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Biologia Glicídios: aprofundamento Teoria Os glicídios (também conhecidos como carboidratos) são compostos orgânicos, e têm função de fornecer energia ou compor estruturas. São constituídos basicamente de carbono, hidrogênio e oxigênio, e podem ser encontrados nas seguintes formas: Monossacarídeos São a menor estrutura glicídica, considerada uma estrutura básica (monômero). São absorvidos diretamente pela célula. Sua fórmula química básica é Cn(H2O)n. Entre os principais monossacarídeos, podemos citar as pentoses e as hexoses: ● Pentoses: apresentam cinco átomos de carbono. Têm fórmula C5H10O5 para a ribose (que forma o RNA) e C5H10O4 para a desoxirribose (que forma o DNA) — nota-se que há perda de um oxigênio; ● Hexoses: possuem seis átomos de carbono. Têm fórmula química C6H12O6. Exemplos de hexoses: frutose, glicose e galactose, todos com fórmula química C6H12O6. O que os difere é o posicionamento de alguns átomos — são estruturas isômeras; ou seja, apresentam a mesma fórmula, mas são diferentes entre si). Estruturas químicas das pentoses (desoxirribose e ribose) e das hexoses (glicose, frutose e galactose). Oligossacarídeos São a junção de dois a seis monossacarídeos. Entre eles, os mais importantes são os dissacarídeos, formados pela ligação glicosídica entre dois monossacarídeos. São exemplos deles: sacarose (frutose + glicose), maltose (glicose + glicose) a lactose (galactose + glicose). Biologia Estruturas químicas dos dissacarídeos. Polissacarídeos A junção de muitos monossacarídeos gera polímeros chamados de polissacarídeos. Têm função energética ou estrutural: ● Energética: apresentam moléculas que serão utilizadas na obtenção de energia para o metabolismo. São exemplos de polissacarídeos energéticos: amido (que é uma reserva energética encontrada em plantas) e glicogênio (uma reserva energética encontrada em animais e fungos). Esses polissacarídeos se diferenciam, principalmente, pelo tamanho e quantidade de ligações — o glicogênio é maior que o amido. ● Estrutural: apresentam moléculas resistentes, que formam estruturas físicas. São exemplos de polissacarídeos estruturais: celulose (presente na parede celular de algas e plantas), quitina (presente na parede celular de fungos e no exoesqueleto de artrópodes) e peptideoglicanos (presentes na parede celular de algumas bactérias). Estruturas químicas dos polissacarídeos. Biologia Em nossa nutrição, os polissacarídeos são digeridos graças à ação enzimática, e formam dissacarídeos — estes também podem ser digeridos, para formar os monossacarídeos, ao rompermos as ligações glicosídicas. O rompimento é importante, para que os monossacarídeos sejam absorvidos pelo nosso trato digestivo e, assim, possamos utilizá-los no metabolismo. O principal monossacarídeo energético é a glicose, usada diretamente no processo de respiração celular. Ela pode ser encontrada circulante no nosso sangue ou armazenada no fígado e nos músculos, sob a forma de glicogênio. A celulose não é digerida pelo nosso corpo, então, a ingestão desse polissacarídeo ajuda na formação do bolo fecal, auxiliando na eliminação das fezes. Fotossíntese A fotossíntese é um processo de síntese de matéria orgânica que ocorre na presença de luz, transformando a energia luminosa em energia química. A principal estrutura responsável por esse processo, nos organismos eucariontes, é o cloroplasto, estrutura que se assemelha às bactérias, com DNA circular, ribossomos 70s e membrana dupla. Já nos procariontes, como as cianobactérias, a fotossíntese acontece no citoplasma celular. Representação da equação da fotossíntese. A fotossíntese é a transformação de energia luminosa em matéria orgânica, a partir de uma reação de gás carbônico e água, formando a glicose e liberando água e oxigênio. Quimiossíntese A quimiossíntese é um processo de produção de matéria orgânica, que ocorre por meio da oxidação de substâncias inorgânicas, e não utiliza a energia solar. Alguns exemplos de bactérias quimiossintetizantes são as ferrobactérias, as sulfobactérias e as nitrobactérias, que oxidam, respectivamente, ferro, enxofre e nitrogênio. As nitrobactérias são importantes para o ciclo do nitrogênio, participando do processo de nitrificação. A quimiossíntese tem a equação geral mostrada a seguir: Biologia Na primeira etapa, temos a oxidação de substâncias que liberam prótons (H+), elétrons (e-), além da produção de ATP – pela fosforilação do ADP – e redução do NADP+ em NADPH. A segunda reação representa a síntese das substâncias orgânicas, utilizando a energia química liberada durante a oxidação. Controle Glicêmico A glicemia é a taxa de glicose no sangue. Quando a taxa de glicose está muito elevada, chamamos de hiperglicemia, e quando está muito baixa, chamamos de hipoglicemia. A glicose é a principal molécula energética no nosso organismo, sendo utilizada no metabolismo energético para produção de ATP. O controle glicêmico, ou seja, a regulação da taxa de glicose no sangue, é dada por 4 hormônios principais, que podem aumentar ou reduzir a glicemia: ● Hormônios que aumentam a glicemia: Glucagon, Cortisol e Adrenalina; ● Hormônio que reduz a glicemia: Insulina. A insulina e o glucagon são produzidos pelo pâncreas, enquanto o cortisol e a adrenalina pelas glândulas suprarrenais. O hormônio insulina atua em receptores de insulina (1) das células, ligando-se ao seu receptor e induzindo a incorporação de um transportador de glicose, conhecido como GLUT4 (3). Ao entrar na célula, a glicose pode ser utilizada no metabolismo energético, com a formação de piruvato (5), seguido da entrada desse composto na mitocôndria, para a respiração celular. A insulina também induz (2) os processos de armazenamento de energia na forma de glicogênio (glicogenogênese) (4), nos músculos e no fígado; e de ácidos graxos (6) para formação de lipídios (lipogênese), no tecido adiposo. O glucagon atua de maneira contrária à insulina, ligando-se a um receptor distinto na célula. É liberado, por exemplo, em situações de jejum, para aumentar a glicemia. Biologia O glucagon aumenta a glicemia por estimular os processos de gliconeogênese (produção de glicose a partir de outros substratos) e glicogenólise (quebra do glicogênio hepático). Na glicogenólise, o glicogênio armazenado no fígado é quebrado e a glicose é liberada para o sangue. Entretanto, o glicogênio muscular não sofre ação do glucagon, pois as células musculares não têm o receptor específico. Ilustração do metabolismo da glicose no fígado, com a ação dos hormônios pancreáticos insulina e glucagon. Na imagem, há dois pâncreas e dois fígados representados. Vamos começar a descrever a imagem a partir do alimento que entra no ciclo fígado- pâncreas-fígado-pâncreas. O alimento ingerido provoca uma alta taxa de glicose. Essa alta taxa de glicose inibe as células alfa do pâncreas e estimula a célula beta do pâncreas. A célula beta libera insulina. O fígado absorve a glicose e a armazena na forma de glicogênio. Quando há uma baixa na taxa de glicose, a célula alfa do pâncreas é estimulada e a célula beta é inibida. A célula alfa libera glucagon, que atua no fígado quebrando o glicogênio armazenado e liberando glicose na corrente sanguínea. Diabetes É uma condição na qual é possível encontrar uma grande quantidade de glicose no sangue (hiperglicemia). Pode ocorrer por problemas na produção ou na recepção de insulina. • Diabetes mellitus tipo 1: É uma doença que provoca a destruição das células beta das ilhotas pancreáticas, fazendo com que a produção de insulina seja comprometida. Pacientes com este tipo de diabetes são dependentes de insulina exógena. • Diabetes mellitus tipo 2: A produção de insulina não está comprometida, mas os receptoresde insulina possuem um bloqueio na sinalização celular. Assim, mesmo com insulina suficiente, a célula não reconhece esse hormônio, o que caracteriza uma resistência à insulina. O tratamento é feito com exercícios, dieta e medicamentos que reduzem a glicemia. Entretanto, com o decorrer da doença, as ilhotas podem entrar em esgotamento, fazendo com que os pacientes se tornem dependentes de insulina exógena. Biologia Comparação da atividade pancreática e ação da insulina em indivíduos saudáveis, indivíduos com diabetes mellitus tipo I e indivíduos com diabetes mellitus tipo II. A imagem possui 3 momentos: no primeiro momento, demonstra o pâncreas de uma pessoa saudável, no qual o receptor de insulina reconhece-a e, com isso, a glicose entra na célula. No segundo momento, há a demonstração da diabete do tipo I, em que o pâncreas não produz insulina e, com isso, a glicose não entra na célula. No terceiro momento, há a demonstração da diabete tipo II, em que ocorre produção de insulina, porém, o receptor de insulina da membrana da célula, não reconhece a insulina produzida, não ocorrendo a entrada de glicose na célula. • O diabetes insipidus é um distúrbio da produção ou da resposta ao ADH, hormônio antidiurético, e não tem relação com a glicose ou com a insulina. O nome “diabetes” é comum às doenças pelo sintoma poliúria, que significa formação de grande volume de urina. Biologia Exercícios de fixação 1. Qual destes é um monossacarídeo de seis carbonos? a) Glicose. b) Amido. c) Ribulose. d) Celulose. 2. Qual dissacarídeo é formado por galactose e glicose? a) Sacarose. b) Lactose. c) Maltose. d) Desoxirribose. 3. Qual polissacarídeo apresenta função estrutural? a) Sacarose. b) Quitina. c) Glicogênio. d) Amido. 4. Qual a importância de se armazenar glicogênio e qual hormônio está relacionado com sua quebra? 5. Por que o processo de gliconeogênese é importante para o organismo? Biologia Exercícios de vestibulares 1. (UEMA, 2014) Os glicídios são as principais fontes de energia diária para seres humanos e são classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, de acordo com o tamanho da molécula. Polissacarídeos são polímeros de glicose constituídos fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio que desempenham diversas funções essenciais ao bom funcionamento do organismo. Os polissacarídeos mais conhecidos são o glicogênio, a celulose, o amido e a quitina. As funções atribuídas a essas moléculas são, respectivamente a) estrutural, reserva, estrutural, reserva. b) reserva, reserva, estrutural, estrutural. c) reserva, estrutural, reserva, estrutural. d) estrutural, estrutural, reserva, reserva. e) reserva, estrutural, estrutural, reserva. 2. (UEMA, 2014) Os animais retiram dos alimentos os nutrientes necessários para a sua sobrevivência. Cada nutriente apresenta uma determinada finalidade, e, aos glicídios, pode ser atribuída a função de: a) produzir anticorpos. b) participar da composição de hormônios sexuais. c) funcionar como isolante térmico. d) fornecer energia às células. e) proteger nosso corpo contra impactos. 3. (UDESC, 2016) Na composição química das células, um constituinte de extrema importância são os glicídios, também chamados de açúcares ou carboidratos. Analise as proposições com relação a estas moléculas. I. Algumas são a fonte primária de energia para as células, e outras atuam como reserva desta energia. II. Alguns glicídios são importantes para a formação dos ácidos nucleicos. III. Como exemplo destas moléculas pode-se citar a glicose, o amido, o glicogênio e a celulose. IV. Além de função energética, elas podem ter papel estrutural em algumas células. a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. Biologia 4. (Uerj, 2004) O papel comum é formado, basicamente, pelo polissacarídeo mais abundante no planeta. Este carboidrato, nas células vegetais, tem a seguinte função: a) revestir as organelas. b) formar a membrana plasmática. c) compor a estrutura da parede celular. d) acumular reserva energética no hialoplasma. e) formar organelas 5. (UEA, 2014) A tabela lista três glicídios e seus componentes. Glicídio Componente Maltose glicose + glicose Sacarose glicose + frutose Lactose glicose + galactose Sobre os glicídios da tabela, é correto afirmar que a) a maltose é um monossacarídeo resultante da digestão do amido. b) a sacarose é um dissacarídeo encontrado em abundância na cana-de-açúcar. c) a lactose é um polissacarídeo que não pode ser digerido pelo ser humano. d) a maltose, a sacarose e a lactose são classificadas como polissacarídeos. e) os três glicídios são dissacarídeos encontrados nos vegetais. Biologia 6. (UEPA, 2014) No Jornal Nacional foi comunicada a seguinte notícia: “Temos várias opções para escolher a forma em que queremos o açúcar que pode ser no seu estado sólido – em pó, mascavado, granulado – ou líquido – caramelizado. Agora, existe uma nova possibilidade: o açúcar (1) gaseificado. Um grupo de pesquisadores espanhóis da Universidade do País Basco, conseguiu vaporizar a substância conhecida como ribose (2), um açúcar composto por uma série de moléculas que fazem parte da composição celular, sendo, portanto, essenciais à vida”. Disponível em https://www.cienciahoje.pt/30 Quanto às palavras em destaque, leia as afirmativas abaixo: I. é conhecido como carboidrato e possui função energética e estrutural. II. participa da constituição estrutural dos ácidos nucléicos RNA e DNA. III. possui cinco átomos de carbono e é classificado como uma pentose. IV. quando possui seis carbonos é uma hexose como a glicose, que participa da respiração celular. A alternativa que contém todas as afirmativas corretas é: a) I, II e III. b) I, II e IV. c) I, III e IV. d) II, III e IV. e) I, II, III e IV. 7. (FUVEST, 2010) Os animais que consomem as folhas de um livro alimentam-se da celulose contida no papel. Em uma planta, a celulose é encontrada a) armazenada no vacúolo presente no citoplasma. b) em todos os órgãos, como componente da parede celular. c) apenas nas folhas, associada ao parênquima. d) apenas nos órgãos de reserva, como caule e raiz. e) apenas nos tecidos condutores do xilema e do floema. Biologia 8. (Enem, 2009) Um novo método para produzir insulina artificial que utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos. Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br (adaptado). A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como consequência, a) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do pâncreas suíno b) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos. c) o progresso na técnica da síntese química de hormônios. d) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos. e) a criação de animais transgênicos. 9. (Enem, 2020) O metabolismo dos carboidratos é fundamental para o ser humano, pois a partir dessescompostos orgânicos obtém-se grande parte da energia para as funções vitais. Por outro lado, desequilíbrios nesse processo podem provocar hiperglicemia ou diabetes. O caminho do açúcar no organismo inicia-se com a ingestão de carboidratos que, chegando ao intestino, sofrem a ação de enzimas, “quebrando-se” em moléculas menores (glicose, por exemplo) que serão absorvidas. A insulina, hormônio produzido no pâncreas, é responsável por facilitar a entrada da glicose nas células. Se uma pessoa produz pouca insulina, ou se sua ação está diminuída, dificilmente a glicose pode entrar na célula e ser consumida. Com base nessas informações, pode-se concluir que a) o papel realizado pelas enzimas pode ser diretamente substituído pelo hormônio insulina. b) a insulina produzida pelo pâncreas tem um papel enzimático sobre as moléculas de açúcar. c) o acúmulo de glicose no sangue é provocado pelo aumento da ação da insulina, levando o indivíduo a um quadro clínico de hiperglicemia. d) a diminuição da insulina circulante provoca um acúmulo de glicose no sangue. e) o principal papel da insulina é manter o nível de glicose suficientemente alto, evitando, assim, um quadro clínico de diabetes. http://portodalinguagem.com.br/engenharia-genetica/ http://portodalinguagem.com.br/engenharia-genetica/ Biologia 10. (Enem, 2016) Portadores de diabetes insipidus reclamam da confusão feita pelos profissionais da saúde quanto aos dois tipos de diabetes: mellitus e insipidus. Enquanto o primeiro tipo está associado aos níveis ou à ação da insulina, o segundo não está ligado à deficiência desse hormônio. O diabetes insipidus é caracterizado por um distúrbio na produção ou no funcionamento do hormônio antidiurético (na sigla em inglês, ADH), secretado pela neuro-hipófise para controlar a reabsorção de água pelos túbulos renais. Tendo em vista o papel funcional do ADH, qual é um sintoma clássico de um paciente acometido por diabetes insipidus? a) Alta taxa de glicose no sangue. b) Aumento da pressão arterial. c) Ganho de massa corporal. d) Anemia crônica. e) Desidratação. Biologia Gabaritos Exercícios de fixação 1. A A glicose é um carboidrato monossacarídeo do tipo hexose, ou seja, apresenta seis carbonos em sua molécula. 2. B A lactose é formada pela união de uma molécula de galactose e uma de glicose. 3. B A quitina é um polissacarídeo com função estrutural, presente no exoesqueleto de insetos e na parede celular de fungos. 4. O glicogênio é uma forma de armazenamento de glicose, para que esta possa ser liberada em casos de demanda energética. O hormônio que leva à quebra de glicogênio armazenado é o glucagon, podendo haver, também, ação do cortisol e da adrenalina. 5. Na gliconeogênese, há a transformação de outros compostos não-glicídicos em glicose. Isso é importante, pois a glicose é a molécula utilizada para obtenção de energia no processo de respiração celular. Logo, quando não há glicose no organismo, ele obtém esse composto a partir da transformação de outros. Exercícios de vestibulares 1. C O glicogênio é um polissacarídeo de reserva energética para os animais (encontrado no fígado e nos músculos) e, também, para os fungos. A celulose é o principal componente da parede celular das células vegetais apresentando, portanto, papel estrutural. O amido é a principal reserva energética dos vegetais. A quitina é um polissacarídeo com papel estrutural, entrando na composição do exoesqueleto dos artrópodes, da parede celular de fungos e nas cerdas dos anelídeos. 2. D A principal função dos carboidratos é fornecer energia. 3. E I. Verdadeira. A glicose, por exemplo, é fonte primária de energia, enquanto o amido é uma reserva energética. II. Verdadeira. É o caso da ribose e da desoxirribose, que entram na composição do RNA e do DNA, respectivamente. III. Verdadeira. IV. Verdadeira, como a celulose, que é integrante da parede celular dos vegetais. Biologia 4. C O papel, de origem vegetal, possui o carboidrato celulose, que tem função estrutural na formação da parede celular. 5. B Todos os açúcares citados na tabela são dissacarídeos (açúcares formados pela união de 2 monossacarídeos), sendo a sacarose o conhecido açúcar da cana-de-açúcar. 6. C I. Verdadeira. II. Falsa. A ribose é integrante somente da molécula de RNA. III. Verdadeira. IV. Verdadeira. 7. B A celulose é um polissacarídeo encontrado na parede celular de todos os órgãos vegetais. 8. D Como informado do texto, essa técnica permitiu a produção de insulina em 1/3 do tempo que seria necessário para sua produção pelas técnicas tradicionais. Essa técnica gera um impacto favorável na saúde dos diabéticos, pois pode levar à redução do preço das doses de insulina. 9. D Com a redução da insulina circulante, acontece o aumento de glicose no sangue, visto que a glicose não entra nas células pela falta da insulina. 10. E O hormônio ADH estimula a reabsorção de água no túbulo contornado distal e no túbulo coletor. Dessa forma, um distúrbio na produção ou no funcionamento desse hormônio implica em maior eliminação de água pela urina, ocasionando a desidratação.