chegar aos monossacarídeos dos seguintes substratos: sacarose, lactose e isomaltose. Após todas as etapas da digestão, encontramos os seguintes monossacarídeos: glicose, frutose e galactose, que podem ser absorvidos pelo enterócito.
BOCA, INTSTINO E PÂNCREAS 
ENTERÓCITOS (INTESTINO)
	Enzima
	Origem
	Efeitos 
	Amilase salivar
	Glândula salivar
	Início da quebra do polissacarídeo em dissacarídeo na boca
	Amilase pancreática 
	Pâncreas
	No intestino delgado, o polissacarídeo é convertido em dissacarídeos 
	Sacarase
	Células do intestino
	No intestino delgado, a sacarose é convertida em glicose e frutose
	Maltase
	Células do intestino
	No intestino delgado, a maltose é convertida em 2 moléculas de glicose
	Lactase
	Células do intestino
	No intestino delgado, a lactose é convertida em glicose e galactose 
Absorção dos carboidratos 
· A absorção é o transporte de moléculas do trato gastrointestinal para a corrente sanguínea. Após a absorção, o fígado libera uma parte da glicose para a corrente sanguínea e o restante é armazenado na forma de glicogênio.
· A captação de monossacarídeos do lúmen para a célula intestinal é efetuada por dois mecanismos
· Transporte passivo (difusão facilitada). O movimento da glicose está “a favor” do gradiente de concentração (de um compartimento de maior concentração de glicose para um compartimento de menor concentração). A difusão facilitada é mediada por um sistema de transporte de monossacarídeos do tipo Na+− independente. O mecanismo tem alta especificidade para D−frutose.
· Transporte ativo. A glicose é captada do lúmen para a célula epitelial do intestino por um co− transportador Na+−monossacarídeo (SGLT). É um processo ativo indireto cujo mecanismo é envolve a (Na+−K+)−ATPase (bomba de (Na+−K+), que remove o Na+ da célula, em troca de K+, com a hidrólise concomitante de ATP (ver Capítulo 9: seção 9.4.D). O mecanismo tem alta especificidade por D−glicose e D−galactose.
· Após a absorção, a glicose no sangue aumenta e as células β das ilhotas pancreáticas secretam insulina que estimula a captação de glicose principalmente pelos tecidos adiposo e muscular. O fígado, o cérebro e os eritrócitos, não necessitam de insulina para captação de glicose por suas células (tecidos insulino−independentes). Outros hormônios e enzimas, além de vários mecanismos de controle, são importantes na regulação da glicemia.
 Glicólise 
1ª reação 
· É a quebra da 1 ATP para colocar 1P no lugar do H
· Motivo: garantir a permanência de glicose dentro da célula, pois a glicose 6-fosfato é incapaz de atravessar a membrana plasmática 
2ª reação 
· É a conversão da glicose 6-fosfato em frutose –fosfato
· Motivo: frutose é mais simétrica, ou seja, a mudança ocorre para garantir simetria da molécula, pois futuramente ela será quebrada em dois compostos com 3 carbonos cada
3ª reação 
· Tem quebra do 2º ATP. Logo, a molécula de frutose 6-fosfato será convertida em 1,6-bifosfato, devido a transferência de um P do ATP para molécula 
· Motivo: torná-la ainda mais simétrico para ser dividida 
4ª reação 
· Frutose 1,6-bifosfato é dividida em 2 moléculas, sendo elas parecidas e não iguais. Elas são o gliceraldeio 3-fosfato e o di-hidroxiacetona fosfato
5ª reação 
· O di-hidroxiacetona fosfato não pode participar da reação, então ela será convertida em gliceraldeio 3-fosfato
OBS.: Final das reações 4 e 5 serão formados dois gliceraldeio 3-fosfato, 1 direto da frutose 1,6-fosfato e outro convertido da di-hidroxiacetona fosfato 
***Agora tudo acontecerá em dobro 
6ª reação 
· É dividida em duas etapas
1. Perda do H do carbono 1 paraser adicionado ao NAD e formar o NADH. Além disso tem a entrada de 1 molécula de água, a qual será quebrada e o OH irá para o lugar do H que saiu (oxidação favorável – G-)
2. Tem a entrada de um fosfato inorgânico no carbono 1 que perde o OH (fosforilação desfavorável – G +)
OBS.: As duas etapas de reações são acopladas formando o 1,3-bisfosfoglicerato 
7ª reação 
· O fosfato do carbono 1 se junta com o ADP para formar ATP formando o 3-fosfoglicerato 
8ª reação 
· O fosfato será transferido do carbono 3 para o carbono 2 
· Motivo: aproximar a carga negativa do fosfato da carga negativa do oxigênio, o que causará repulsa, tornando mais fácil a saída do Fosfato e assim usá-lo para produção de ATP 
9ª reação 
· Saída de uma molécula de água 2-fosfoglicerato, formando o 2 fosfoenoloiruvato, fazendo com que o carbono 2 necessite de uma redistribuição dos elétrons dentro da molécula, tornando a presença do fosfato desfavorável nessa molécula 
10ª reação 
· O fosfato será transferido para o ADP que vai se converter em ATP. Assim, o que sobrar será a molécula de piruvato 
Conversão de piruvato a acetil-CoA
· Saída de CO2 do piruvato que libera energia, que será utilizada para entrada da coenzima A no acetil-CoA
· Além disso, forma NADH, o qual seu H vem de reações externas 
Ciclo de Krebs 
1ª reação 
· Acetil coA(2C) se junta com oxaloacetato (4C), houve a saída da coenzima A, permitindo a formação do citrato 
2ª reação 
· Saída de uma molécula de água do citrato, formando aconitato 
· Entrada de uma molécula de água no aconitato, mas em posição de diferente da anterior, formando isocitrato 
· Motivo: retirar o OH do carbono 2 no citrato, o qual reaparecerá no isocitrato em posição diferente, permitindo a saída do CO2 (disposição facilita ou dificulta saúde de CO2)
3ª reação 
· Saída de CO2 do isocitrato e saída de 2H, dos quais um deles se juntou ao NAD, formando NADH-> forma x-cetoglutarato
4ª reação 
· Saída de CO2 do x-cetoglutarato que libera energia que será utilizada para entrada da coenzima A formando succinil -CoA.Além disso, sai 1H que se juntará ao NAD formando mais um NADH.
OBS.: mesmo com a saída de 1H do x-cetoglutarato para formar NADH, a molécula de succinil-CoA permanece com a mesma quantidade de H, devido ao fato de a Co-A repor esse H
5ª reação 
· Saída da coA, a qual libera energia para que fosfato inorgânico se junte ao GDP e formar GTP, depois esse GTP perde o fosfato, o qual se ligará ao ADP e formar 1 ATP
OBS.: GTP tem guanina e ATP tem adenina 
6ª reação 
· 2H se juntam ao FAD formando FADH2
OBS.: forma FAD e não NAD, poise para formar o FAD precisa de menor quantidade de energia para ser formado 
7ª reação 
· Fumarato convertido em malato pela entrada de água 
8ª reação 
· 2H se juntam ao NAD, resultando em NADH+H que formará o oxaloacetato
Cadeia Respiratória 
· Produz ATP pela energia provinda dos elétrons vindo do NADH e FADH2 
· Ocorre nas cristas mitocondriais 
Geração de ATP pelo NADH
1. NADH leva um par de elétrons para cadeia e volta a ser NAD+. Em seguida, o par de elétrons são recebidos pelo complexo I. Assim, como os elétrons são ricos em energia, o complexo usa essa energia para bombear 4H+ de dentro da mitocôndria para espaço entre a membrana interna e externa
2. Par de elétrons é atraído pelo O2 que está embaixo do complexo IV, logo vai passando pelas proteínas até chegar ao complexo III, onde ele volta a fornecer energia e bombeia mais 4H+ e segue em frente
3. Ao chegar no complexo IV, o elétron já não tem tanta energia e bombeia apenas 2H+ 
4. Par de elétrons se junta ao O2 que está dentro da mitocôndria e formam uma molécula de agua (H2O), a qual ficará na própria mitocôndria 
5. H+ serão atraídos pelas cargas negativas internas e tendem a voltar para dentro da mitocôndria, levando junto 1Pi
6. Mais 3H+ também retornam para dentro da mitocôndria, mas por dentro de uma enzima chamada ATP sintase. Assim, essa passagem faz com que a enzima gire e junte o ADP com Pi, formando 1ATP
Geração de ATP pelo FADH2
1) FADH2 entrega 1 par de elétrons para o complexo II e volta a ser FAD+, mas no complexo não se forma H+
OBS.: a cadeia começa pelo complexo II devido ao fato de o par de elétrons que o FADH2 carrega é menos energético que o do NADH
2) Par de elétrons é atraído pelo O2 que está embaixo do complexo IV, logo vai passando pelas proteínas até chegar ao complexo III, onde ele volta a fornecer energia e bombeia mais 4H+ e segue em frente
3) Ao chegar no complexo IV, o elétron já não tem tanta energia e bombeia apenas 2H+
4) Par de elétrons se junta ao O2 que está dentro da mitocôndria e formam uma molécula de agua (H2O), a qual ficará na própria mitocôndria 
5) H+ serão atraídos pelas cargas negativas internas e tendem a voltar para dentro da mitocôndria, levando junto 1Pi
6) Mais 3H+ também retornam para dentro da mitocôndria, mas por dentro de uma enzima chamada ATP sintase. Assim, essa passagem faz com que a enzima gire e junte o ADP com Pi, formando 1ATP
	
	Glicólise 
	Ciclo de Krebs
	Soma
	Cadeia Respiratória 
	NADH
	2
	8
	10
	x 2,5 = 25ATPs
	FADH2
	0
	2
	2
	x1,5 = 3ATPs
	ATP
	2
	2
	4
	
Total: 25 + 3 + 4 
Glicogenogênese
· Glicogênio é um polímero de glicose 
· Consiste na repetida adição de unidades de glicose às extremidades não redutoras do glicogênio
· A glicose para ser incorporada ao glicogênio deve estar sob uma forma ativada (mais energia), ligada a um nucleotídeo de uracila, constituindo uridina difosfato glicose (UDP-glicose)
Ligação entre glicoses é α-1,4
Ligação entre glicoses, mas das ramificações do glicogênio é α-1,6
Processo para ativar a glicose
Reação 1 – fosforilação de glicose (consumo de 1 ATP, catalogada pela glicoquinase no fígado e hoxequinase no músculo) Quebra-se um ATP formando ADP e o fosfato se junta à molécula de glicose, formando a glicose 6-fosfato
Reação 2 – isomerização da glicose 6-fosfato a glicose 1-fosfato (pela fosfoglicomutase): O fosfato do carbono 6 passa para o carbono 1, formando a glicose 1-fosfato
Reação 3 – Ocorre a quebra de 1UTP para que a glicose1-fosfato se transforme em UDP-glicose. 
Reação 4 – Na reação 3, 2 fosfatos são eliminados da quebra de UTP, o que resulta em 2 fosfatos na nova molécula (1 da molécula de glicose 1-fosfato e outro da quebra de UTP)
Reação 5 - Libera o UDP da molécula de UDP-glicose formando 1 glicose ativa que se junta ao glicogênio e forma glicogênio com n+1glicoses
Reação 6 – O UDP é reconvertido a UTP à custa de ATP, pela nucleosídio difisfato quinase
OBS.: a enzima que catalisa a síntese de glicogênio é a glicogênio-sintase
OBS.: a importância do glicogênio ter várias ramificações é ficar mais solúvel em água e tornar a síntese e degradação do glicogênio mais rápida
OBS.: para cada unidade de glicose incorporada ao glicogênio há consumo de 2 ATP
Glicogenólise
Reação 1- fosforolise: Adição de 1 fosfato inorgânico na reação para que o glicogênio solte uma glicose formando a glicose 1-fosfato (fosfato já sai grudado na glicose)
· Vantagem de adicionar fósforo e não água: fosfato já sai grudado na glicose, logo não se desgrudam e se mantém dentro da célula que é o interesse do músculo. Segunda vantagem é que se juntar direto com fosfato (sem intermédio da água) não tem gasto de ATP
Reação 2: Célula muda o fosfato do carbono 1 para carbono 6, formando glicose 6-fosfato, devido ao fato de que essa molécula é o intermediário metabólico
Se a glicogenólise ocorre apenas no músculo, o processo terminaria na reação 2
Quando acontece no fígado:
Reação 3: ocorre a saída do fosfato inorgânico da glicose 6-fosfato, formando a glicose pura
· Para retirada do fosfato inorgânico da glicose 6-fosfato, essa molécula precisa ir para retículo endoplasmático liso. Assim, como a glicose 6-fosfato foi produzida no citosol, ela entra para o REL pela proteína T1, dai, com a ajuda da enzima glicose 6-fosfatase, a qual precisa de ajuda da proteína estabilizante, retira o fosfato, liberando o fosfato inorgânico e a glicose. A partir daí, fosfato volta para citosol pela proteína T2 ea glicose volta pela proteína T3
OBS.: ao entrar fosfato inorgânico, a célula vai tirando glicoses pela extremidade, mas ao chegar perto da ramificação, uma outra enzima entra em ação e retira pequenos grupos de glicose das ramificações e coloca na cadeia principal e ao sobrar uma glicose da ramificação, uma outra enzima entra em ação e quebra a ligação sem participação de fosfato