Bioquímica - Carboidratos

Medicina - UFCG\nAula 5 - Bioquímica (09/03/2021)\nYahanna Estrela\nBioquímica estrutural dos Carboidratos\n\nINTRODUÇÃO\n\n✔ São as moléculas orgânicas mais abundantes na natureza;\n✔ São moléculas de polidroxialdeídos (aldoses) e polidroxicetonas (cetoses);\n✔ Outras denominações:\n- Hidratados de carbono;\n- Glicidos, glucídeos ou glicídios;\n- Açúcares.\n\nOcorrem e função gerais:\n✔ São amplamente distribuídos nas plantas e nos animais, onde desempenham funções estruturais e metabólicas;\n✔ Reconhecimento celular (fazem parte do glicocálix);\n✔ Adição celular;\n✔ Estrutura celular: Peptidoglicanos, Proteoglicanos, quinta e celulose;\n✔ Reserva energética, glicogênio, amido e glicogênio (reserva energética do homem, armazenando na figado e no músc. Esquelético)\n✔ Componente de membrana celular (MC).\n\n✔ São formados por C, H, O;\n✔ O carboidrato mais simples são os açúcares (trioses);\n✔ As hexoses (glicose), são muito abundantes na natureza.\n✔ Fórmula Geral:\nCn(H2O)n n ≥ 3\n\nCLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS\n\nQuanto ao número de monômeros\n1. Monossacarídeos → 1 monômero: glicose e galactose.\n2. Dissacarídeos → 2 monômeros: sacarose (glicose + frutose), maltose (glicose + glicose) e lactose (glicose + galactose).\n3. Oligossacarídeos → 3 a 10 monômeros.\n4. Polissacarídeos → mais de 10 monômeros: amido, celulose e glicogênio.\n\nMONOSSACARÍDEOS\n\n✔ Constituído por um único monômero.\n✔ Açúcares fundamentais: não necessitam de qualquer alteração para serem absorvidos.\n✔ É a forma que o carboidrato é absorvido pelo corpo.\n✔ Exemplo: glicose e frutose - C6H12O6\n✔ Os monossacarídeos mais simples são: gliceraldido e diidratoçona. Eles possuem apenas 3 carbonos.\n✔ Propriedades:\n- Solúveis em água e insolúveis em solventes orgânicos.\n\n✔ Brancos ou cristalinos.\n✔ Maioria com sabor doce.\n✔ Estão ligados à produção de energia (quebra de glicose para produção de ATP).\n\nA principal base para produção de ATP no organismo, através da respiração aeróbica, é a quebra de glicose para produção de ATP. A fonte de energia primária usada pelo cérebro é a glicose. Caso falte glicose, o cérebro “apaga”, pois o indivíduo com hipoglicemia demaas. Quando há falta de glicose, o organismo pode precisar corpos cetônicos em uma situação de geradora para manter o cérebro funcionando, uma vez que durante algumas complicações. Lembre dos distúrbios do pH devido a corpos cetônicos.\n\nNOMENCLATURA DOS MONOSSACARÍDEOS\n\n✔ Quanto a função:\n- Aldeído: termina em ose. Exemplo: Ribose.\n- Cetona: termina em ulose. Exemplo: D-ribose.\n\nEmbora seja tenha a mesma fórmula química, a mudança de função dá ao açúcar uma nova classificação;\nAlém disso, a função exerce como classificação: ácido (aldeído 2) cetose.\n\n✔ Quanto ao número de carbonos da cadeia:\n1: trioses\n2: tetroses\n3: pentoses → importantes para a formação do DNA\n (ribose e desoxirribose).\n5: hexoses → são as mais abundantes (glicose).\n7: heptoses.\n\nMonômeros são ligados através de ligação glicosídicas, feitas por enzimas chamadas de glicosiltransferases.\n\nD-glicopiranose → em média 66%; forma linear: pequenas quantidades.\n\nGLICÍDIOS REDUTORES E NÃO REDUTORES:\n\n✔ Açúcares redutores: possuem grupos aldeídos e cetonas livres na cadeia e são chamados de redutores por interagir com agentes redutores, i.e, que sofrem oxidação (como eletróns). Isso pode ocorrer em situações em que se tem uma determinada quantidade de íons, como Ferro (Fe3+) e cobre (Cu2+).\n Exemplo: Glicose e Frutose.\n\n✔ Açúcares não redutores (como a sacarose) possuem esses agrupamentos interligados e tornam-se redutores a partir do momento em que se hidrolisam.\n\nO carbono em concentração não pode ser oxidados de anel, mas como está em equilíbrio no forma linear, há como oxidação o longo do carbono.\n\nA oxidação completa fornece CO2 e H2O.\n\nCICLIZAÇÃO DOS MONOSSACARÍDEOS\n\n✔ Os monossacarídeos são as estruturas mais simples do carboidrato. Podem ter 3, 4, 5, 6 ou 7 carbonos na sua molécula.\n✔ Menos de 1% dos monossacarídeos → 5 ou mais átomos ocorrem na forma de cadeia aberta. Eles se encerram na forma de ciclo, que é onde 5 carbonos mais moléculas se fecham, em um processo chamado ciclizão dos monossacarídeos. Isso ocorre para estabilizar a molécula.\n✔ Essa ciclizão ocorre em solução aquosa.\n\n✓ Piranose: anel de 6 elementos.\n✓ Furanose: anel de 5 elementos.\n\nQuando forma o anel, pode-se observar o carbono anomérico: é o carbono que está no grupo funcional quando ainda linear (carbono 1), o qual reage com o álcool do carbono 5. A classificação do anel segue:\n\n✔ O carbono anomérico terá uma hidroxila e um hidrogênio.\n✔ A ciclização resulta em dois isômeros: beta e alfa.\n\n✔ Se a hidroxila estiver para cima, esse anel é classificado como beta. Se a hidroxila estiver para baixo, o anel é classificado como alfa.\n Por exemplo: α-D-glicopiranose e β-D-glicopiranose. Eles são anômeros.\n\n✔ Em solução aquosa, as três formas coexistem em equilíbrio: alfa-D-glicopiranose: → em média 33%; beta-D- glicopiranose (→ em média 66%); forma linear: pequenas quantidades.\n\nGLICÍDIOS REDUTORES E NÃO REDUTORES\n\n✔ Açúcares redutores: possuem grupos aldeídos e cetonas livres na cadeia e são chamados de redutores por interagir com agentes redutores, i.e, que sofrem oxidação (como eletróns). Isso pode ocorrer em situações em que se tem uma determinada quantidade de íons, como Ferro (Fe3+) e cobre (Cu2+).\n Exemplo: Glicose e Frutose.\n\n✔ Açúcares não redutores (como a sacarose) possuem esses agrupamentos interligados e tornam-se redutores a partir do momento em que se hidrolisam.\n\nO carbono em concentração não pode ser oxidados de anel, mas como está em equilíbrio no forma linear, há como oxidação o longo do carbono.\n\nA oxidação completa fornece CO2 e H2O.\n\nCICLIZAÇÃO DOS MONOSSACARÍDEOS\n\n✔ Os monossacarídeos são as estruturas mais simples do carboidrato. Podem ter 3, 4, 5, 6 ou 7 carbonos na sua molécula.\n✔ Menos de 1% dos monossacarídeos → 5 ou mais átomos ocorrem na forma de cadeia aberta. Eles se encerram na forma de ciclo, que é onde 5 carbonos mais moléculas se fecham, em um processo chamado ciclizão dos monossacarídeos. Isso ocorre para estabilizar a molécula.\n✔ Essa ciclizão ocorre em solução aquosa.\n\n✓ Piranose: anel de 6 elementos.\n✓ Furanose: anel de 5 elementos.\n\nQuando forma o anel, pode-se observar o carbono anomérico: é o carbono que está no grupo funcional quando ainda linear (carbono 1), o qual reage com o álcool do carbono 5. A classificação do anel segue:\n\n✔ O carbono anomérico terá uma hidroxila e um hidrogênio.\n✔ A ciclização resulta em dois isômeros: beta e alfa.\n\n✔ Se a hidroxila estiver para cima, esse anel é classificado como beta. Se a hidroxila estiver para baixo, o anel é classificado como alfa.\n Por exemplo: α-D-glicopiranose e β-D-glicopiranose. Eles são anômeros.\n\n✔ Em solução aquosa, as três formas coexistem em equilíbrio: alfa-D-glicopiranose: → em média 33%; beta-D- glicopiranose (→ em média 66%);\n\nDissacarídeos\n\n✔ São combinações de açúcares simples que, por hidrólise, formam duas moléculas de monossacarídeos, iguais ou diferentes.\n - Exemplo: Maltose glicose + glicose\n - Sacarose glicose + frutose\n - Lactose glicose + galactose\n\nCereais\n\n✔ Alguns pacientes têm deficiência (total ou parcial) na enzima lactase, o que ocasiona intolerância a lactose. Essa lactose, ao não ser digerida, começa a ser fermentada pelas bactérias gerando uma série de problemas como diarreias, eruptões e produção de ácidos no organismo.\n\nPara os dissacarídeos serem quebrados existem enzimas específicas (maltase, sacarase, lactase), já que o organismo absorve os carboidratos na forma de monossacarídeos. Portanto, os dissacarídeos, \n\nOligossacarídeos\n\n✔ São açúcares complexos que têm de 3 a 10 unidades de monossacarídeos.\n\nPolissacarídeos\n\n✔ Açúcares complexos que possuem mais de 10 moléculas de monossacarídeos.\n\n✔ Glicogênio Açúcar de energética de animais e fungos. Presente no fígado e nas células do músculo esquelético.\n\n✔ Amido Açúcar de reserva energética de vegetais e algas.\n\n✔ Celulose Função estrutural. Compoe a parede celular de vegetais e algas.\n\n✔ Quitina Função estrutural. Compoe a parede celular de fungos e exoesqueleto de artrópodes.\n\n✔ Ác.Hialurônico Função estrutural. Cimento celular dos tecidos.\n\nO amido e o glicogênio possuem ligação linear (alfa-1-4) e ramificações (ligação alfa-1-6).\n\nOs animais não possuem enzimas celulases, que são encontradas em bactérias, incluindo as que habitam no trato digestivo dos cúbicos e em redes de pasto, como gados e cavalos.\n\nEFEITOS ESPECIAIS DOS CARBOIDRATOS NO TECIDO CORPORAL\n\n1. Ação poupadora de energia: a presença de carboidratos suficientes para satisfazer a demanda energética impede que as proteínas sejam desviadas para essa proposta, permitindo que a maior proporção de energia seja usada para o founto básico do tecido.\n\n2. Efeito anticetogênico: a quantidade de carboidratos presentes como os guardas poderiam ser utilizados para suprir uma fonte de energia imediata. Desta forma, é um mecanismo de fornecimento e dispêndio das receitas.\n\n3. Coração: o glicogênio é uma importante fonte de energia cardíaca.\n\n4. SNC: O cérebro não armazena reservas sanguíneas. Se não houver glicose pode causar danos ao cérebro.\n\nDIGESTÃO DE CARBOIDRATOS\n\n1. A digestão do carboidrato começa na boca através da enzima amilase salivar, secretadas pelas glândulas parótidas. Ela consegue hidrolisar apenas 3% a 5% do total, liberando dextrinas. Ela não degradada celulose.\n\n2. Quando chega ao estômago, o baixo pH do ácido clorídrico inativa a enzima salivar. Segue para o intestino delgado.\n\n3. No intestino delgado (duodeno), o pâncreas secreta a enzima pancreática, que continua o processo de digestão do carboidrato. Essa enzima consegue realizar a digestão de também, transformando-o em maltose e dextrose.\n\n4. Em nível três entram em ação outras enzimas, chamadas alfa-glicosidases (dissacarídeos). Sendo elas: isomaltase, maltase, lactose, sacarase. Elas estão presentes nos monossacarídeos para possar ser absorvidos pelo trato gastrointestinal.\n\nAbsorção: ocorre no jejum e doente através de:\n\n- Transporte ativo.\n- SGLT-1.\n- GLUT-2.\n- GLUT-7.\n- GLUT-5. ✓ As alfa-glicosidases são alvo de alguns medicamentos. Por exemplo, alguns medicamentos para diabetes bloqueiam essas enzimas, diminuindo a absorção de carboidratos para diminuir a glicemia.\n\nSGLT-1: transportador de glicose que absorve monossacarídeos no trato digestivo: trato gastrointestinal -> sangue.\nSGLT-2: transportador de glicose que está nos túbulos renais. Função: reabsorver a glicose no tubo renal: urina -> sangue.\nEssa SGLT-2 é alvo de fármacos para tratamento de diabetes mellitus tipo 2, como dapagliflozina.\n\nEles são inibidores de SGLT-2. Portanto, ela é bloqueada, bloqueando a reabsorção urinária da glicose, ou seja, ao invés de ela ir para a glicose sendo eliminada na urina. Ou seja, os pacientes que tomam esse medicamento podem ter muita infecção urinária e genitais, já que aumenta a concentração de glicose nos túbulos renais, podendo aumentar a proliferação bacteriana.\n\nDEGRADAÇÃO ANORMAL DE DISSACARÍDEOS\n✓ Deficiência enzimática diastase.\n✓ Intolerância à lactose: deficiência parcial ou total da lactase.\n✓ Alergia a lactose é diferente.\n✓ Pacientes com diarreia apresentam destruição de enzimas associadas à membrana em forma de escova e devem evitar leite e derivados.\n✓ Quando o indivíduo tem deficiência de lactase, ele não degrada a lactose em glicose e galactose. Ela fica disponível para que as bactérias fajam fermentação.\n✓ A partir dessa fermentação é produzido CO2, que causa distensão e dor abdominal. Também é produzido ácido acético e láctico, o que gera também um quadro edema. Ocorre também diarreia osmótica, ocasionando desidratação.\n✓ Pode ser tratada através da ingestão da enzima antes das refeições.\n\nCARENCIA E EXCESSO DE CARBOIDRATOS\n✓ A falta de carboidratos no organismo manifesta-se por sintomas de fraqueza, tremores, mãos frias, nervosismo e tique, o que pode levar ao êxtase. É o que acontece, o não viver prolongado. A carência leva o organismo a utilizar-se dos reservas de tecido adiposo para promover produção de energia, o que provoca emagrecimento.\n✓ Os carboidratos, quando em excesso no organismo, transformam-se em gordura e ficam acumulados nos adipócitos, podendo causar obesidade e aterosclerose (aumento dos triglicerídeos sanguíneos).\n✓ Não se deve ter nem ausência de glicose e nem excesso de glicose no organismo.\n\nGLICEMIA\n✓ É a taxa de glicose no sangue.\nVaria em função da alimentação e atividade.\nUma pessoa em situação de equilíbrio glicêmico ou homeostase possui uma glicemia fixa geral, de 80 a 110 mg/dL.\n✓ Segundo a Associação Americana de Diabetes, a glicemia normal seria de 70 a 99 mg/dL.\n\nHIPERGLICEMIA\n✓ Estimula a secreção de insulina pelo pâncreas.\nEsse hormônio estimula todas ao organismo a absorver a glicose presente no sangue.\n✓ Se as células não necessitam imediatamente de açúcar para energia, as células do fígado serão previstas para transformação de glicose, estocando-a sob a forma de glicogênio.\n\nGLICEMIA BAIXA\n✓ Estimula o pâncreas a secretar o glucagon. Esse hormônio provoca a liberação de glicose e libera ela na circulação.\n\nDIABETES\n✓ Quando o pâncreas para de fabricar a insulina, ou o organismo não consegue utilizá-la de forma eficiente, a glicose fica circulando na corrente sanguínea, gerando a hiperglicemia e levando o diabetes. Monossacarídeos\npodem ser classificados como\n\nAldoses\nquando contêm\n\nGrupo aldeído\nH–C=O\n\npodem cilizar produzindo um\n\nCarbono anômero\n\nCetoses\nquando contêm\n\nGrupo cetona\nC=O\n\npodem ser comparados a outros\nmonossacarídeos e classificados como\n\nIsômeros\nquando apresentam\n\nMesma fórmula química\n\npor exemplo\n\nEpímeros\nDiferem na configuração ao redor do átomo específico de carbono\n\nEnantiómeros\nSão imagens especulares um do outro\n\nDisacarídeos\npor exemplo:\nSacarose = frutose + glicose\nLactose = galactose + glicose\nMaltose = glicose + glicose\n\nOligossacarídeos\npodem ser\n\nPolissacarídeos\npor exemplo:\nLineares\nPor exemplo: amilose\nRamificados\nPor exemplo: glicogênio