Carboidratos, Lipídios, Ácidos Nucleicos, Proteínas e a Bioquímica Muscular

Publicado em 05/06/2005

Carboidratos - Classificação - Metabolismo: Glicólise- Glicogenólise - Glicogênese

Cabo Frio

2005

Introdução

Carboidratos

Os carboidratos (também chamados sacarídeos, glicídios, oses, hidratos de carbono ou açúcares), são definidos, quimicamente, como poli-hidróxi-cetonas (cetoses) ou poli-hidróxi-aldeídos (aldoses), ou seja, compostos orgânicos com, pelo menos três carbonos onde todos os carbonos possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária (grupamento cetônico). Possuem fórmula empírica Cn (H2O)m desde os mais simples (os monossacarídeos, onde n = m) até os maiores (com peso molecular de até milhões de daltons).

Lipídios

São substâncias caracterizadas pela baixa solubilidade em água e outros solvente polares e alta solubilidade em solventes apolares. São vulgarmente conhecidos como gorduras e suas propriedades físicas estão relacionadas com a natureza hidrófoba das suas estruturas, sendo todos sintetizados a partir da acetil-CoA.

Proteínas

É o polímero biológico, mas abundante do corpo humano. São constituídos por monômeros chamados aminoácidos. A palavra proteína deriva do grego proteios, que significa de sua importância.

Ácidos nucléicos

Ácidos Nucleicos: Ácido Desoxirribonucléico (DNA) e Ácido Ribonucléico (RNA)

Importância do ácido desoxirribonucléico (DNA), do ácido ribonucléico (RNA) e do trifosfato de adenosina (ATP). Os ácidos nucleicos são moléculas orgânicas gigantes contendo carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e fósforo. Existem dois tipos principais: o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA).
As estruturas fundamentais dos ácidos nucleicos são os nucleotídeos. Uma molécula de DNA é uma cadeia composta de unidades de nucleotídeos repetidas. Cada nucleotídeo do DNA consiste de três partes básicas os nucleotídeos são as estruturas fundamentais dos ácidos nucléicos.
  
Bioqumica do músculo

A maquinaria contrátil da fibra muscular está formada por cadeias protéicas que se deslizam para encurtar a fibra muscular. Entre elas há a miosina e a actina, que constituem os filamentos grossos e finos, respectivamente. Quando um impulso chega através de uma fibra nervosa, o músculo se contrai.


Carboidratos

Os carboidratos mais simples são denominados monossacarídeos, possuindo pelo menos um átomo de carbono assimétrico que caracteriza a região denominada centro quiral, pois fornece isômeros ópticos. Possuem de 3 a 8 carbonos, sendo denominado, respectivamente, trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses e octoses.

Os monossacarídeos de ocorrência natural mais comum, como a ribose (5C), glicose (6C), frutose (6C) e manose (6C), existem como hemiacetais de cadeia cíclica (e não na forma linear), quer na formas de furanose (um anel de 5 elementos, menos estável) ou de piranose (um anel de 6 elementos, mais estável).

Esta forma cíclica (hemiacetal) resulta da reação intramolecular entre o grupamento funcional (C1 nas aldoses e C2 nas cetoses) e um dos carbonos hidroxilados do restante da molécula (C4 na furanose e C5 na piranose), ocorrendo nas formas isoméricas? ?e (cis ou trans), conforme a posição da hidroxila do C2 em relação à hidroxila do C1. Tais formas são interconvertidas através do fenômeno da mutarrotação.

Os carboidratos formam compostos pela união de duas ou mais moléculas de monossacarídeos, sendo classificados como DISSACARÍDEOS, OLIGOSSACARÍDEOS e POLISSACARÍDEOS. Nesses compostos, quando o carbono C1 apresenta a hidroxila livre (ou seja, não está formando ligação entre os monossacarídeos) o carboidrato apresenta poder redutor quando aquecido. Esta característica é utilizada, freqüentemente, em reações de identificação.

Monossacarídeos

São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as outras classes.

Quimicamente --> São polihidroxialdeídos (ou aldoses) - ou polihidroxicetonas (ou cetoses), sendo os mais simples monossacarídeos compostos com no mínimo 3 carbonos:

- O Gliceraldeído
- A Dihidroxicetona

Feita exceção à dihidroxicetona, todos os outros monossacarídeos - e por extensão, todos os outros carboidratos - possuem centros de assimetria (ou quirais), e fazem isomeria óptica. A classificação dos monossacarídeos também pode ser baseada no número de carbonos de suas moléculas; assim sendo, as TRIOSES são os monossacarídeos mais simples, seguidos das TETROSES, PENTOSES, HEXOSES, HEPTOSES, etc.

Destes, os mais importantes são as Pentoses e as Hexoses.

As pentoses mais importantes são:

  • Ribose
  • Arabinose
  • Xilose

As hexoses mais importantes são:

  • Glicose
  • Galactose
  • Manose
  • Frutose

Monossacarídeos em Solução Aquosa

Os monossacarídeos em solução aquosa estão presentes na sua forma aberta em uma proporção de apenas 0,02%.

O restante das moléculas está ciclizada na forma de um anel hemiacetal de 5 ou de 6 vértices.

O anel de 5 vértices é chamado de anel furanosídico.

O anel de 6 vértices é chamado de anel piranosídico.

Na estrutura do anel, o carbono onde ocorre a formação do hemiacetal é denominado "Carbono Anomérico", e sua hidroxila pode assumir 2 formas:

  • Alfa --> Quando ela fica para baixo do plano do anel
  • Beta --> Quando ela fica para cima do plano do anel

A interconversão entre estas formas é dinâmica e denomina-se Mutarrotação

Metabolismo

Após a absorção dos carboidratos nos intestinos, a veia porta hepática fornece ao fígado uma quantidade enorme de glicose que vai ser liberada para o sangue e suprir as necessidades energéticas de todas as células do organismo.

As concentrações normais de glicose plasmática (glicemia) situam-se em torno de 70 - 110 mg/dl, sendo que situações de hipergicemia tornam o sangue concentrado alterando os mecanismos de troca da água do LIC com o LEC, além de ter efeitos degenerativos no SNC. Sendo assim, um sistema hormonal apurado entra em ação para evitar que o aporte sangüíneo de glicose exceda os limites de normalidade.

Os hormônios pancreáticos insulina e glucagon possuem ação regulatória sobre a glicemia plasmática. Não são os únicos envolvidos no metabolismo dos carboidratos (os hormônios sexuais, epinefrina, glicocorticóides, tireoidianos, GH e outros também têm influenciam a glicemia), porém, sem dúvida, são os mais importantes.

A insulina é produzida nas células ? das ilhotas de Langerhans e é armazenada em vesículas do Aparelho e Golgi em uma forma inativa (pró-insulina). Nessas células existem receptores celulares que detectam níveis de glicose plasmáticos (hiperglicemia) após uma alimentação rica em carboidratos. Há a ativação da insulina com a retirada do peptídeo C de ligação, com a liberação da insulina na circulação sangüínea. Como efeito imediato, a insulina possui três efeitos principais:

1. Estimula a captação de glicose pelas células (com exceção dos neurônios e hepatócitos);

2. Estimula o armazenamento de glicogênio hepático e muscular (glicogênese)

3. Estimula o armazenamento de aminoácidos (fígado e músculos) e ácidos graxos (adipócitos).

Como resultado dessas ações, há a queda gradual da glicemia (hipoglicemia) que estimula as células ?-pancreáticas a liberar o glucagon. Este hormônio possui ação antagônica à insulina, com três efeitos básicos:

1. Estimula a mobilização dos depósitos de aminoácidos e ácidos graxos;

2. Estimula a glicogenólise

3. Estimula a neoglicogênse.

Esses efeitos hiperglicemiantes possibilitam nova ação insulínica, o que deixa a glicemia de um indivíduo normal em torno dos níveis normais de 70 - 110 mg/dl.

A captação de glicose pela célula se dá pelo encaixe da insulina com o receptor celular para insulina. Esse complexo sofre endocitose, permitindo a entrada de glicose, eletrólitos e água para a célula; a glicose é metabolizada (através da glicólise e Ciclo de Krebs), a insulina degradada por enzimas intracelulares e o receptor é regenerado, reiniciando o processo.

Quanto mais complexo insulina/receptor é endocitado, mais glicose entra na célula, até que o plasma fique hipoglicêmico. Esta hipoglicemia, entretanto, não é imediata, pois a regeneração do receptor é limitante da entrada de glicose na célula, de forma a possibilitar somente a quantidade de glicose necessária evitando, assim, o excesso glicose intracelular.

Nos músculos, a glicose em excesso é convertida em glicogênio, assim como a glicose que retorna ao fígado.

A grande maioria das células do organismo é dependente da insulina para captar glicose (o neurônio e os hepatócitos são exceções, pois não tem receptores para insulina, sendo a glicose absorvidos por difusão).

A deficiência na produção ou ausência total de insulina ou dos receptores caracteriza uma das doenças metabólicas mais comuns: o diabetes mellitus.

Representação esquemática da captação de glicose. A) a insulina é liberada pelo estímulo hiperglicêmico e forma um complexo insulina/receptor. B) a célula endocita o complexo e possibilita a entrada de glicose para ser metabolizada. C) O receptor é regenerado, a insulina degradada intracelularmente e o processo reinicia levando a queda da glicemia plasmática.

Glicólise

A glicose é o principal substrato para as reações energéticas, sendo a glicólise o principal processo de utilização energética da glicose, presente em todos os seres vivos, desde a mais antiga e simples bactéria até o mais recente e complexo organismo multicelular. A glicólise, entretanto, é um processo essencialmente anaeróbico, com o metabolismo aeróbico produzindo quase vinte vezes mais energia para os processos metabólicos intracelulares. Desta forma, o ciclo de Krebs e a Cadeia respiratória correspondem à seqüência natural do metabolismo da glicose e dos demais compostos energéticos (ácidos graxos e aminoácidos).

 A glicólise, também conhecida como via de Ebden-Meyerhof, é a primeira via metabólica da molécula de glicose e outras hexoses. Todos os seres vivos (a exceção dos vírus) realizam, invariavelmente, a glicólise seja em condições de aerobiose ou de anaerobiose, com as enzimas glicolíticas presente no citoplasma.

Primariamente, a glicólise é um processo anaeróbio onde se observa a formação de um produto final estável (lactato) e em condições de aerobiose, o metabolismo da glicose prossegue com as demais vias produtoras de energia (ciclo de Krebs e cadeia respiratória), mas somente se a célula possuir mitocôndrias funcionais, uma vez que esses processos são todos intramitocondriais.

A glicólise ocorre em uma seqüência enzimática de 11 reações, divididas em duas fases: a primeira fase vai até a formação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato caracteriza-se como uma fase de gasto energético de 2 ATPs nas duas fosforilações que ocorrem nesta fase; a segunda fase caracteriza-se pela produção energética de 4 ATPs em reações oxidativas enzimáticas independentes de oxigênio, utilizando o NADH como transportador de hidrogênios da reação de desidrogenação que ocorre. O rendimento energético líquido final do metabolismo anaeróbio da glicose, portanto é de somente 2ATPs.

Em condições de aerobiose, porém, o piruvato não é reduzido e sim oxidado nas mitocôndrias pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase (também chamado piruvato-descarboxilase) havendo a formação de acetil-CoA e a liberação de uma molécula de CO2 por cada piruvato oxidado. É formado, também, um NADH na reação de desidrogenação, indo para a cadeia respiratória, uma vez que já está dentro das mitocôndrias.

É importante observar que, sendo oxidado o piruvato, o NADH (produzido na glicólise) que seria utilizado para sua redução, é poupado o que possibilita que os elétrons por ele transportado, possam penetrar na mitocôndrias e convertidos em ATP, em última análise, na cadeia respiratória.

A primeira fase da glicólise é uma fase de gasto energético onde os produtos formados são mais energéticos que a glicose. A segunda fase, resgata a energia investida e libera parte da energia contida na molécula de glicose.

As reações irreversíveis impedem a reversão do processo e a liberação de glicose para o meio extra-celular. A neoglicogênese precisará "diblar" essas reações irreversíveis para gerar glicose. As enzimas desta via metabólica permitirão justamente nessa reversibilidade.

Glicogênese

Corresponde a síntese de glicogênio que ocorre no fígado e músculos (os músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio do que o fígado em razão de sua grande massa).

O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos quando há a diminuição da glicose sangüínea (hipoglicemia).

A primeira reação do processo glicolítico é a formação de glicose-6-fosfato (G6P) a partir da fosforilação da glicose. A insulina induz a formação de glicose-1-fosfato pela ação da enzima fosfoglicomutase que isomerisa a G6P. A partir daí, há a incorporação da uridina-tri-fosfato (UTP) que proporciona a ligação entre o C1 de uma molécula com o C4 de outra ligação (catalisada pela enzima glicogênio sintase), formando uma maltose inicial que logo será acrescida de outras, formando um polímero (1- 4). A ramificação da cadeia ocorre pela ação da enzima ramificadora (amido-1-4,1-6-transglucosidase) que transfere cadeias inteiras para um C6, formando ligações ?(1- 6).

O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição.

Glicogenólise

Quando há a necessidade de glicose, o glicogênio é mobilizado a partir de uma seqüência de reações que não são o inverso da glicogênese, mas uma via metabólica complexa que se inicia a partir de estímulos hormonais reflexos da hipoglicemia (p.ex.: glucagon, adrenalina, glicocorticóides). Esses estímulos possuem como segundo mensageiro o AMP cíclico (AMPc), que é formado a partir do ATP sob ação da enzima adenilato-ciclase (inativa até que haja o estímulo hormonal).

O AMPc ativa a enzima fosforilase-quinase-b em fosforilase-quinase-a, que por sua vez retira uma molécula de glicose do glicogênio, na forma de glicose-1-fosfato, liberando-a para a glicólise em uma reação que utiliza a mesma enzima que inicia a glicogênese (fosfoglicomutase). O aumento do metabolismo energético faz com que cesse os estímulos hormonais, inibindo a glicogenólise. O AMPc é degradado pela enzima fosfodiesterase, sendo que hormônios, como a insulina, aumentam a atividade desta enzima, induzindo o bloqueio da glicogenólise.


Lipídios

Muitas classificações são propostas dependendo do ponto de vista, se, químicas ou biológicas. Desta forma, encontram-se na literatura especializada, várias formas de organizar os lipídios de acordo com a abordagem, o que pode complicar a compreensão do assunto. Entretanto, todas as classificações propostas baseiam-se em características comuns às diversas moléculas de lipídios existentes na natureza, sendo apenas uma forma didática de agrupá-las. Assim sendo, vamos agrupar os lipídios em dois grandes grupos para melhor entendê-los: aqueles que possuem ÁCIDOS GRAXOS em sua composição e aqueles que não possuem. Os lipídios com ácidos graxos em sua composição são saponificáveis, pois reagem com bases formando sabões. São as biomoléculas mais energéticas, fornecendo acetil-coA para o ciclo de Krebs.

1) Acilgliceróis (glicerídeos): compostos por 1 a 3 moléculas de ácidos graxos estereficado ao glicerol, formando mono, di ou tri-acil-gliceróis (mono, di ou triglicerídeos.

2) Ceras: ácidos graxos de 16 a 30C e álcool mono-hidroxilíco de 18 a 30C.

3) Fosfolipídios: ácidos graxos + fosfato

4) Esfingolipídios: ácido graxo + esfingosina

5) Glicolipídios: ácido graxo + glicerol + açúcar

Os lipídios que não contêm ácidos graxos não são saponificáveis. As vitaminas lipossolúveis e o colesterol são os principais representantes destes lipídios que não energéticos porém desempenham funções fundamentais no metabolismo.

É esse o conteúdo que você precisa?
Faça seu login e saiba como ver o trabalho completo

O Zé Moleza facilita sua vida acadêmica ajudando você em suas pesquisas, e a economizar o seu tempo e o seu dinheiro nos seus trabalhos de faculdade. São mais de 26144 pesquisa acadêmicas entre elas, monografia, temas de monografias, TCC, modelos de monografias, trabalhos de universidades, resenha, Paper, Ensaio, Bibliografia, Trabalhos Escolares.

Dicas de como fazer: Capa de Monografia, capa de TCC, Regras da ABNT, como fazer monografia, como fazer Projeto Final, como fazer seminário, como fazer capas, referências bibliográficas, modelo de monografia.

O Zé Moleza NÃO faz a venda de monografia e É TOTALMENTE CONTRA a compra de monografia pronta e trabalhos prontos. O Zé Moleza NÃO auxilia a quem compra monografia, NÃO apóia a quem quer comprar Trabalhos Prontos, e NÃO APROVA a quem quer comprar TCC prontos, dando dicas de formatação, regras da ABNT, dando sugestões de temas para monografia, resumo de livros, projeto de pesquisa, projeto de mestrado, projeto de pós-graduação, trabalhos acadêmicos, incentivando o usuário a desenvolver por conta própria sua monografia.