CHO - aula vet parte 1 2011 1

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CARBOIDRATOS
(Parte 1)
BROMATOLOGIA ANIMAL
Prof. Adj. José Laerte Nörnberg
DTCA-NIDAL/CCR/UFSM
Carboidratos
I. Introdução
A. Contém somente 3 elementos químicos
1. Carbono
2. Hidrogênio
3. Oxigênio
B. C:H:O na proporção de 1:2:1 
1. Glicose = C6H12O6
C. Principal fonte energética da alimentação animal
1. Amido (concentrados) ou Celulose (volumosos)
D. Correspondem de 60-80% da dieta
E. Animais <1% CHO (glicogênio)
1. Não há armazenamento de CHO 
Carboidratos
F. Fontes principais: 
a. Açúcares simples– glicose, frutose
b. Amido – polímero de unidades de glicose
c. Celulose – polímero de unidades de glicose
d. Sacarose – glicose + frutose
e. Lactose – glicose + galactose
G. Fotossíntese é responsável pela produção de CHO nas plantas
6 CO2 + 6 H2O + Energia (686 kcal -Solar) C6H12O6 + O2
Carboidratos
II. Classificação dos CHOs
A. Número de átomos de carbono por molécula de CHO
1. Trioses – 3 átomos de carbono (C3H6O3)
2. Tetroses – 4 carbonos (C4H8O4)
3. Pentoses – 5 carbonos (C5H10O5)
4. Hexoses – 6 carbonos (C6H12O6)
5. Heptoses – 7 carbonos (C7H14O7)
B. Número de moléculas
1. Monossacarídeos – 1 molécula
2. Dissacarídeos – 2 moléculas
3. Trissacarídeos – 3 moléculas
4. Oligossacarídeos – 3-10 moléculas
5. Polissacarídeos - > 10 moléculas
Monossacarídeos
C. Monossacarídeos
1. Formas mais simples
2. Formados por 3 a 7 carbonos
3.Mais comuns: glicose, galactose, manose, xilose, 
arabinose, frutose, ramnose, ác. glicurônico, ác. 
galacturônico
Monossacarídeos
C. Monossacarídeos
1. Trioses – 3 carbonos
a. Gliceraldeído (aldose)
3 C, 6 H, 3O2
b. Dihidroxiacetona (cetose)
3 C, 6 H, 2 O2
Metabólitos intermediários importantes no metabolismo da glicose
H
H
H
C
C
C
H
O
OH
OH
H
H
H
H
C
C
C
H
OH
O
H
2. Pentoses
a. Monossacarídeo com 5 átomos de carbono
b. Frutas
c. Exemplos
1. Ribose
» Componente de ATP, ADP, AMP, RNA
Monossacarídeos
2. Pentose (cont…)
2. Xilose
1. 5 carbonos
2. Encontrado em plantas lenhosas
3. Fenos, palhas, cascas, espigas de milho
4. Componente da hemicelulose
3. Arabinose
1. Encontrada em plantas ricas em gomas
2. Componente da hemicelulose
Monossacarídeos
3. Hexoses
a. Açúcares com 6 carbonos
1. α - D- Glicose
a. Principal fonte de energia da maioria dos não-ruminantes
b. Polímeros de glicose bem digeridos pelos animais (amido)
alfa
Monossacarídeos
Monossacarídeos
2. β – D – glucose 
a. Composição idêntica a alfa – D – glucose 
b. Polímero = celulose
beta
Monossacarídeos
OH3. β – D – galactose
a. Açúcar do leite
b. Constituínte da lactose
4. β – D - frutose
a. Açúcar nas frutas, melaço e mel
b. Componente da sacarose
c. Mais doce de todos CHOs
Dissacarídeos
D. Dissacarídeos
1. Dois monossacarídeos ligados
2. Quando forma-se a ligação: libera H2O 
Dissacarídeos
II. Dissacarídeos comuns
A. Sacarose
1. .
2. Uma α-D-glucose + β-D-fructose
3. Comumente chamada de açúcar
4. Rapidamente e facilmente digerida
5. Serve como fonte imediata de energia
6. Presente em: beterraba açúcareira, cana de açúcar, melaço
7. Sacarase – produzida no intestino
sacarose
Dissacarídeos
B. Lactose
1. .
2. β -D-Galactose + β -D-Glucose
3. Unida por ligação β-1,4
4. Açúcar do leite
5. Fácil digestão, exceto por aves
6. Leite é a base das dietas de mamíferos jovens
7. Lactase – produzida no intestino
lactose
Dissacarídeos
C. Maltose
1. .
2. α -D-Glucose + α -D-Glucose
3. Unidas por ligação alfa 1,4 
4. Derivada da digestão do amido
5. Maltase – produzida no intestino
maltose
Dissacarídeos
D. Celobiose
1. .
2. β -D-Glucose + β -D-Glucose
3. Ligação é β-1, 4 
4. Mamíferos não produzem enzima para hidrólise
5. Necessário ação de enzimas dos MO 
6. Ligação da molécula de celulose
celobiose
Carboidratos
III. Oligossacarídeos
a. De 2 a 10 monômeros
b. Ocorrem naturalmente ou resultam de hidrólise
c. Muitos são solúveis em água e fluídos biológicos
d. Muitos são indigestíveis pelos animais mas
degradáveis pela microbiota do TGI
e. Ação Prebiótica
f. Flatulência: rafinose e estaquiose
Carboidratos
IV. Polissacarídeos
a. Peso molecular relativamente elevado (+ de 10 monômeros)
b. Classificação:
– Homo ou Heterossacarídeos
– Não estruturais e Estruturais
c. Não estruturais
– Amido
– Inulina
d. Estruturais
– Celulose
– Hemicelulose (xilanas, ß–glicanas, xiloglicanas, mananas)
– Substâncias pécticas (ác.galacturônico e ramnose) 
Polissacarídeos
1. Amido
a. Principal reserva de energia das plantas
b. Presente em grãos de cereais, tubérculos, etc…
c. Boa fonte de glicose
d. Formas do amido
1. Amilose
2. Amilopectina
1. Amilose
a. 25-30% do amido está nesta forma 
b. Solúvel em H2O quente
c. Cadeia de α-D-glicose com α-1,4-ligações
d. Hidrolizada pela amilase
Amido
Amido
2. Amilopectina
a. 70-75% do amido existe nesta forma
b. Insolúvel em H2O
c. Cadeia linear de glicose com α– 1, 4 – ligações
d. Também, cadeia ramificada com α– 1, 6 – ligações
e. Ambas ligações podem ser digeridas por enzimas
produzidas pelos animais
G - G - G - G - G - G - G - G - G - G - G
G - G - G - G - G - G - G - G - G - G - G
Amilose
α 1,6α 1,4
Amilopectina
Polissacarídeos
3. Glicogênio
a. Forma de reserva de glicose no corpo
b. Semelhante a amilopectina 
c. Encontrado no fígado e músculos
d. Solúvel em H2O
e. Baixa reserva de CHO – esgotamento rápido
Polissacarídeos
4. Celulose
a. Principal CHO presente nas plantas
• Composto orgânico mais abundante na natureza
celulose
Polissacarídeos
4. Celulose (cont…)
1. Principal componente estrutural da parede celular das plantas
• Forma esqueleto das plantas
• Fibra ou porção dura de talos, folhas e raízes
2. Composta de unidades de glicose com ligações beta 1,4
3. Mamíferos não produzem enzimas para hidrólise
4. Somente enzimas de microrganismos (celulase) podem digerir
G - G - G - G - G - G - G - G - G - G - G
Beta 1,4 lingações
4. Lignina
1. Não é um carboidrato
2. Encontra-se associada com os CHO’s nas plantas
3. Indigestível por animais e maioria dos microrganismos
4. Conteúdo nas plantas aumenta com a maturidade
5. Com o aumento de lignina- digestibilidade diminui
Polissacarídeos
[
L
i
g
n
i
n
a
]
[Lignina]
D
i
g
e
s
t
i
b
i
l
i
d
a
d
e
,
 
%
α -D-glicoseFrutose α-D-glicose Galactose β-D-glicose β-D-glicose
Sacarose Maltose Lactose Celobiose
Maltose(n) Celobiose(n)
Amilose Celulose
Amilopectina
Isomaltose(n) (α-dextrina limite)
Isomaltose
α 1,6
G - G - G - G - G - G - G - G - G - G - G
G - G - G - G - G - G - G - G - G - G - G
Maltose Isomaltose(α-dextrina limite)
Carboidratos - Digestão
Não – Ruminantes
A. Bôca
1. Mastigação
2. Saliva
3. Amilase salivar
1. α-1, 4 ligações
a. Hidrólise parcial
Carboidratos - Digestão
A. Estômago
1. Baixo pH – desnatura amilase
2. Acidez e umidade ajuda a romper ligações de H
3. Não há enzimas para hidrólise de CHOs
B. Intestino
1. Duodeno (lúmen)
a. Pâncreas
1. Suco pancreático – NaHCO3
2. Presença de CHOs no lúmen estimula liberação da
amilase pancreática
Carboidratos - Digestão
b) Ação da Amilase
1. Hidroliza ligações α -1,4 
Amilose Maltose
Amilopectina Maltose + isomaltose (dextrina)
2. Hidrólise do amido resulta:
a. Maltose
b. Isomaltose (dextrina)
c. Glicose
Carboidratos - Digestão
3. CHOs não hidrolizados por amilase:
a. Celulose
b. Hemicelulose
c. Lactose
d. Sacarose
e. Maltose
Carboidratos - Digestão
2. Células da mucosa duodenal
– Completam a digestão dos CHOs
a. Responsáveis pela hidrólise final dos CHOs
b. Enzimas produzidas nas células da mucosa duodenal 
c. Enzimas :
– Lactose Glucose + Galactose
– Sacarose Glucose + Frutose
– Maltose Glucose + Glucose
– Isomaltose Glucose + Glucose
Lactase
Sacarase
Maltase
Isomaltase
Carboidratos - Digestão
3. Jejuno e íleo
a.Diminui a hidrólise
b.Absorção
4. Ceco e Cólon
a. Resíduos da digestão
a.Fibra
b. CHO solúveis (ENN-SDN) indigeridos
b. Fermentação
c. Absorção de água e de AGV’s
Carboidratos - Digestão
D. Absorção dos CHOs
1. Intestino - borda em escôva
a. Difusão passiva
– Alto para baixo [C] gradiente
– Sem gasto energético
b. Transporte ativo
– Ocorre somente com monossacarídeos
– Acoplado com transporte de Na para fora da célula
– Competição entre açúcares pelo sistema de transporte
Carboidratos - Digestão
2. Taxa relativa de absorção
a. Transporte ativo
• Galactose >> glucose
2. Difusão passiva
• Frutose >> manose >> xilose >> arabinose
Sacarose
Frutose Glicose
F + G G + Na
G Na
G Na
Glicose Na
ATP
ADP
Na
SacaraseDuodeno
Lúmen
Borda em escôva
Membrana celular
Frutose
Difusão
Passiva
Transporte
Ativo
Citoplasma
a. Alta [C] de glicose
b. Baixa [C] de Na
Citoplasma
Digestão no Rúmen
A. Primeira etapa na digestão dos CHO’s
Amido Celulose Hemicelulose
Mono e Di- Pentoses
sacarídeos
GLiCOSE MOs
Digestão no Rúmen
B. Fermentação
1. Amido e Celulose C6H1206
2. C6H1206 AGVs + CO2 + CH4
MOs
Celulase
Amilase
MOs
Digestão: Ruminantes
C. Digestão no intestino delgado
1. Similar aos não-ruminantes
2. CHOs - Digestão
Amido Maltose glicose
Sacarose glicose + frutose
Lactose glucose + galactose
Amilase Maltase
Sacarase
Lactase
MO
Amilase
Celulase
MO
D. Fermentação no IG
1. Similar ao rúmen
2. CHOs não digeridos
Amido/celulose Glicose AGV's
CHO - Digestão nos Eqüinos
A. Combinação de não-ruminante e ruminante
B. Intestino delgado
1. Amilase
2. Sacarase, lactase, maltase, isomaltase
C. Fermentação no Intestino Grosso
1. Similar a fermentação ruminal
amido/celulose Glicose AGV’s
MO
Amilase
Celulase
MO
Amilopectina
Amilase
Isomaltase
Amilose
Celulose
Amilase
MOs
Celulase
LactoseSacarose
Glicose Galactose GlicoseFrutose Glicose Glicose
Maltose
LactaseSacarase Maltase
CHO - Metabolismo
A. Definição: soma dos processos e alterações
químicas nas células pelos quais a energia é 
utilizada para os processos vitais.
B. Digestão Absorção Metabolismo
C. CHOs: Metabolismo
CHO - Metabolismo
D. Metabolismo dos CHOs fornece:
1. Fonte de energia
a) Oxidação da glicose produz ATP
– ATP = Adenosina Trifosfato
– Fornece combustível metabólico
b) Calor
c) Células vermelhas e o cerébro usam exclusivamente glicose
2. Reserva imediata de energia – curta duração
a) Glicogênio
3. Reserva de energia
a) CHOs servem como precursores de ácidos graxos (gordura)
4. Precursor de amino ácidos
a) Amino grupos somados a esqueleto de C (CHOs)
CHOs - Metabolismo
II. Sistemas
1. Glicólise
a) Anaeróbico – sem O2
b) Ocorre no citoplasma – todas as enzimas devem estar
presentes no citosol
2. Ciclo de Krebs (TCA)
a) Aeróbico – necessita de O2
b) Ocorre na mitocôndria
3. Fosforilação Oxidativa
a) Aeróbica – necessita de O2
b) Ocorre na mitocôndria
CHOs - Metabolismo
• Propósito desses ciclos:
– Oxidar glicose e gerar ATP e outros compostos
metabolicamente ativos para o metabolismo do 
animal.
Combustível Metabólico
Gerar
Metabolismo dos AGV’s
1. AGV’s
– Principal fonte de energia; pouca glicose absorvida
– Usados como fonte de energia
2. Absorção dos AGV’s
– Principalm. na parede do rúmen – difusão passiva
– Muito rápida, entra rapidamente na circulação
– Alimentação – aumenta AGV’s dentro de minutos
Síntese de AGV’s porMO no Rúmen
M i
c r o
b i o
t a
Glicose
Piruvato
2 ATP, 2 NADH
Lactato
2 2 PropionatoPropionato (3C)(3C)
4 NADH
4 NAD
Acetil CoA
1 1 ButiratoButirato (4C)(4C)
2 NADH
2 NAD + CO2
2 2 AcetatoAcetato (2C)(2C)
CO2 + CH4
2 NADH
2 NAD
Parede do Rúmen
Sangue
Glicose
Celobiose Maltose
Celulase
A m
i l a s
e
Metabolismo dos AGV’s pelo
ANIMAL
1. Acetato
– Entra no Ciclo de Krebs via Acetil-CoA
– Substrato para a síntese de gordura na glândula mamária
2. Butirato
– Convertido a corpos cetônicos e após a Acetil-CoA
– Substrato para a síntese de gordura na glândula mamária
3. Propionato
– Entra no Ciclo de Krebs via Succinil-CoA
– Também é convertido a piruvato e volta a glicose
– Principal fonte de glicose dos ruminantes
CHOs - Metabolismo
Níveis médios normais de glicose no sangue
Espécie Sangue (mg/dL)
Não- Ruminantes 70-120
Bovinos 40-60
Aves 120
Homem 80-120
Répteis 20
CHOs - Metabolismo
Regulação do nível de glicose no sangue
- Níveis de glicose no sangue são altamente regulados em mamíferos
- Fígado e pâncreas controlam os níveis de glicose
1) Insulina do pâncreas
• Aumenta as reservas ou a captação de glicose pelas células
• Estimula a formação de glicogênio pelo fígado
2) Glucagon do pâncreas
• Aumenta a conversão de glicogênio a glicose
• Estimula a conversão de amino ácidos a glicose
3) Glicocorticóides – aumenta glicose no sangue
4) Epinefrina – aumenta glicose no sangue
Glicogênio no músculo e fígado
• Músculo: 0,5 – 1 % do peso é glicogênio
• Fígado: 20 % do peso é glicogênio
Glicogênese
“Fabricação de glicogênio”
1. Músculo e Fígado
2. Ocorre imediatamente após a refeição
3. Hormônio envolvido: insulina
Glicogenólise
“Hidrólise do glicogênio”
1. Glucagon – aumenta a glicogenólise, 
aumenta a glicose no sangue
Gliconeogênese
“Fabricação de glicose” a partir de fontes não
glicídicas (não – CHOs)
1. Fígado e Rins
2. Essencialmente o reverso da glicólise
3. Muito importante nos ruminantes
– Muito pouca glicose absorvida
– Propionato é convertido a glicose