METABOLISMO DOS
CARBOIDRATOS
Disciplina: Bioquímica II
Docente: Ana Claudia Pelizon
RELEMBRANDO....
• Os alimentos são compostos principalmente por 3 tipos
de substâncias orgânicas – carboidratos, proteínas e
lipídios- que, por constituírem, em massa, os
componentes mais importantes da dieta, são
chamados macronutrientes
MACRONUTRIENTES
• No processo digestivo, os macronutrientes
são degradados até suas unidades
constituintes:
• Carboidratos .................... Glicose
• Lipídios ........................... Ácidos Graxos
• Proteínas ........................ Aminoácidos
Carboidratos: maior fonte de energia ao organismo
CONVERSÃO DA ENERGIA DOS ALIMENTOS
EM ENERGIA ASSIMILÁVEL
DIGESTÃO E ABSORÇÃO
CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
• Composição
•
São formados por C, H, O.
Introdução
•
•
Outras denominações:
- Hidratos de carbono
- Glicídios, glícides ou glucídios
- Açúcares.
Ocorrência e funções gerais:
São amplamente distribuídos nas plantas e nos animais,
onde desempenham funções estruturais e metabólicas.
É o combustível preferencial para a contração muscular
esquelética e sua depleção repercute em queda do
desempenho.
Para compreender:
•
•
•
•
•
Digestão
Absorção
Transporte
Armazenamento
Utilização
TIPOS DE CARBOIDRATOS
Carboidratos
Monossacarídios
CARBOIDRATOS
Dissacaridíos
Polissacarídos
Glicose, frutose,
Galactose
Amido,
GLICOGÊNIO
Sacarose, lactose
e maltose
Classificação
(quanto ao número de sacarídeos / açúcar)
• Monossacarídeos
•
Açúcares Fundamentais (não necessitam de qualquer alteração
para serem absorvidos)
•
Propriedades:
• solúveis em água e insolúveis em solventes orgânicos (álcool,
cetonas, éteres, etc)
• brancos e cristalinos
• maioria com saber doce
• estão ligados à produção energética.
Monossacarídeos
• O nome genérico do monossacarídeo é dado
baseado no número de carbonos mais a
terminação “ose”.
•
•
•
•
•
03
04
05
06
07
carbonos
carbonos
carbonos
carbonos
carbonos
–
–
–
–
–
trioses
tetroses
pentoses
hexoses
heptoses
Podem ser classificados ainda como aldoses ou cetoses.
EX: Frutose / Glicose
MONOSSACARÍDEO
FUNÇÃO
RIBOSE
(PENTOSE)
DESOXIRRIBOSE
(PENTOSE)
ESTRUTURAL
(RNA)
ESTRUTURAL
(DNA)
GLICOSE
(HEXOSE)
FRUTOSE
(HEXOSE)
ENERGIA
GALACTOSE
(HEXOSE)
ENERGIA
ENERGIA
Nomenclatura
• Regras
 Sufixo inicial aldo ou ceto
 Sufixo da quantidade de carbono
 Sufixo final “ose”
Nomenclatura
6
5
4
Sufixo inicial = aldo
Sufixo quantidade de carbono = hexo
Sufixo final “ose”
Aldoexose
3
2
1
GLICOSE
Dissacarídeos
• São combinações de açúcares simples que, por
hidrólise, formam duas moléculas de monossacarídeos,
iguais ou diferentes.
DISSACARÍDEO
COMPOSIÇÃO
FONTE
Maltose
Glicose + Glicose
Cereais
Sacarose
Glicose + Frutose
Cana-de-açúcar
Lactose
Glicose + Galactose
Leite
Oligossacarídeos
• São açúcares complexos que têm de 3 a 10 unidades de
monossacarídeos.
• Rafinose (açúcar do feijão e outras leguminosas) =
glicose + frutose + galactose
Polissacarídeos
• São açúcares complexos que têm mais de 10 moléculas
de monossacarídeos
POLISSACARÍDEO
FUNÇÃO E FONTE
Glicogênio
Açúcar de reserva energética de
animais e fungos
Açúcar de reserva energética de
vegetais e algas
Amido
Celulose
Função estrutural. Compõe a parede
celular das células vegetais e algas
Quitina
Função estrutural. Compõe a parede
celular de fungos e o exoesqueleto de
artrópodes
Função estrutural. Cimento celular em
células animais
Ácido hialurônico
Funções dos carboidratos
Fonte de energia
Reserva de Energia
Matéria prima para biossíntese
de outras biomoléculas
Os mais importantes
• Glicose: é a forma de açúcar que circula no
sangue e se oxida para fornecer energia. No
metabolismo humano, todos os tipos de açúcares
se transformam em glicose.
• Frutose: é o açúcar das frutas.
• Galactose: faz parte da lactose , o açúcar do leite.
Armazenamento dos carboidratos
Vegetais
AMIDO
Animais
GLICOGÊNIO
Fígado (7% do peso total)
Músculos
Glicogênio
Estrutura ramificada, permite rápida produção da
glicose em períodos de necessidade metabólica
Oxidação
 A oxidação do açúcar fornece energia para a realização
dos processos vitais dos organismos.
 A oxidação (completa) fornece CO2 e H2O.
 Cada grama fornece
independente da fonte.
aproximadamente
4
kcal,
Funções Especiais dos Carboidratos
no Tecido Corporal
1-Ação poupadora de energia:
a presença de carboidratos suficientes para satisfazer a
demanda energética impede que as proteínas e
lipídios sejam desviadas para essa proposta,
permitindo que a maior proporção de proteína seja
usada para função básica de construção de tecido.
2-Efeito anticetogênico:
a quantidade de carboidrato presente
determina como as gorduras poderiam ser
quebradas para suprir uma fonte de
energia imediata.
3- Coração:
o glicogênio é uma importante fonte emergencial de
energia contrátil.
4- Sistema Nervoso Central:
O cérebro não armazena glicose e dessa maneira
depende minuto a minuto de um suprimento de glicose
sangüínea. Uma interrupção prolongada pode causar
danos
irreversíveis
ao
cérebro.
Convulsões,
inconsciência, neuroglicopenia (afeta neurônios)
Necessidades de Carboidratos
50% a 60% das calorias totais devem ser derivadas
dos carboidratos
1 g de carboidrato fornece 4 Kcal
1 g de glicose fornece 3,41 Kcal
Necessidade mínima de carboidrato: 1mg/Kg/dia
Carboidratos 
Hiperglicemia
Glicosúria (excesso de glicose na urina)
Síntese e armazenamento de gordura, proteínas e
glicogênio
Carboidratos 
Consumo glicogênio da reserva
Consumo tecido adiposo
Consumo de proteínas
Carência
• A falta de carboidratos no organismo manifesta-se por
sintomas de fraqueza, tremores, mãos frias, nervosismo
e tonturas, o que pode levar até ao desmaio. É o que
acontece no jejum prolongado. A carência leva o
organismo a utilizar-se das gorduras e reservas do
tecido adiposo para fornecimento de energia, o que
provoca emagrecimento.
Excesso
• 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).
Glicemia
•
•
•
É a taxa de glicose no sangue.
Varia em função da nossa alimentação e nossa atividade.
Uma pessoa em situação de equilíbrio glicêmico ou homeostase
possui uma glicemia que varia, em geral, de 80 a 110 mg/dL.
•
Segundo recente sugestão da Associação Americana de Diabetes, a
glicemia normal seria de 70 a 99 mg/dL.
Hiperglicemia
•
Estimula a secreção da insulina pelo pâncreas.
•
Esse hormônio estimula as células do nosso organismo a
absorver a glicose presente no sangue.
•
Se essas células não necessitam imediatamente do açúcar
disponível, as células do fígado se responsabilizam pela
transformação da glicose, estocando-a sob a forma de
glicogênio.
Hipoglicemia
• Estimula o pâncreas a secretar outro hormônio: o
glucagon.
• O fígado transforma o glicogênio em glicose e libera a
glicose no sangue.
• A glicemia retorna, então, ao valor de referência.
Diabetes
• Quando o pâncreas pára 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 a uma doença conhecida como o
diabetes
Mecanismos de regulação
• Níveis de carboidratos no sangue são controlados
por hormônios secretados por células pancreáticas:
•
INSULINA
•
GLUCAGON
•
SOMATOSTATINA
Liberação da Insulina
• Após detectar excesso de glicose (HIPERGLICEMIA);
• Exerce três efeitos principais:
• Estimula a captação de glicose pelas células;
• Estimula a glicogênese (armazenamento da
glicose na forma de glicogênio);
• Estimula armazenamento de aa e ácidos graxos.
GLUCAGON
•
•
•
•
Efeito antagônico à insulina;
Formado pelas células  pancreáticas;
Liberado na HIPOGLICEMIA;
Atua:
• Estimulando a degradação de glicogênio hepático
e muscular;
• Estimula a mobilização de aa e ácidos graxos;
• Estimula a lipólise.
SOMATOSTATINA
• Regulação inibitória da liberação de insulina e
glucagon;
• Sintetizada pelas células delta.
DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS
Digestão e absorção de
carboidratos
Digestão: boca
• A saliva contém uma enzima que hidrolisa o amido: a
amilase salivar (ptialina), secretada pelas glândulas
parótidas.
• A amilase salivar consegue hidrolisar apenas 3 a 5 % do
total, pois age em um curto período de tempo, liberando
dextrinas
(forma de maltose).
Digestão: estômago
• A amilase salivar é rapidamente inativada em pH 4,0 ou
mais baixo, de modo que a digestão do amido iniciada na
boca, cessa rapidamente no meio ácido do estômago.
Digestão: intestino
• Duodeno: A amilase pancreática é capaz de realizar à
digestão completa do amido, transformando-o em maltose
e dextrina.
• Intestino Delgado: Temos a ação das dissacaridases
• (enzimas que hidrolisam os dissacarídeos), que estão na
borda das células intestinais.
Metabolismo do carboidrato
• Ocorre para a produção de energia
Metabolismo
Glicólise
Glicogênese
Gliconeogênese
GLICÓLISE
Glyk – doce + lysis – dissolução
Seqüência de reações que
transforma a glicose em piruvato
com a produção de uma
quantidade pequena de energia.
Glicose
ATP
1
ADP
Glicose-6-fosfato
Fase
preparatória
2
Frutose-6-fosfato
ATP
3
ADP
Frutose-1-6-bifosfato
4
Dihidroxiacetona-fosfato + Gliceraldeído-3-fosfato
2 Pi
2 NAD
2 NADH +H+
5
6
1,3-Bifosfoglicerato (2)
7
3-Fosfoglicerato (2)
2 ADP
2 ATP
8
Fase
do pagamento
2-Fosfoglicerato (2)
9
Fosfoenolpiruvato (2)
10
Piruvato (2)
2 ADP
2 ATP
50
O
NADH,
ou
dinucleotídeo
de
adenina
nicotinamida
(transportador de elétrons nas vias metabólicas):
É encontrado naturalmente em todas as células vivas do
corpo.
Como catalizador da reação celular que produz energia, o
NADH é tão importante quanto o oxigênio e a glicose na
produção de energia celular.
Quanto mais NADH disponível, mais energia é produzida na
célula.
51
Balanço Final da Glicólise
1Glicose + 2NAD+ + 2Pi  2Piruvatos + 2NADH +2H+ +2ATP + 2H2O
Vários microorganismos têm essa via como a única fonte de energia.
2 NADH, 2 ATP
Glicogênese
Processo de síntese de glicogênio no fígado e músculos, no qual
moléculas de glicose são adicionadas à cadeia do glicogênio. Este
processo é ativado pela insulina em resposta aos altos níveis de
glicose sangüínea.
A glicose sanguínea pode ser obtida de 3 fontes principais:
Dieta (nem sempre representa uma fonte segura)
Gliconeogênese (lenta)
Degradação do glicogênio = GLICOGENÓLISE
Glicogênese
• O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os
músculos quando há diminuição de glicose sanguínea
(hipoglicemia).
• O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo
consumido totalmente cerca de 24h após a última refeição.
Síntese de glicogênio
Ocorre em todos os tecidos dos animais, mas é
proeminente no fígado e músculo.
O fígado armazena o excesso de carboidratos na forma de
glicogênio para enviar, pelo sangue aos outros tecidos a
glicose quando necessário.
O músculo armazena glicose apenas para o seu uso, para
consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há
necessidade de energia rápida. No repouso, a preferência é
pelos lipídios justamente para manter a reserva de
glicogênio.
Degradação do glicogênio glicogenólise
• O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente
para obtenção de glicose para entrar nas rotas
oxidativas visando a obtenção de energia.
• A glicogenólise possui controle endócrino
• Na degradação do glicogênio se dá a retirada
repetida de unidades de glicose a partir das
extremidades não redutoras pela enzima Glicogênio
Fosforilase
Para que serve a glicogênese???
GLICONEOGÊNESE
É a via pela qual é produzida glicose a partir de
compostos não-carboidratos), sendo a maior parte
deste processo realizado no fígado (principalmente sob
condições de jejum) e uma menor parte no córtex
dos rins. Em humanos, os principais precursores
são: lactato, glicerol e aminoácidos
FÍGADO  90%
RINS  10%
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GLICONEOGÊNESE
Permite a manutenção dos níveis de
glicose no sangue, mesmo após toda
a glicose da dieta ter sido absorvida e
totalmente oxidada.
GLICONEOGÊNESE
Via metabólica importante
Alguns tecidos:
cérebro,
hemácias, medula
renal,cristalino e
córnea ocular,
testículos e
músculo em
exercício
Suprimento
contínuo
de glicose
GLICONEOGÊNESE
Transforma piruvato em glicose
Precursores não-glicídicos
• Lactato;
• Glicerol;
• Aminoácidos.
A gliconeogênese e a glicólise
são reciprocamente reguladas
a) Insulina: “sinaliza o estado alimentado”.
- inibe gliconeogênese;
- estimula síntese de glicogênio, síntese de ácidos
graxos, a glicólise e a construção de proteínas
musculares.
b) Glucagon: “resposta ao baixo nível de glicose”.
- inibe síntese de glicogênio, síntese de ácidos
graxos, a glicólise.
- estimula a quebra do glicogênio (glicogenólise), a
gliconeogênese e mobilização dos triacilgliceróis.
•Após a contração e relaxamento muscular,
como o músculo repõe seu glicogênio?
- Conversão de glicose sanguínea para
glicogênio muscular (GLICOGÊNESE
MUSCULAR).
CICLO DE CORI
• Ocorre no músculo esquelético e
nas hemácias e consiste na oxidação de
glicose em lactato, com posterior transporte
desse produto para o fígado
CONVERSÃO DE GLICOGÊNIO EM LACTATO DURANTE A
CONTRAÇÃO MUSCULAR
Ciclo de Cori