Bioquímica dos Alimentos - Carboidratos

Unidade 3\nquarta-feira, 22 de setembro de 2021 13:29\n\nINTRODUÇÃO:\nCompreender o papel dos carboidratos no metabolismo intermediário:\n ❏ Qual a relação entre a classificação dos carboidratos e seu índice glicêmico?\n ❏ Quais são os principais destinos metabólicos dos carboidratos que ingerimos?\n ❏ Quais são as principais consequências do excesso de carboidrato dietético, principalmente, em indivíduos diabéticos?\n ❏ Qual a relação entre metabolismo oxidativo e a TMB?\n ❏ Quais são os principais hormônios envolvidos na homeostase metabólica e como eles mantêm a glicemia, no estado alimentar e jejum?\n ❏ Quais são as variantes da glicemia, utilizadas como biomarcadores?\nEntender o conceito, classificação e função dos carboidratos\n\n ❏ Conhecer as principais fontes alimentares\n\n ❏ De que forma o organismo transforma a glicose como fonte energética imediata e de armazenamento\n\n ❏ Aplicabilidade da glicemia de jejum e pós-prandial\n\nCLASSIFICAÇÃO E FONTES ALIMENTARES:\n\nNomenclatura\nDefinição clássica: Aldeído ou cetona com 2+ grupos hidroxila.\nFórmula empírica: (CH₂O)n\nOs carboidratos mais simples, possuindo 2 grupos hidroxila, são:\n ❏ Gliceraldeído\n ❏ Di-hidroxiacetona\n\nIntermediários da glicólise\nTamanho da molécula (grau de polimerização - GP)\nTipo de ligação (alfa e não alfa)\nCaracterísticas dos monômeros individuais\n Monossacarídeos\n ❏ Carboidratos de composição simples (não sofrem processo de hidrólise)\n ❏ Possuem a fórmula química geral (CH₂O)n\n(n = número de átomos de Carbono)\n\n ⚫ Tem sabor adocicado\n ⚫ Podem ser trioses, tetroses, pentoses, hexoses ou heptoses (3, 4, 5, 6 ou 7 átomos de Carbono respectivamente)\n\nPRINCIPAIS MONOSSACARÍDEOS:\n ❏ Frutose: Presente na maioria das frutas e também, no mel. Função: fornecer energia para o corpo humano.\n ❏ Glicose: Pode ser encontrado no mel e frutas. Função: energética.\n ❏ Galactose: Encontrado na lactose (açúcar do leite) Função: energética.\n ❏ Ribose: Compoém a estrutura do RNA (ácido ribonucleico)\n\nDISSACARÍDEOS\n ❏ Sacarose: União de frutose + glicose. Função: energética.\n ❏ Lactose: União de glucose + galactose Função: energética Facilmente encontrada no leite e derivados.\n ❏ Maltose: União de glicose + glicose. Função: energética Pode ser encontrada facilmente nos vegetais.\n\nDisacarídeos\nMoléculas que provêm da união de 2 monossacarídeos, por ligação glicosídica. Quando ocorre esse evento, há liberação de uma molécula de água (desidratação).\n\nPRINCIPAIS DISSACARÍDEOS:\n\nPolissacarídeos\nFormados pela união de 10 ou + monossacarídeos. Possuem cadeias longas. Podem apresentar moléculas de nitrogênio ou enxofre. Não são solúveis em água.\n\nPRINCIPAIS POLISSACARÍDEOS:\n ⚫ Celulose: Presente nos vegetais, atuando na formação da parede das plantas. Quando ingerimos, nosso corpo não é capaz de fazer a digestão. Importante para o bom funcionamento dos intestinos e composição do bolo fecal.\n ⚫ Amido: Presente nos vegetais. Importante na atuação da reserva de energia.\n ⚫ Quitina: Encontrado no exoesqueleto de animais artrópodes e paredes celulares de fungos. Composta por grande quantidade de moléculas de glicose e grupos amina (nitrogênio em sua composição).\n ⚫ Glicogênio: Presente nos animais e fungos. Atua como reserva, armazenando energia e é sintetizado principalmente pelo fígado e músculos.\n Fibras alimentares\nSão consideradas carboidratos não disponíveis. Segundo a American Association Cereal Chemistry (AACC) e o Codex Alimentarius, a fibra dietética é a \"parte comestível das plantas ou dos carboidratos análogos, que é resistente à digestão e absorção no intestino delgado de seres humanos, com fermentação completa ou parcial no intestino grosso.\"\nA fibra da dieta inclui: polissacarídeos, oligossacarídeos, lignina e substâncias associadas às plantas. Promovem efeitos fisiológicos benéficos, incluindo: laxação e/ou redução das concentrações séricas de colesterol e glicose, além da redução do risco de DCNT.\n\nQuando determinados componentes das fibras alimentares estimulam o crescimento de bactérias benéficas (em especial as bactérias do gênero Bifidobacterium e os Lactobacillus), eles são denominados prebióticos. Segundo Gibson et al. (2004), a inulina, os FOS, os trioses-galactosidílicas e a lactose são considerados prebióticos.\n\nOs prebióticos causam modificação significativa na composição e/ou atividade do microbiota do trato gastrointestinal, podendo proporcionar efeitos benéficos ao colo e, também, contribuir para a redução do risco de doenças intestinais ou sistêmicas.\n\nDigestão dos carboidratos\nA partir de um desejo saudável, contemplando os principais carboidratos dietéticos (amido, sacarose e lactose). Abolicao dos carboidratos\nHá dois tipos de proteínas transportadoras de monossacarídeos presentes nas células do intestino delgado, responsáveis por transportar os monossacarídeos do lúmen intestinal até a circulação.\n\nGlicose e galactose:\nEntram nas células do epitélio intestinal pelos transportadores facilitados de glicose E pelos cotransportadores de sódio e glicose localizados no lado luminal (mucosa) da superfície borda em escova destas células. Através dos transportadores facilitados de glicose localizados no lado seroso das células do epitélio intestinal (transportadores de glicose número 2 - GLUT2), a glicose e a galactose entram na circulação, e por meio da veia porta, chegam ao fígado.\n\nFrutose:\nEntra nas células do epitélio intestinal apenas pelos transportadores facilitados de glicose localizados no lado luminal (mucosa) da superfície borda em escova destas células (transportadores de glicose número 5 - GLUT5). Além disso, através dos transportadores facilitados de glicose localizados no lado seroso das células do epitélio intestinal, a frutose entra na circulação e, por meio da veia porta, também pode chegar ao fígado. Considere o seguinte desejo:\n♦ Taxa de café com leite semidesnatado (lactose) sem açúcar\n♦ Duas fatias de pão de centeio (amido) com geleia caseira de morango (sacarose e frutose)\n♦ Meio unidade de mamão papaia (frutose)\n\nComo funciona a digestão do amido?\nesencialmente, acontece em três locais:\n1. Inicia-se na cavidade oral. Onde o amido, por ação da a-amilase salivar, transforma-se em a-dextrinas (polissacarídeo menor).\nAmido -> a-dextrina (polissacarídeo menor)\nEnzima: a-amilase salivar\n\n2. Depois, no lúmen do duodeno, as a-dextrinas são digerida pelas a-amilases pancreáticas, resultando em maltose (dissacarídeo), maltotriose (trissacarídeo) e dextrinas limites (oligosacarídeo).\na-dextrinas -> maltose, maltotriose e dextrinas limites\nEnzima: a-amilase pancreática\n\n3. Por último, na superfície luminal borda em escova das células do epitélio do intestino delgado, a maltose (dois resíduos de glicose ligados por ligação glicosídica a-1,4 (linear), a maltotriose (três resíduos de glicose ligados por ligação glicosídica a-1,6 (linear) e as dextrinas limites (2 + 4-9 resíduos de glicose mais uma unidade de isomalotose (dois resíduos de glicose ligados por ligação glicosídica a-1,6 (ramificado)) são digeridas pela maltase, maltotriosa, e dextrinas limites -> 2 resíduos de glicose (enzima: maltase)\n\nAinda na borda em escova das células do epitélio do intestino delgado, a isomaltose, pela ação de suas enzimas, é convertida em 2 resíduos de glicose. Destinos metabólicos das monossacarídeos\nO primeiro destino metabólico da glicose dietética após a absorção, é o fígado (através da veia porta). Depois, a glicose é distribuída para outros tecidos, pela circulação sistêmica.\nPara a glicose entrar no fígado e em outros tecidos, ela depende de transportadores facilitados de glicose (GLUT), localizados nas membranas plasmas das células.\n\n★ O sistema de transporte com alta afinidade por glicose reflete a função do metabolismo das células, ou seja, se as células captam muito ou pouca quantidade de glicose, respectivamente.\nO sistema de transporte com alta capacidade por glicose reflete a capacidade da célula \"sentir\", meio da constante de Michaelis (Km) das enzimas intracelulares relacionadas ao metabolismo da glicose (hexocinase e glicosilose) e dos GLUTs, as variações na capacidade do sistema metabólico deste nutriente e, no caso do pâncreas regular, a secreção de insulina, que de forma aumenta ou diminui a resposta glicêmica.\n\n♦ Frutose dietética:\nNo fígado, é metabolizada a glicerilaldeído-3-fosfato e di-hidroxiacetona fosfato, intermediários da glicose, sendo convertidos, principalmente, em glicose, glicogênio, ou ácidos graxos.\n\n♦ Galactose dietética:\nConvertida em glicose-1-fosfato e depois em glicose-6-fosfato, intermediária da glicólise, sendo convertida em glicose livre, além de seguir para a circulação sistêmica ou formar glicogênio no próprio fígado.\n\nResposta glicêmica dos alimentos (índice e carga glicêmica)\nAs diferentes fontes de carboidrato, variam quanto aos seus processos digestivos e absortivos. Consequentemente, variam quanto aos seus efeitos sobre a glicemia e a insulinemia e podem ser quantificados por meio do índice glicêmico dos alimentos (IG).\n\n♦ O que é e induz glicemia?\nÉ uma medida, in vivo, do impacto relativo dos alimentos contendo carboidrato sobre a glicemia. É definido como a área abaixo da curva de resposta glicêmica duas horas após a ingestão de uma porção do alimento teste, equivalente como 50 g de carboidrato, dividido pela área abaixo da curva de resposta glicêmica, correspondente ao consumo de uma mesma porção de carboidrato do alimento referência [glicose ou pão de farinha de trigo refinado (pão branco)]. Esse valor é expresso em percentual.\nQuanto maior a área abaixo da curva, maior o IG do alimento, maior a resposta glicêmica e maior a resposta insulinemia. Por definição, o IG compara quantidades iguais, em gramas de carboidratos, fornecendo uma medida da qualidade do mesmo, mas não da quantidade.\n\nO que é carga glicêmica?\nPelo motivo de não fornecer uma medida de quantidade, surgiu o conceito de carga glicêmica (CG). Que fornece uma medida da qualidade e da quantidade de carboidrato de um alimento em particular ou de uma dieta.\nQuanto maior a CG do alimento, maior será a sua resposta glicêmica e a sua resposta insulínica.\n\nExemplos: A cenoura, por exemplo, apesar de ser um alimento com alto IG, tem um pequeno efeito sobre a glicemia e, assim,sobre a insulina, porquê ela apresenta pequena quantidade de carboidrato, o que a caracteriza como um alimento de baixa CG. Um Flakes é o exemplo de alimento que apresenta tanto o IG quanto a CG baixos, enquanto o cereal matinal Corn Flakes é a batata assada também são exemplos de alimentos que apresentam tanto o IG quanto a CG altos.\n\nFatores intrínsecos do alimento podem influenciar o seu impacto na glicemia:\n- sua forma física (fruto ou fruta)\n- grau de processamento\n- tempo de cozimento\n- preparação (método e tempo de cocção)\n\nIntolerância à lactose\nMá digestão de lactose é a diminuição na capacidade de hidrolisar a lactose, resultante da hipolactasia.\nO que é hipolactasia?\nDiminuição da atividade de enzima lactase presente na superfície borda em escova das células do epitélio do intestino delgado.\n\nO que caracteriza a intolerância à lactose?\nA presença de sintomas abdominais por má digestão e absorção de lactose. Porente vem sempre a má absorção dela acompanhada de sintomas.\n\nQuais são os sintomas?\nA intensidade dos sintomas está relacionada, de acordo com a quantidade de lactose ingerida, e aumenta com o passar da idade. Dentre eles, podemos destacar distensão, flatulências, dor abdominal, diarreia.\n\nComo ocorre a intolerância?\nA hipolactasia pode ser decorrente geneticamenteprogressiva e irreversível da atividade da lactase na maioria dos indivíduos, a hipolactasia pode ocorrer secundariamente a doenças que causam dano na superfície borda em escova das células do epitélio do intestino delgado ou que aumentem significativamente o tempo de trânsito intestinal. Como a doença celíaca e de Crohn, enterites induzidas por drogas ou radiação e doença de cólon.\nE transição e reversível. Eliminando-se a causa, há restabelecimento das características morfológicas da mucosa intestinal e assim, da atividade da lactase.\n\nComo é feito o diagnóstico?\nFeito por teste de tolerância, empregando a lactose como desafio.\n\nQual o tratamento?\nO principal tratamento é a retirada dos alimentos que contêm lactose.\n\nROTAS METABÓLICAS:\nGlicólise\nA glicose é considerada combustível universal por ser o único substrato energético utilizado por todas as células do organismo. Todas as células do corpo são capazes de gerar ATP a partir da glicólise ou do ciclo, que consiste na oxidação da glicose e não glicolítico, processo que envolve duas etapas, catalisadas por enzimas, para formar piruvato. Cada molécula de glicose é capaz de formar duas moléculas de piruvato através da glicólise. Quais as etapas da glicólise?\n1) Inicia pela reação irreversible de fosforilação da glicose pela hexocinase ou glucocinase (fígado) para a síntese de glicose-6-fosfato. 2) Converte-se o glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato pela enzima fosfofrutoisomerase. 3) A frutose-6-fosfato é oxidalada no carbono 1 pela enzima fosfofrutoquinase-1 (PFK-1), formando frutose-1,6-bisfosfato. 4) O frutose-1,6-bisfosfato reordenado pela enzima aldolase em dois trioses fosfato: di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. 5) Então, a enzima trioso fosfato isomerase catalisa a interconversão de di-hidroxiacetona fosfato em gliceraldeído-3-fosfato. Por isso que, para cada mol de glicose que entra na glicólise, dois mols de gliceraldeído-3-fosfato continuam através da rota. 6) E o gliceraldeído-3-fosfato é oxidado e fosforilado pelas enzimas gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase e fosfoglicerato cinase, respectivamente, formando 1,3-bi-fosfoglicerato mais nicotinamida adenina dinucleotídeo na forma reduzida (NADH + H+) e 3-fosfoglicerato mais ATP. 8) Conversão reversível do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato mutase. 9) O 2-fosfoglicerato sofre uma reação de desidratação catalisada pela enolase, gerando um composto fosfato de alta energia, o fosfoenolpiruvato (PEP). 10) O PEP é o substrato da enzima piruvato kinase para fosforilar uma adenosina monofosfato (ADP), gerando piruvato e o segundo ATP. E quando as células possuem suprimento limitado de oxigênio (anaeróbica)?\nQuando há suprimento limitado (por exemplo, a medula renal), ou poucas/nenhuma mitocôndria (por exemplo, eritrócitos), eles aumentam muito a demanda por ATP (por exemplo, músculo esquelético durante exercícios de alta intensidade), eles dependem de glicólise anaeróbica para geração de ATP.\nNa glicólise anaeróbica, a lactato desidrogenase (LDH) oxida o NADH gerado pela glicólise, reduzindo o piruvato à lactato.\nComo o oxigênio (O2) não é necessário para reoxidar o NADH, o caminho é chamado de anaeróbico. O rendimento energético da glicólise anaeróbica (2 mol de ATP por mole de glicose) é muito menor que o rendimento da oxidação aeróbica.\n\nB. Glucose Anaerobica\n2 ADP + 2 Pi -> 2 ATP\n2 NAD+ -> 2 NADH\n2 Lactato\n\nO lactato (ácido lático) formado é posteriormente liberado para circulação, sendo captado por outros tecidos (principalmente fígado e os músculos cardíaco e esquelético) e oxidado de volta a piruvato.\nNo fígado, o piruvato, através da rota de gluconeogênese, sintetiza glicose que é devolvida ao sangue, suprindo, principalmente, a demanda energética das células com suprimento limitado de oxigênio, como poucas ou nenhuma mitocôndria.\nA cicloagem de lactato e glicose entre tecidos periféricos e fígado é chamada de ciclo Cori.\nEmbora a produção da reação LDH favoreça a produção de lactato, o fluxo ocorre na direção oposta ao NADH estar sendo oxidado rapidamente na cadeia de transporte de elétrons (ou estiver sendo usado para a gliconeogênese).\n\nCiclo dos ácidos cítricos (Krebs) e fosforilação oxidativa\nOnde ocorre o ciclo de krebs?\nDentro do mitocôndria.\nOnde o piruvato é convertido em acetil CoA pela ação da enzima PDH e então oxidado completamente em dióxido de carbono (CO2) no ciclo do ácido cítrico (TCA), também chamado de ciclo do ácido tri-carboxílico ou ciclo de Krebs.\n\nRecapitulando:\nApós a digestão e a absorção do pão francês, rico em amido, a glicose é gerada e então captada pelas células por seus transportadores de glicose específicos.\nNo citosol das células, a glicose é convertida em piruvato pela glicólise e depois convertida em acetil CoA dentro da