Carboidratos e Enzimas: Funções Essenciais e Mecanismos Biológicos

Carboidratos: Estrutura, Funções e Classificação

Os carboidratos, compostos por Carbono (C), Hidrogênio (H) e Oxigênio (O), são essenciais para a vida. Eles atuam como:

• Principal fonte de energia para as células.
• Componentes da estrutura do DNA e RNA.
• Fonte de fibras.
• Principal componente sólido dos alimentos.
• Possuem função estrutural.

As plantas produzem carboidratos através da fotossíntese, utilizando-os para a produção de energia.

Quimicamente, os carboidratos são aldeídos (aldoses) ou cetonas (cetoses) poliálcoois e seus derivados.

Classificação dos Carboidratos

Carboidratos Monossacarídeos

São as unidades mais simples, classificadas pelo número de carbonos:

• Trioses (3 carbonos)
• Tetroses (4 carbonos)
• Pentoses (5 carbonos)
• Hexoses (6 carbonos)
• Heptoses (7 carbonos)

Carboidratos Dissacarídeos

Formados pela união de dois monossacarídeos:

• Sacarose (açúcar de cana): Glicose + Frutose
• Lactose (açúcar do leite): Glicose + Galactose
• Maltose (açúcar dos vegetais): Glicose + Glicose

Carboidratos Polissacarídeos

Polímeros de muitas unidades de monossacarídeos, com funções diversas:

• Estruturais: Celulose, Quitina
• Energéticos: Amido, Glicogênio

Açúcares Comuns e Intolerância à Lactose

Os açúcares mais comuns são Glicose, Frutose e Sacarose.

• A Frutose é 30% mais doce que o açúcar comum e é encontrada em frutas e milho.

Intolerância à Lactose

A intolerância à lactose manifesta-se com sintomas como:

• Vômitos
• Náuseas
• Dores abdominais
• Flatulência
• Diarreia

Os tipos de intolerância à lactose incluem:

• Deficiência hereditária da lactase.
• Atividade reduzida primária da lactase (após certa idade).
• Atividade reduzida secundária da lactase (após doenças).

Funções Detalhadas dos Carboidratos

Dentre as diversas funções atribuídas aos carboidratos, a principal é a energética. Eles também atuam como elementos estruturais e de proteção na parede celular de bactérias, fungos e vegetais, bem como em tecidos conjuntivos e envoltório celular de animais. Agem como lubrificantes das articulações esqueléticas e fornecem coesão entre as células. Podem funcionar como sinalizadores celulares. Alguns carboidratos, como a ribose e a desoxirribose, fazem parte da estrutura de nucleotídeos e dos ácidos nucleicos.

Função Energética

Os carboidratos constituem a primeira e principal substância a ser convertida em energia calorífica nas células, sob a forma de ATP. Nas plantas, o carboidrato é armazenado como amido nos amiloplastos; nos animais, é armazenado no fígado e nos músculos como glicogênio. É o principal combustível utilizado pelas células no processo respiratório, a partir do qual se obtém energia para ser gasta no trabalho celular.

Função Estrutural

Determinados carboidratos proporcionam rigidez, consistência e elasticidade a algumas células. A pectina, a hemicelulose e a celulose compõem a parede celular dos vegetais. A quitina forma o exoesqueleto dos artrópodes. Os ácidos nucleicos apresentam carboidratos, como a ribose e a desoxirribose, em sua estrutura. Eles entram na constituição de determinadas estruturas celulares, funcionando como reforço ou como elemento de revestimento.

Glicogênio: Armazenamento e Função

O glicogênio é armazenado no fígado (glicogênio hepático) e nos músculos (glicogênio muscular). O glicogênio muscular não mantém a glicemia.

Enzimas: Catalisadores Biológicos e Mecanismos de Ação

Enzimas são um grupo de substâncias orgânicas, geralmente de natureza proteica (existem também enzimas constituídas de RNA, as ribozimas), com atividade intra ou extracelular que possuem funções catalisadoras. Elas catalisam reações químicas que, sem sua presença, dificilmente aconteceriam. Isso é conseguido através do abaixamento da energia de ativação necessária para que uma reação química ocorra, resultando no aumento da velocidade da reação e possibilitando o metabolismo dos seres vivos. A capacidade catalítica das enzimas as torna adequadas para aplicações industriais, como na indústria farmacêutica ou alimentícia.

Em resumo, as enzimas são biocatalisadoras, moléculas que regulam as velocidades de todos os processos fisiológicos. Elas desempenham um papel fundamental na saúde e na doença, sendo proteínas especializadas que atuam acelerando reações químicas. Seu papel é essencial para manter o equilíbrio interno do organismo.

Tipos de Inibição Enzimática

Inibição Irreversível

O inibidor liga-se ao sítio de ligação ou ao sítio catalítico na enzima. É uma modificação covalente e definitiva. Exemplos: Aspirina, Penicilina.

Inibição Não Competitiva

O inibidor liga-se à enzima em um sítio próprio de ligação, sendo que a enzima pode estar ligada ao mesmo tempo ao substrato.

Inibição Competitiva

O inibidor liga-se ao sítio de ligação do substrato. O efeito pode ser revertido com o aumento da concentração do substrato ([S]). Exemplos: AZT (inibe a transcriptase reversa), Malonato (inibe a succinato desidrogenase).

Cofatores Enzimáticos

Cofatores são moléculas orgânicas ou inorgânicas que condicionam a atividade das enzimas.

Cofatores Orgânicos

A maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis e classificam-se como:

• Transportadoras de hidrogênio.
• Transportadoras de grupos químicos.

Fatores que Influenciam a Velocidade de uma Reação Enzimática

A velocidade de uma reação enzimática é influenciada por:

• Concentração de enzima e substrato.
• Temperatura: quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até atingir a temperatura ótima.
• pH: o efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia.