CARBOIDRATOS
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza, apresentam como fórmula geral: [C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato", ou "hidratos de carbono" e são moléculas que desempenham uma ampla variedade de funções, entre elas:
- Fonte de energia; - Reserva de energia; - Estrutural;
- Matérias-prima para a biossíntese de outras biomoléculas.
Na biosfera, há provavelmente mais carboidratos do que todas as outras matérias orgânicas juntas, graças à grande abundância, no reino vegetal, de dois polímeros da D-glucose, o amido e a celulose.
O carboidrato é a única fonte de energia aceita pelo cérebro, importante para o funcionamento do coração e todo sistema nervoso.
O corpo armazena carboidratos em três lugares: fígado (300 a 400g), músculo (glicogênio) e sangue (glicose). Os carboidratos evitam que nossos músculos sejam digeridos para produção de energia, por isso se sua dieta for baixa em carboidratos, o corpo faz canibalismo muscular. São classificados de acordo com o número de moléculas em sua constituição como monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
- Monossacarídeos: são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) na proporção 1: 2: 1, respectivamente, apresentando a fórmula geral (CH2O) n, em
que “n” pode variar de 3 a 7. O nome genérico do monossacarídeo está relacionado com o valor de
n, portanto, n = 3 trioses; n = 4 tetroses; n = 5 pentoses; n = 6 hexoses e n = 7 heptoses. São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as outras classes.
O mais abundante é o açúcar de seis carbonos D-glucose; é o monossacarídeo fundamental de onde muitos são derivados. A D-glucose é o principal combustível para a maioria dos organismos e o monômero primário básico dos polissacarídeos mais abundantes, tais como o amido e a celulose.
- Oligossacarídeos: são moléculas orgânicas formadas pela união de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos. Os oligossacarídeos mais importantes biologicamente são os dissacarídeos. Os dissacarídeos, como a sacarose, maltose e lactose são formados pela união de dois monossacarídeos
Reações de Síntese e Hidrólise de um Dissacarídeo: Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas em suas unidades formadoras (monossacarídeos) para serem absorvidas nas microvilosidades intestinais e aí então chegarem até as células, via corrente sangüínea.
Pode-se observar em azule verdevê-se as extremidades hemicetais da α-Dglicose e da ß-D-glicose participando da ligação glicosídica acetal (em laranja) para a formação da maltose. Depois da ligação glicosídica estabelecida ainda resta uma extremidade hemicetal livre, indicando que a maltose é um açúcar redutor.
Os polissacarídeos podem ser divididos em dois tipos, sendo estes os homopolissacarídeos e os heteropolissacarídeos.
HOMOPOLISSACARÍDEOS
Os polissacarídeos desta classe contêm apenas um único tipo de monômero.
- Amido: é um homopolissacarídeo depositado nos cloroplastos das células vegetais como grânulos insolúveis. É a forma de armazenamento de glicose nas plantas e é empregado como combustível pelas células do organismo. É o componente mais abundante da maioria dos alimentos, sendo responsável pelas propriedades tecnológicas que caracterizam grande parte dos produtos processados.
AMIDO
A definição do amido como um carboidrato nutricionalmente disponível é baseada na suposição de que suas macromoléculas formadoras, amilose e amilopectina, sejam facilmente hidrolisadas no trato intestinal, produzindo carboidratos de baixo peso molecular. Entretanto a origem e as características do amido, bem como as condições de processamento a que são submetidos os produtos amiláceos, são de grande importância na alteração das taxas de hidrólise in vivo e in vitro.
- Amilopectina. É uma estrutura altamente ramificada formada por resíduos de α−D−glicose unidos por ligações glicosídicas α(1→4), mas, também, por várias ligações α(1→6) nos pontos de ramificação, que ocorrem entre cada 24-30 resíduos. Esses polímeros têm tantas extremidades não-redutoras quantas ramificações, porém apenas uma extremidade redutora.
Alguns polissacarídeos, como a celulose são formados por cadeias lineares; outros, como glicogênio, são ramificadas. Ambos glicogênio e celulose consistem de unidades de D-glicose, mas diferem no tipo de ligação glicosídica e, conseqüentemente, têm propriedades e funções muito diferentes.
- Glicogênio: é um polissacarídeo formado por milhares de unidades de glicose e, como todo polissacarídeo, não apresenta sabor adocicado. Dessa forma, o glicogênio é uma macromolécula que quimicamente é considerada como um polímero formado pela associação de monômeros de glicose. É a mais importante forma de polissacarídeo de reserva da glicose das células animais.
GLICOGÊNIO
Fórmula estrutural do Glicogênio
- Celulose: a celulose (C6H1005)n é um polímero de cadeia longa composto de um só monômero (glicose), classificado como polissacarídeo ou carboidrato, formado por uma seqüência linear de unidades de D−glicose unida por ligações glicosídicas β(1→4). É um dos principais constituintes das paredes celulares das plantas (cerca de 33% do peso da planta), em combinação com a lignina, com hemicelulose e pectina e não é digerível pelo homem, constituindo uma fibra dietética. Alguns animais, particularmente os ruminantes, podem digerir celulose com a ajuda de microrganismos simbióticos.
CELULOSE
Fórmula estrutural da Celulose
A celulose tem uma estrutura linear, fibrosa e húmida, na qual se estabelecem múltiplas ligações de hidrogênio entre os grupos hidroxilas das distintas cadeias juntapostas de glicose, fazendo-as impenetráveis a água e, portanto, insolúveis, originando fibras compactas que constituem a parede celular dos vegetais.
Os vertebrados não têm celulases e, portanto, não podem hidrolisar as ligações β(1→4) da celulose presentes na madeira e fibras vegetais. Entretanto, alguns herbívoros contêm microrganismos produtores de celulases, razão pela qual podem digerir celulose.
- Quitina: é o principal componente estrutural do exoesqueleto de invertebrados como insetos e crustáceos. A quitina é constituída de resíduos de N−acetilglicosamina em ligações β(1→4) e forma longas cadeias retas que exerce papel estrutural. Se diferencia quimicamente da celulose quanto ao substituinte em C2, que é um grupamento amina acetilado em lugar de uma hidroxila.
HETEROPOLISSACARÍDEOS
- Glicosaminoglicanos (GAG): são polissacarídeos lineares constituídos por resíduos repetitivos de dissacarídeos de ácido urônico (geralmente o ácido D−glicurônico ou o ácido L−idurônico) e de
N−acetilglicosamina ou N−acetilgalactosamina. Em alguns glicosaminoglicanos uma ou mais das
hidroxilas do açúcar aminado estão esterificadas com sulfatos. Os grupos carboxilato e os grupos sulfato contribuem para a alta densidade de cargas negativas dos glicosaminoglicanos. Tanto a carga elétrica como a estrutura macromolecular, colabora para o seu papel biológico de lubrificar e manter tecido conjuntivo. Esses compostos formam soluções de alta viscosidade e elasticidade pela absorção de grandes quantidades de água. Atuam assim, na estabilização e suporte dos elementos fibrosos e celulares dos tecidos, também como contribuem na manutenção do equilíbrio da água e sal do organismo.
Na síntese dos glicosaminoglicanos, os grupos sulfato são introduzidos em posições específicas da cadeia polissacarídica por um doador de sulfato ativo, o 3´−fosfoadenosilfosfosulfato (PAPS) em reação catalisada por sulfotransferases. Os glicosaminoglicanos estão presentes nos espaços extracelulares como uma matriz gelatinosa que embebem o colágeno e outras proteínas, particularmente nos tecidos conjuntivos (cartilagens, tendões, pele, parede de vasos sangüíneos). O glicosaminoglicano heparina não está presente no tecido conjuntivo, mas ocorre como grânulos nas células das paredes arteriais e tem função anticoagulante – inibe a coagulação evitando a formação de coágulos.
Várias enfermidades genéticas denominadas mucopolissacaridoses são causadas por defeitos no metabolismo dos glicosaminoglicanos. As desordens são caracterizadas pelo acúmulo nos tecidos e a excreção na urina de produtos oligossacarídicos derivados do seu desdobramento incompleto, devido a deficiência de uma ou mais hidrolases lisossomais.
• Bactérias gram−positivas, ex.: Staphylococcus aureus, possuem parede celular espessa (~25 nm) formada por várias camadas de peptídeoglicanos que envolvem a sua membrana plasmática.
• Bactérias gram−negativas, ex.: Escherichia coli, possuem uma parede celular fina (~2−3 nm) consistindo de uma única camada de peptídeoglicano inserida entre membranas lipídicas interna e externa. Essa estrutura é responsável pela maior resistência das bactérias gram-negativas aos antibióticos.
A estrutura polimérica dos peptídeosglicanos é composta de cadeias lineares
N−acetil−D−glicosamina (GlcNAc) e de ácido N−acetilmurâmico (MurNAc) alternadas, unidos por
