Os açúcares, são a principal fonte de energia química para os seres vivos. Como sabemos, há três classes gerais de açúcares: 1 – monossacarídeos – 1 açúcar - ( compostos formados de três a sete átomos de carbono por molécula, sendo: trioses ( 3 átomos de carbono por molécula ), tetroses ( 4 átomos de carbono por molécula ), pentoses ( 5 átomos de carbono por molécula ), hexoses ( 6 átomos de carbono por molécula ) e heptoses ( 7 átomos de carbono por molécula ). 2 – dissacarídeos – 2 açúcares – são resultantes da condensação de duas ou mais moléculas de monossacarídeos com eliminação de água. os mais comuns são: açúcar de mesa ( sacarose ), maltose e a lactose. 3 – polissacarídeos – muitos açúcares glicogênio e o amido.
Quando um monossacarídeo com cinco ou mais átomos de carbono é dissolvido em água ( como acontece nos seres vivos ), tende a assumir a conformação de um anel, no qual os elétrons do átomo de oxigênio com dupla ligação passam a ser compartilhados por dois átomos de carbono. Na glicose, o primeiro e quinto carbonos ficam ligados ao átomo de oxigênio e formam um anel de seis lados. O anel se forma através de uma reação química entre os grupos funcionais hidroxila do carbono 5 com a carbonila do carbono 1. Nesta reação, ocorre deslocamento da hidroxila do carbono 5 para o carbono 1 Ex:
glicoses
Observe que a dupla ligação da carbonila se rompe e a união ocorre entre o oxigênio do carbono 1 com o carbono 5 e a hidroxila do carbono 5 desloca-se para o carbono 1.
Os carboidratos reagem com o oxigênio e produzem dióxido de carbono e água, segundo a reação geral:
n ( CH2O ) + n O2 n CO2 + n H2O.
carboidrato
Essa reação libera energia. A energia pode ser liberada por queima, na forma de calor, como acontece na queima de combustíveis. A queima da glicose produz gás carbônico, água e 686 quilocalorias por mol de glicose queimada. Em uma célula viva, somente pequena parte da energia é convertida em calor, sendo grande parte transferida a uma forma de energia na qual permite à célula realizar trabalho ( metabolismo ).
Uma fonte principal de energia para o homem e outros vertebrados é através da glicose. Esta é uma forma pela qual o açúcar é geralmente transportado no corpo animal.
O paciente que recebe alimentação intravenosa em um hospital, está recebendo glicose dissolvida em água. Esta glicose é transportada pela corrente sangüínea para as células do corpo nas quais ocorrem as reações produtoras de energia.
A sacarose é quebrada em glicose e frutose em nosso organismo quando é usada como fonte de energia. Para tal, a reação é inversa à representada abaixo, ou seja, para a produção de sacarose, a glicose e a frutose se juntam, liberando uma molécula de água ( exemplo abaixo ). Quando a sacarose é quebrada para a obtenção de glicose, como fonte de energia, a sacarose tem que ser hidratada ( reação inversa da síntese abaixo ).
Quando há excesso de carboidratos em relação ao consumo do mesmo na produção de energia, os carboidratos são armazenados temporariamente como glicogênio, ou mais permanentemente como gorduras. Se a necessidade de energia do corpo não é atendida quando se consome um alimento, para atender as demandas energéticas necessárias ao metabolismo do corpo, o glicogênio e, depois, a gordura são quebradas para atender essa demanda. Se as moléculas introduzidas no organismo, pela alimentação, liberarem energia suficiente de calorias para a manutenção do metabolismo, o corpo não usará suas reservas e, assim, não emagrecemos.
OBS: A única base científica das anunciadas dietas de emagrecimento de grande efeito para a perda de peso, consiste em limitar a ingestão de alimentos calóricos, para que o organismo gaste suas reservas.
Quando um composto, como a glicose, é quebrado nos sistemas vivos, parte da energia é armazenada na forma de trifosfato de adenosina ( ATP ). Moléculas de ATP estão presentes em todas as células vivas e participam de quase todas as séries de reações bioquímicas.
Para entender como o ATP realiza sua função, temos de considerar sua estrutura.
O ATP possui três componentes, sendo-os: uma base nitrogenada, um açúcar de cinco carbonos ( ribose ) e um fosfato ( PO4 ) -3 .
Essa combinação de base nitrogenada, açúcar e fosfato, como segue a estrutura, :
constitui o que se chama de nucleotídeo, que se trata de uma das combinações básicas e importantes que servem a muitas finalidades na célula. Como indica o nome, o ATP ( adenosina tri-fosfato ), contém três grupos fosfato. O terceiro fosfato da molécula, pode ser removido do ATP, por hidrólise ( soma de água ), produzindo ADP ( adenosina difosfato ) e um fosfato.
ATP + H2O ADP + fosfato
Nessa reação são liberadas cerca de 7.000 calorias por mol de ATP, quantidade relativamente grande de energia. A remoção do segundo fosfato produz
AMP (adenosina-monofosfato) e libera quantidade ligeiramente maior de energia. Para indicar que estão implicadas quantidades relativamente grandes de energia química as ligações desses dois fosfatos com o resto da molécula são chamadas de ligações de alta energia.Tal nome, entretanto, pode ser capcioso, porque a energia despendida na reação não provém inteiramente dessas ligações. Os produtos dessas reações, ADP ou AMP e fosfato contêm 7.000 calorias menos que os reagentes ATP ou ADP e água. Tal diferença de energia entre reagentes e produtos é devida somente em parte à energia de ligação. Resulta também da estrutura interna das moléculas de ATP e de ADP. Cada grupo fosfato leva uma carga negativa e tende a repelir outro grupo fosfato. Na maioria das reações que ocorrem dentro de uma célula, os grupamentos fosfato terminais não são simplesmente removidos do ATP ou do ADP, mas sim transferidos para outra molécula. A quantidade de energia liberada nessas transferências é de magnitude adequada para as atividades gradativas das células vivas. (Disso deriva o corolário de que as atividades dos sistemas vivos evoluíram de maneira a tomar partida da energia extraível, por hidrólise, de ligações de alta energia do ATP e do ADP.).
O ADP (ou AMP) é em seguida recarregado, ou seja, recupera um grupo fosfato e toma-se de novo ATP. A energia para isso é obtida da oxidação de um composto de carbono. (Nas células fotossintetizantes, a energia do Sol é também usada diretamente para formar ATP a partir de ADP.) Discutiremos a formação do ATP com mais amplitude nos capítulos finais desta seção.
Consideremos um exemplo simples de troca de energia que envolve ATP.
Como já vimos, a sacarose é formada dos monossarídeos glicose e frutose. Trata-se de reação endergônica, isto é, que requer energia. A energia para a reação pode ser fornecida pelo acoplamento da síntese do açúcar com a remoção de um grupamento fosfato da molécula de ATP.
Primeiro, o grupamento fosfato do ATP é transferido para a molécula de glicose:
ATP + glicose glicose-fosfato + fosfato
Nesta reação, cerca de 7.000calorias, que se tornam disponíveis pela hidrólise do ATP, são conservadas pela transferência do grupamento fosfato para a molécula de glicose, que assim fica energizada".
A seguir, a glicose-fosfato reage com a frutose e forma sacarose:
Glicose-fosfato + frutose sacarose + fosfato
Nesta segunda etapa o grupamento fosfato é desligado da glicose e a maior parte da energia assim feita disponível (energia originalmente derivada do ATP) é usada para formar a ligação entre glicose e frutose. O fosfato livre pode ficar disponível, então, com investimento de energia, para recarregar uma molécula de ADP a ATP.
A formação da sacarose requer 5,5 quilocalorias por mol. Portanto, a maior parte da energia da ligação fosfato foi efetivamente utilizada. A molécula ATP-ADP serve de transportador universal de energia, um elo entre as reações que liberam energia, como a quebra da glicose, e reações que a requerem.
RESUMINDO TUDO, TEMOS:
A química dos organismos vivos é, essencialmente, a química de compostos de carbono. O carbono é singularmente adequado para sua posição central na
química dos sistemas vivos, pelo fato de ser o átomo mais leve capaz de formar quatro ligações covalentes. Por causa dessa capacidade, o carbono pode combinar-se com carbono e com outros átomos para formar compostos em anel ou em cadeias, estáveis e fortes, com numerosas pequenas variações de estrutura, que são refletidas em variações nas propriedades químicas. Os compostos de carbono com hidrogênio como o metano e o propano, são chamados hidrocarbonetos. Combinações de carbono, hidrogênio e oxigênio, na proporção 1 :2:1, são carboidratos. Quando compostos de carbono e hidrogênio reagem com oxigênio, como na queima, formam-se dióxido de carbono e água, e energia se desprende.
Os açúcares servem como fonte primária de energia química para os sistemas vivos. Os mais simples são os monossacarideos ( um açúcar ), como a glicose e a frutose. Os monossacarideos podem combinar-se para formar dissacarídeos ( dois açúcares''), como a sacarose, que é a forma na qual os açúcares são transportados através do corpo das plantas. Os polissacarideos (cadeias de muitos. monossacarideos), como o amido e o glicogênio, são formas de armazenamento de açúcares. Essas moléculas podem ser quebradas por hidrólise, que implica a adição de uma molécula de água.
As gorduras, que pertencem ao grupo geral dos compostos chamados lípides, são utilizadas pelos animais e por algumas plantas para armazenamento de energia alimentar a longo prazo. A molécula de gordura consiste em uma molécula de glicerol ligada a três moléculas de ácidos graxos. As gorduras são chamadas saturadas ou não saturadas segundo seus ácidos graxos tenham ou não duplas ligações. Gorduras não saturadas, que tendem a formar líquidos oleosos, são mais comumente encontradas em plantas.
Açúcares, gorduras e outras moléculas armazenadoras de energia são quebradas pela célula e consumidas para formar ATP a partir de ADP. O ATP fornece a energia para a maioria das atividades celulares que requerem energia. A molécula de ATP consiste em uma base nitrogenada(a adenina), um açúcar (a ribose), e três grupamentos fosfato. Dois dos grupos fosfato estão ligados à molécula por ligações de alta energia - ligações que desprendem quantidade relativamente maior de energia quando o fosfato terminal é transferido para outro composto. O ATP participa, como transportador de energia, na maioria das séries de reações que ocorrem nos sistemas vivos.
CARBOIDRATOS
Os carboidratos ou glicídios ( glykys = doce ) são genericamente chamados de açúcares e são importantes fornecedores de energia para as células. Muitas vezes, atuam como substâncias de reserva ( amido, nos vegetais e glicogênio, nos animais ).
A fonte primária de energia para os organismos são os carboidratos, uma vez que seu catabolismo possibilita a liberação de energia química para a formação do ATP ( adenosina trifosfato ).
Outros nomes usados para identificação dos carboidratos, são: glúcides, glícides, sacarídeos, oses, açúcares e hidratos de carbono.
Os carboidratos são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetona ou ainda substâncias que por hidrólise liberam esses compostos. Os compostos pertencentes ao grupo poliidroxialdeídos são chamados de ALDOSES ( possui os grupos álcool e aldeído ) ,
enquanto os compostos pertencentes ao grupo poliidroxicetona são chamados CETOSES (possui os grupos álcool e cetona ) .
D-gliceraldeído diidroxiacetona ( ALDOSE ) ( CETOSE )
Segundo tamanho da cadeia carbônica, os carboidratos podem ser classificados em: manossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
Monossacarídeos
São açúcares simples, que incluem compostos de três a sete átomos de carbono, não hidrosolúveis. O monossacarídeo mais abundante na natureza é o D – glicose ( possui 6 átomos de carbono ). Os monossacarídeos representam a unidade básica dos oligossacarídeos e dos polissacarídeos.
São compostos sólidos, sem cor, cristalinos, solúveis em água e a maioria possui sabor adocicado, sendo classificados em trioses, tetroses, pentoses, hexose e heptose.
Muitos monossacarídeos são encontrados em grandes quantidades na natureza, entre eles temos a glicose ( mais abundante ) e a frutose.
Alguns monossacarídeos importantes:
Pentoses
Ribose: formação dos nucleotídeos de RNA e formação do ATP.
Desoxirribose: formação dos nucleotídeos de DNA.
Ribulose; matéria prima para produção da glicose, isto é, ao se associar com o gás carbônico na fase escura da fotossíntese, forma glicose.
Hexoses
Glicose ou dextrose: fonte de energia ou combustível celular. Participa da formação da maioria dos dissacarídeos e polissacarídeos.
Glicose ou dextrose ( açúcar do sangue )
Frutose ou levulose: fonte de energia sacarose, encontrado na cana de açúcar, beterraba, mel, frutas etc.
Oligossacarídeos
São açúcares resultantes da condensação de duas ou mais moléculas de monossacarídeos com eliminação de água para cada ligação formada. Os mais comuns, são:
Sacarose
É um dissacarídeo formado pela união de dois monossacarídeos ( frutose + glicose ) através da ligação glicosídica ( C – O – C ), com liberação de água.
OBS: É chamado de açúcar de mesa e é encontrado no mel, beterraba e cana de açúcar.
Lactose
É um dissacarídeo formado pela união de dois monossacarídeos ( glicose + galactose ) através da ligação glicosídica ( C – O – C ), com liberação de água.
OBS: É encontrado no leite.
Maltose
É um dissacarídeo formado pela união de dois monossacarídeos ( glicose + glicose ) através da ligação glicosídica ( C – O – C ), com liberação de água.
OBS: É encontrado nos vegetais, cereais, beterraba e nas sementes em fase de germinação.
Rafinose
É formado pela união de 3 monossacarídeos ( galactose + glicose + frutose ) através da ligação glicosídica.
OBS: São encontrados nas leguminosas, abóboras e na beterraba.
Polissacarídeos
Os polissacarídeos são formados pela união de milhares de monossacarídeos, portanto hidrolisáveis. Muitos não são solúveis em água e não possuem sabor doce.
Desempenham duas funções biológicas muito importantes, sendo: fonte armazenadora de energia e como elemento estrutural. Temos alguns polissacarídeos de grande importância, como:
Celulose
Forma a parede celular dos vegetais e de poucos fungos aquáticos. Resiste a hidrólise ( reação com água ) no trato digestivo humano. Nos herbívoros, é digerido pela flora intestinal. Sua função está na formação estrutural das paredes secundárias do vegetal.
Glicogênio
É o principal polissacarídeo de reserva das células animais. Encontra-se depositado no fígado e no músculo. Apresentam estruturas ramificadas.
