Descrição
A importância do consumo de carboidratos em um plano alimentar equilibrado.
PROPÓSITO
Apresentar as principais funções do carboidrato no metabolismo e as fontes alimentares ricas nesse nutriente, objetivando o conhecimento necessário ao planejamento da dieta dos pacientes.
OBJETIVOS
Módulo 1
Definir a estrutura química e a classificação dos carboidratos e as fibras alimentares
Módulo 2
Identificar as funções biológicas, digestão, absorção, recomendação de consumo e fontes alimentares dos carboidratos
Módulo 3
Reconhecer o metabolismo dos carboidratos, a glicólise, gliconeogênese, glicogênese, glicogenólise, ciclo de Krebs e resposta glicêmica dos alimentos
Introdução
Os alimentos fazem parte da rotina diária dos indivíduos, e cada grupo alimentício fornece nutrientes com funções diferentes para o funcionamento do organismo. Neste tema, aprofundaremos os conhecimentos sobre a principal fonte de energia para o organismo humano — os carboidratos — por meio de uma apresentação da composição química, descrevendo suas funções biológicas, classificações, importâncias nutricionais, suas fontes alimentares, compreendendo o processo de digestão no trato gastrointestinal e utilização da glicose no corpo humano.
MÓDULO 1
Definir a estrutura química e a classificação dos carboidratos e fibras alimentares
Carboidratos
Os macronutrientes são os nutrientes que servem de combustível para o corpo humano durante o estado de repouso e principalmente nos momentos de maior atividade, como acontece com o corpo do atleta durante a prática de algum esporte. Apesar de todos os macronutrientes fornecerem quilocalorias (Kcal) para abastecer o metabolismo energético, o carboidrato é o nutriente que melhor desempenha essa função no organismo.
Saiba mais
A palavra carboidrato é a junção do termo derivado do latim carbo, que significa carvão, e do termo de origem grega hydor, que significa água. Logo, esse nutriente é o principal combustível do metabolismo energético e das células nervosas. Além disso, sua fórmula básica tem água na constituição. Os carboidratos são conhecidos como hidratos de carbono ou glicídios, que no organismo podem ser armazenados em quantidades significativas para atender à demanda por energia, mas principalmente a necessidade de glicose do sistema nervoso central e outros órgãos vitais.
Os carboidratos terão classificação diferente de acordo com sua estrutura química e apresentam respostas glicêmicas diferentes dependendo de alguns fatores que serão abordados neste módulo. Devido a sua função de prover energia, esse nutriente faz parte da dieta adequada e as recomendações atuais preconizam uma ingestão entre 45% a 65% do valor energético total, ou seja, em geral, a maior parte da energia disponível a partir da alimentação é proveniente da ingestão de carboidratos (IOM, 2005). Alguns exemplos de carboidratos incluem os grãos (arroz, milho, trigo), raízes (cenoura, beterraba, batata-doce, mandioca) e tubérculos (batata yacon, inhame, batata-inglesa).
Estrutura química dos carboidratos
Os carboidratos são a fonte mais importante para geração de energia devido à facilidade em fornecer o composto adenosina trifosfato (ATP) para o metabolismo energético celular. Essa afinidade para a produção de energia pode ser explicada pela composição química do nutriente. Essas substâncias orgânicas são formadas por moléculas de:
Carbono (C)
Hidrogênio (H)
Oxigênio (O)
Apresentando uma fórmula geral com 1 átomo de carbono e oxigênio para dois átomos de hidrogênio na cadeia, (CnH2nOn), por isso denominados também hidratos de carbono. A hidrólise dessa substância é capaz de liberar carbonos que serão disponibilizados para síntese de energia.
As unidades mais simples de carboidratos são formadas pela ligação entre os carbonos. As estruturas mais conhecidas variam de três a seis carbonos na composição e podem fazer ligações entre si chamadas de ligações glicosídicas. Tal ligação acontece entre as hidroxilas (OH) de dois carboidratos simples, ocorrendo a liberação de água nessa reação. Vejamos a representação de uma ligação glicosídica, na qual o oxigênio se liga a duas moléculas de hidrogênio liberando água (H2O).
A conformação espacial dessa molécula, quando os hidrogênios estão dispostos do mesmo lado, recebe a classificação de ligação α-glicosídica, como pode ser observado na figura, no enlace o-glucosídico. No entanto, quando os hidrogênios ligados ao oxigênio estão dispostos em lados opostos, a ligação é chamada de ligação β-glicosídica. Essa informação é interessante, pois durante a digestão de carboidratos serão sintetizadas enzimas específicas para hidrolisar cada tipo de ligação glicosídica existente. Em outras palavras, a enzima que hidrolisa uma ligação α-glicosídica não irá hidrolisar uma ligação β-glicosídica.
As moléculas de carboidratos podem conter diversos monômeros ligados entre si por ligações glicosídicas na cadeia carbônica. Assim, podemos observar moléculas que formam uma estrutura linear pela união dos diferentes tipos de carboidratos, além de observar cadeias que apresentam ramificações, aumentando a complexidade da molécula.
Hidrolisar/Hidrólise
Hidrólise é quando uma ligação química é separada por uma molécula de água.
Atenção
Portanto, os carboidratos serão classificados de maneiras distintas, de acordo com a estrutura química e forma como são digeridos no organismo.
Classificação dos carboidratos
A classificação dos carboidratos pode ser feita em relação ao número de carbonos existente em uma única molécula. Podendo ainda ser classificado conforme a localização do chamado grupo carbonila (C=O), de acordo com o grau de polimerização de uma cadeia e de acordo com a digestibilidade dessa molécula no corpo humano.
Veja os tipos de classificação abaixo:
Uma molécula simples de carboidratos pode conter de 3 a 6 carbonos na sua composição e são nomeadas com o prefixo correspondente ao número de carbonos e com a terminação oses. Isto é, uma molécula com 3 carbonos na composição é chamada de triose; com 4 carbonos, tetrose; com 5 carbonos, pentose; e com 6 carbonos, hexose.
Dentre as estruturas mais importantes para o corpo humano estão a ribose, que é uma pentose com função essencial para a estrutura do ácido ribonucleico (RNA) e do ATP. E na alimentação humana os carboidratos simples mais importantes são as hexoses, como a glicose, frutose e galactose. Essas estruturas mais simples dos carboidratos são denominadas monossacarídeos, um termo que se origina da palavra grega sakcharon, que significa açúcar.
Grupo que representa a ligação dupla entre um carbono e um oxigênio (C=O). Em uma molécula de carboidrato, essa ligação pode ser encontrada no início da cadeia ou entre dois carbonos. Um monossacarídeo no qual o grupo carbonila esteja no início da cadeia é chamado de aldose ou aldeído, sendo a glicose é um exemplo dessa estrutura. No entanto, quando o grupo carbonila está localizado no segundo carbono da cadeia, entre dois carbonos, ele é chamado de cetona, tal como a frutose.
A polimerização de uma cadeia é um processo que ocorre para a formação de uma grande estrutura, ou seja, uma macromolécula. Durante esse processo ocorre a combinação de diferentes monossacarídeos através de ligações glicosídicas para formar uma grande molécula de carboidrato. Quanto mais monossacarídeos presentes na cadeia maior será o grau de polimerização dessa molécula. Portanto, um monossacarídeo é a unidade mais básica de um carboidrato; glicose, frutose e galactose são os mais importantes (Figura 2).
Figura 02
A união de dois monossacarídeos forma um dissacarídeo, sendo bastante conhecidos como os açúcares da alimentação humana, tais como:
Formada pela união de uma molécula de glicose com uma frutose, conhecida como açúcar da cana-de-açúcar.
Formada pela ligação glicosídica feita entre a hidroxila de uma glicose e a hidroxila de uma galactose, conhecida como o açúcar do leite.
Açúcar que é proveniente da digestão do amido, formado pela união de duas moléculas de glicose.
Os carboidratos de cadeia média são conhecidos como oligossacarídeos, os quais contêm de três a dez monossacarídeos ligados entre si. Esses carboidratos em geral não são digeridos por enzimas humanas, com exceção da maltodextrina.
Os polissacarídeos são grandes cadeias de carboidratos com ligações acima de dez monossacarídeos entre si (estruturas apresentadas na figura 2). O glicogênio é um polissacarídeo produzido no reino animal, um reservatório de energia formado pela união de diversas moléculas de glicose. A síntese de glicogênio acontece no músculo e no fígado do organismo humano. Nas plantas, o amido e as fibras alimentares são exemplos de polissacarídeos. O amido é o reservatório de energia dos alimentos de origem vegetal e pode ser encontrado como amilose (uma cadeia linear de monossacarídeos) ou amilopectina (uma cadeia ramificada de ligações entre monossacarídeos).
Digestibilidade dos carboidratos
A digestibilidade de um carboidrato varia dentre as diferentes espécies de seres vivos. No ser humano, a classificação é dividida em:
Carboidratos digeríveis
Que são quebrados por enzimas específicas durante o processo de digestão e fornecem energia para o metabolismo celular
Carboidratos não digeríveis
Que não são degradados por nenhuma enzima no trato gastrointestinal de humanos, e permanecem inteiros e não poderão fornecer energia para o metabolismo celular.
Atenção
Ou seja, os carboidratos digeríveis têm as suas ligações glicosídicas degradadas por enzimas específicas a fim de liberar monossacarídeos que serão absorvidos no lúmen intestinal.
A sacarose e o amido são exemplos de carboidratos digeríveis (a sacarase e a amilase são exemplos de enzimas específicas que degradam esses carboidratos), e as fibras alimentares são os carboidratos não digeríveis, que serão apresentadas a seguir (a celulose, principal componente da parede celular das plantas e vegetais é um exemplo de uma fibra não digerível).
Fibras alimentares
As fibras alimentares são classificadas como polissacarídeos não digeríveis e estão distribuídas de maneira abundante exclusivamente em alimentos de origem vegetal. Elas são resistentes às enzimas digestivas, portanto não são degradadas e ao permanecerem no cólon sofrem fermentação das bactérias ali presentes. Essas fibras compõem a estrutura de alimentos de origem vegetal, como frutas, hortaliças, raízes, tubérculos etc.
A função da fibra alimentar na digestão varia de acordo com a sua solubilidade.
Fibras hidrossolúveis
A fração hidrossolúvel das fibras está presente nas pectinas, gomas, mucilagens entre outros, presentes em frutas, hortaliças, feijões, aveias etc. São particularmente efetivas em reter muita água, e estão associadas a benefícios, como retardar a passagem do alimento pelo estômago. Com isso, retardam o trânsito intestinal, auxiliando em uma menor absorção de colesterol e glicose.
Fibras insolúveis
As fibras insolúveis são componentes estruturais da parede celular de vegetais como a celulose, hemicelulose, lignina e outros. Elas não são solúveis em meio aquoso, portanto não se dissolvem na água, auxiliam no maior volume do bolo fecal e aceleram o tempo de trânsito intestinal, mas não influenciam na redução do colesterol. As fibras insolúveis contribuem para o ótimo funcionamento intestinal, melhorando a constipação e prevenindo o risco de inflamações na parede do intestino.
O consumo excessivo de fibras pode afetar a biodisponibilidade dos micronutrientes durante a absorção no lúmen intestinal. Minerais como cálcio, ferro e fósforo podem ter absorção inibida devido à presença de grande quantidade de fibra dietética no bolo alimentar. A recomendação de fibras está descrita na Tabela 1 de acordo com as faixas etárias, como preconizado pelo Instituto de Medicina de Washington (IOM).
Tabela 1. Ingestão diária adequada de fibras alimentares em gramas (g)
| Faixa etária | Gênero | |
|---|---|---|
| Homens | Mulheres | |
|
Crianças 1 a 3 anos |
19 |
19 |
|
Crianças 4 a 8 anos |
25 |
25 |
|
Crianças 9 a 13 anos |
31 |
26 |
|
Adolescentes 14 a 18 anos |
38 |
26 |
|
Adultos 19 a 30 anos |
38 |
25 |
|
Adultos 31 a 50 anos |
38 |
25 |
|
Adultos e idosos 51 a 70 anos |
30 |
21 |
|
Idosos acima de 70 anos |
30 |
21 |
Atenção
A Federação Latino-Americana da Sociedade de Obesidade (FLASO) recomenda um consumo de fibras diárias de 20g a 30g para pacientes obesos, a fim de prevenir o surgimento de doenças crônicas não transmissíveis. Segundo descrito por McArdle (2019), o consumo de fibras por dia dependerá da faixa etária e deverá seguir uma razão de 3:1 entre fibras insolúveis e solúveis em água.
Tabela 2. Teor de fibras em 100g do alimento
| Alimento | Fibras totais (g) | Fibras solúveis (g) | Fibras insolúveis (g) |
|---|---|---|---|
|
Arroz branco cozido |
2,77 |
1,26 |
1,52 |
|
Arroz integral cozido |
4,33 |
0,96 |
3,37 |
|
Aveia em flocos |
6,42 |
4,56 |
1,86 |
|
Farelo de aveia |
6,96 |
3,40 |
3,56 |
|
Pão francês |
6,36 |
2,50 |
3,86 |
|
Pão integral |
7,03 |
1,79 |
5,24 |
|
Feijão-preto cozido |
5,38 |
1,77 |
3,61 |
|
Ervilha cozida |
3,60 |
2,22 |
1,38 |
|
Lentilha cozida |
7,28 |
1,81 |
5,44 |
|
Alface |
1,57 |
0,57 |
1,00 |
|
Brócolis cozido |
1,88 |
0,18 |
1,70 |
|
Vagem cozida |
3,87 |
1,13 |
2,74 |
Atenção
Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS/FAO), a recomendação diária de fibras em adultos é de 20 a 35 gramas por dia ou considerando a relação de 14 gramas de fibras alimentares para cada 1000Kcal consumidas diariamente.
A importância do consumo das fibras alimentares para a saúde
A especialista Renata Baratta dos Passos aborda a importância do consumo de fibras alimentares para melhoria da saúde.
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MÓDULO 2
Identificar as funções biológicas, digestão, absorção, recomendação de consumo e fontes alimentares de carboidratos
A importância do carboidrato na dieta humana
Agora que você já conhece a estrutura de um carboidrato, fica mais fácil entender todo processo de digestão e absorção desse nutriente. A importância do carboidrato na dieta humana está relacionada à necessidade energética do metabolismo celular. Órgãos vitais como cérebro e coração dependem de um suporte contínuo de energia para garantir o funcionamento adequado das reações celulares. Desse modo, a composição da dieta humana preconiza uma oferta maior de carboidratos quando comparado aos demais macronutrientes, e a principal função do carboidrato é o fornecimento de energia.
Funções biológicas dos carboidratos
Além de fornecerem energia para as células, os carboidratos exercem funções estruturais e genéticas que serão descritas a seguir:
O carboidrato é a principal fonte de energia para o organismo humano, sendo a glicose o monossacarídeo que é liberado rapidamente na corrente sanguínea e irá abastecer os tecidos de acordo com a demanda energética.
Os seres vivos armazenam glicose de diferentes maneiras, os polissacarídeos presentes nos vegetais são os amidos, enquanto o glicogênio é o reservatório de glicose encontrado no músculo e fígado de animais e seres humanos. Essa capacidade de armazenar carboidrato é fundamental para garantir um equilíbrio da quantidade de glicose disponível no sangue que abastecerá os demais tecidos corporais.
O Sistema Nervoso Central é dependente da oferta de glicose para gerar energia necessária à manutenção da atividade cerebral, por isso a oferta de glicose no sangue deve ser constante e estar disponível em quantidades adequadas. Cada grama (g) de carboidrato disponível na dieta fornece aproximadamente 4kcal de energia, quantidade similar à que é proveniente da ingestão de proteínas, mas o consumo adequado de carboidratos supre a necessidade energética e preserva as proteínas para que sejam usadas em suas funções estruturais.
São componentes da estrutura de alimentos de origem vegetal e plantas, em geral, como a celulose, descrita por McArdle (2019) como “a molécula orgânica mais abundante da Terra”. Eles podem ser encontrados nos esqueletos de alguns insetos, formando a estrutura da parede celular.
Como já descrito, a ribose é um carboidrato (monossacarídeo com 5 carbonos na cadeia) que tem função de formar um ácido ribonucleico (RNA), assim como desoxirribose que forma o ácido desoxirribonucleico (DNA). Portanto, participam do processamento da informação genética no nível celular.
Digestão e absorção dos carboidratos
De acordo com Cozzolino & Cominetti (2013):
O principal tipo de carboidrato encontrado nos alimentos é o amido (aproximadamente 60% dos carboidratos totais), seguido por dissacarídeos, sacarose (30%) e lactose (10%).
Por causa disso, a hidrólise do amido costuma ser o evento principal durante a digestão dos carboidratos.
Diferentemente do que é observado nas proteínas, a digestão enzimática do amido já pode ser observada desde a mastigação, ou seja, acontece quando o alimento entra em contato com a saliva ainda na boca. A entrada do alimento na boca estimula a produção de uma enzima denominada de alfa-amilase salivar que é capaz de degradar a amilose em maltose, e a mastigação tem a função de quebrar o alimento em menores porções e umidificar o bolo alimentar através da saliva; normalmente, a alfa-amilase salivar é desativada pelo pH ácido do estômago.
O quimo chega ao intestino delgado e se mistura com a amilase liberada pelo pâncreas. Já a amilase pancreática irá degradar algumas ligações glicosídicas do amido e de polissacarídeos, formando dextrinas (moléculas com aproximadamente oito unidades de glicose). A presença do quimo no duodeno estimula a liberação de enzimas digestivas que completarão a digestão das dextrinas, liberando monossacarídeos no lúmen intestinal.
As principais enzimas envolvidas nesse processo são as dissacaridases presentes na parede da borda em escova do intestino delgado. Elas degradam os dissacarídeos para liberar as unidades mais simples de carboidratos para que sejam absorvidos pelos enterócitos.
A sacarase é a enzima responsável por degradar a sacarose liberando glicose e frutose.
A lactase irá degradar a lactose para liberar glicose e galactose.
A maltase agirá sobre a maltose para liberar duas moléculas de glicose que serão transportadas para as células intestinais através de transportadores específicos.
No intestino grosso, o quilo chega com componentes que não foram digeridos pelo processo de digestão, como as substâncias resistentes às enzimas digestivas e qualquer composto que não tenha sido absorvido no intestino delgado, permanecendo intacto.
As fibras alimentares servirão de substratos para a fermentação produzida pela microbiota intestinal, que terá como produto a formação de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) nesse processo.
Os AGCC estimulam o metabolismo do cólon intestinal, aumentando o fluxo sanguíneo e a chegada de eletrólitos para a região, servindo como alimento para as colônias bacterianas.
Saiba mais
Velázquez et al. (1996) e Roberfroid et al. (2010) acreditam que a proliferação de bactérias e AGCC no intestino traz benefícios para o organismo e pode estar relacionada com o menor risco de desenvolver doenças cardiovasculares e câncer de cólon.
Os produtos da digestão dos carboidratos são monossacarídeos e mais precisamente representados pela glicose, frutose e galactose. O processo de absorção dessas substâncias pelos enterócitos será o responsável por permitir a oferta de carboidratos na corrente sanguínea. Essas moléculas de monossacarídeos, entretanto, apesar de simples, apresentam grande peso molecular, o que as torna impermeáveis na parede das células epiteliais.
Para Cozzolino & Cominetti (2013):
Existem duas famílias de transportadores de monossacarídeos no lúmen intestinal, são os cotransportadores de sódio e glicose (SGLT), que movem a glicose contra o gradiente de concentração e os transportadores de glicose do tipo GLUT, que fazem o transporte passivo de glicose.
Veja as funções de cada família a seguir:
Tem a função de transportar a glicose e a galactose do intestino após o processo de digestão para que sejam disponibilizados na corrente sanguínea. É um transportador encontrado no intestino e nos rins, onde ainda previne a perda urinária de glicose. Este transporte não depende da influência de hormônios regulatórios, sendo proveniente do gradiente de concentração do sódio e glicose intracelular, em outras palavras, a glicose é transportada do gradiente de maior concentração para o de menor concentração.
Os transportadores de glicose conhecidos como GLUT são proteínas capazes de carregar glicose a favor do seu gradiente de concentração e estão disponíveis em todas as células corporais. Foram descritos mais de 12 tipos de transportadores GLUT, havendo a existência de cinco considerados os mais importantes devido ao tecido corporal em que estão expressos e as funções que exercem. Eles foram numerados em relação à ordem na qual foram descobertos, assim, são denominados de GLUT 1 a GLUT 5.
- GLUT 1 pode ser encontrado nas células sanguíneas, por isso, expresso em regiões como cérebro, rins e cólon. Ele costuma estar mais ativo quando a demanda intracelular por glicose está aumentada.
- GLUT 2 é normalmente expresso pelo fígado, rins e intestino delgado. Ele tem afinidade no transporte de galactose e frutose.
- GLUT 3 é expresso pelos neurônios.
- GLUT 4 é um transportador muito conhecido devido a sua sensibilidade ao hormônio produzido pelo pâncreas, a insulina. Está armazenado no interior de células da musculatura cardíaca e esquelética e em tecidos gordurosos, sendo liberado quando a insulina se liga ao receptor celular para permitir a entrada de glicose no meio celular.
- GLUT 5 é o transportador de frutose do intestino delgado, único monossacarídeo transportado no intestino por difusão facilitada.
Veja o efeito da insulina no transporte de glicose:
1
Insulina acoplada ao receptor celular
2
Ativação em cascata de diversas reações
3
GLUT 4 é translocado para a membrana plasmática a fim de permitir o fluxo de glicose para o interior da célula
4
Formação do glicogênio
5
Processo de glicólise (quebra da glicose para geração de energia)
6
Síntese de ácidos graxos (gordura)
Nas células hepáticas, há enzimas disponíveis para promover a interconversão entre os monossacarídeos, e a grande disponibilidade da enzima glicose fosfatase nas células hepáticas favorece a formação de glicose, a qual representa mais de 95% dos monossacarídeos circulantes no sangue
(COZZOLINO & COMINETTI, 2013).
A glicose é o principal carboidrato disponível na corrente sanguínea para abastecer as células corporais e ser fonte de energia, proveniente dos demais monossacarídeos dietéticos.
Recomendações de consumo e fontes alimentares de carboidratos
De acordo com o que é descrito por Biesek et al. (2015):
Na dieta ocidental, 50% do conteúdo energético é proveniente dos carboidratos. Desses, 25% são derivados de açúcares (glicose, sacarose e lactose) e o restante de polissacarídeos amido e não amidos.
O IOM (2003) preconiza que a distribuição percentual de carboidratos na dieta humana, para todas as idades, deve respeitar 45% a 65% do valor energético total.
As principais fontes alimentares de carboidratos são os vegetais. Os animais produzem o glicogênio, no entanto as fontes animais não são ricas nesse nutriente. Por outro lado, no reino vegetal, os carboidratos estão bem distribuídos em diversos grupos alimentares que variam desde os cereais e grãos, as frutas e hortaliças e derivados de leite. A tabela abaixo lista o conteúdo de carboidratos disponíveis em 100g de diferentes alimentos.
Tabela 3. Conteúdo de carboidratos e valor calórico por 100g de diferentes alimentos
| Alimento | Quantidade (g/ml) | Energia (Kcal) | Carboidrato (g) |
|---|---|---|---|
|
Abacaxi |
100 |
48 |
12,3 |
|
Açúcar refinado |
100 |
387 |
99,5 |
|
Arroz integral cozido |
100 |
124 |
25,8 |
|
Arroz tipo 1 cozido |
100 |
128 |
28,1 |
|
Aveia em flocos crua |
100 |
394 |
66,6 |
|
Banana-prata |
100 |
98 |
26,0 |
|
Batata-doce cozida |
100 |
77 |
18,4 |
|
Batata-inglesa cozida |
100 |
52 |
11,9 |
|
Cenoura cozida |
100 |
30 |
6,7 |
|
Farinha de trigo |
100 |
360 |
75,1 |
|
Feijão-preto cozido |
100 |
322 |
14,0 |
|
Laranja-baía |
100 |
45 |
11,5 |
|
Leite integral |
100 |
59 |
4,2 |
|
Macarrão trigo cru |
100 |
371 |
77,9 |
|
Mamão papaia |
100 |
40 |
10,4 |
|
Mandioca cozida |
100 |
125 |
30,1 |
|
Melancia |
100 |
33 |
8,1 |
|
Milho-verde cru |
100 |
138 |
28,6 |
|
Pão de forma |
100 |
253 |
49,9 |
|
Pão francês |
100 |
300 |
58,6 |
|
Queijo Minas Frescal |
100 |
264 |
17,4 |
Os alimentos contêm carboidratos na forma de amido — o polissacarídeo de reserva energética das plantas — e pela presença dos açúcares (mono e dissacarídeos). As massas, pães, bolos e outros alimentos industrializados podem conter em sua composição uma grande quantidade de carboidratos, sendo considerados alimentos energéticos.
Atenção
O consumo abaixo das recomendações de carboidratos pode contribuir para um inadequado estado nutricional e comprometer a oferta de proteínas para as suas funções estruturais, ou seja, desviar proteínas para garantir adequada demanda energética. Porém, o consumo excessivo de carboidratos e açúcares na dieta pode ocasionar o acúmulo de gordura corporal e interferir negativamente na sensibilidade do organismo à insulina, favorecendo o surgimento de doenças crônicas como a obesidade e o diabetes melito tipo 2.
As funções biológicas dos carboidratos e as recomendações de consumo
A especialista Camila Sousa aborda as funções biológicas dos carboidratos e as recomendações de consumo.
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MÓDULO 3
Reconhecer o metabolismo dos carboidratos, a glicólise, gliconeogênese, glicogênese, glicogenólise, ciclo de Krebs e resposta glicêmica dos alimentos
O metabolismo dos carboidratos e a resposta glicêmica dos alimentos
Após a absorção pelos transportadores específicos, a glicose será disponibilizada na corrente sanguínea. O objetivo é possibilitar a chegada de substrato para geração de energia nos diversos tecidos corporais. Isso provoca uma concentração de nutrientes no sangue após a ingestão de alimentos que será regulada pela ação de hormônios específicos (como a insulina e o glucagon) em um processo denominado equilíbrio sérico da glicose.
Equilíbrio sérico da glicose
A concentração sanguínea de glicose é conhecida como glicemia. O equilíbrio da glicose sanguínea varia entre os indivíduos, mas em condições normais é comum variar entre 70 e 110mg de glicose por dl de sangue. Após as refeições, período conhecido como pós-prandial, é possível observar um aumento da glicemia, principalmente em refeições ricas em carboidratos, provocado pelo transporte de nutrientes da célula intestinal para a corrente sanguínea. As concentrações de glicose no sangue aumentam acima da normalidade e precisam ser distribuídas para os tecidos corporais. A glicose pode ser armazenada em forma de glicogênio ou utilizada em reações de geração de energia.
O mecanismo existente para manter o equilíbrio sérico da glicose é essencial para o funcionamento corporal. Concentrações de glicose acima e abaixo da normalidade causam efeitos degenerativos no sistema nervoso central e aumento da diurese e fadiga, náuseas e vômitos. Por isso, a concentração de glicose no sangue é controlada por diversos hormônios que são ativados em estado de jejum e nos períodos pós-prandiais.
De acordo com Biesek et al. (2015):
Os hormônios pancreáticos insulina e glucagon possuem ação regulatória sobre a glicemia plasmática e não são os únicos envolvidos no processo. Os hormônios sexuais, epinefrina, glicocorticoides, tireoidianos, entre outros, também influenciam a glicemia.
Veja a seguir o mecanismo de controle glicêmico modulado pelo pâncreas:
O aumento da glicemia pós-prandial é intitulado de hiperglicemia quando a concentração de glicose sanguínea está acima do nível basal. A hiperglicemia estimula as células beta do pâncreas a produzirem a insulina que vai desencadear uma séria de reações em resposta a sua produção, como: permitir a translocação do GLUT 4 para que ele fique disponível na membrana das células, permitindo a captação de glicose pelas células corporais; estimular a síntese de glicogênio hepático e muscular, processo denominado de glicogênese; e estimular, ainda, a síntese de proteínas e o armazenamento de ácidos graxos no tecido adiposo.
O objetivo da insulina é estimular a redução da concentração de glicose no sangue e disponibilizar para outros tecidos, estimulando o armazenamento de nutrientes e provendo um efeito anabólico no metabolismo corporal. Quando a taxa de glicose no sangue baixa significativamente, inferior aos níveis basais, temos o que chamamos de hipoglicemia, cuja principal sensação é a fome.
A hipoglicemia estimula a produção do hormônio glucagon pelas células alfa do pâncreas (figura 10). O aumento da concentração de glucagon estimula reações antagônicas às provocadas pela insulina. Isto é, com o intuito de disponibilizar glicose para o sangue, o glucagon estimula a degradação do glicogênio (glicogenólise) e promove a degradação dos estoques de aminoácidos e ácidos graxos para garantir fornecimento adequado de energia (neoglicogênese).
A função do glucagon é sinalizar a retirada de substratos armazenados no organismo para estimular a maior concentração de glicose no sangue, normalizando a glicemia e promovendo um efeito catabólico no metabolismo corporal.
A ausência da insulina ou sua ação inadequada levam ao quadro conhecido como diabetes, caracterizado pela hiperglicemia. O diabetes melito tipo 1 ocorre devido a uma anomalia do sistema imunológico que ataca as células beta do pâncreas, impossibilitando a produção de insulina. Logo, o portador da doença deve fazer uso do hormônio injetável, tornando-se insulinodependente.
Saiba mais
O diabetes melito tipo 2 é a forma mais comum da doença e ocorre quando o pâncreas não produz insulina em quantidades suficientes para controlar a glicemia. Nesse caso, o paciente pode ou não precisar da aplicação da insulina e o tratamento varia de acordo com a gravidade da doença, sendo o controle da ingestão de carboidratos e a prática de atividade física regular primordiais para a melhora do quadro, assim como a administração de medicamentos quando necessário.
Vias do metabolismo da glicose
Como já descrito, após a absorção, a glicose pode ser armazenada ou utilizada para fornecer energia para as células. Devido à grande afinidade do organismo pela glicose para geração de energia, praticamente todos os tecidos corporais podem armazenar glicogênio, porém fígado e músculos são os órgãos com maior capacidade de sintetizá-lo. No fígado, o glicogênio hepático é o responsável por controlar o equilíbrio sérico da glicose, enquanto o glicogênio muscular é utilizado pelos próprios músculos durante períodos em que estejam ativos. A formação de glicogênio é chamada de glicogênese.
É a formação de um polissacarídeo pela ação da enzima glicogênio sintase estimulada pela liberação de insulina. O glicogênio é o principal reservatório de energia em mamíferos. As concentrações de glicogênio no músculo esquelético são maiores que no fígado e conforme McArdle (2019):
um jejum de 24 horas ou uma dieta pobre em carboidratos e com teor calórico normal praticamente depleta as reservas de glicogênio.
Trata-se da reação inversa à glicogênese, ou seja, é a formação de glicose a partir de uma molécula de glicogênio. É a quebra das ligações glicosídicas do polissacarídeo para fornecer glicose ao organismo que pode ocorrer em períodos de jejum prolongados e durante a prática de atividade física. A glicogênio fosforilase é a enzima que catalisa a reação de degradação do glicogênio estimulada pela liberação de glucagon e hormônios catabólicos, como a epinefrina.
É a degradação da molécula de glicose para posterior liberação de energia. Essa é a reação mais importante do ponto de vista bioquímico, sendo descrita como:
Uma sequência metabólica composta por um conjunto de dez reações catalisadas por enzimas livres no citosol, na qual a glicose é oxidada produzindo duas moléculas de piruvato, quatro moléculas de ATP e dois equivalentes reduzidos de NADH+, que serão introduzidos na cadeia respiratória ou na fermentação
(NELSON; COX 2000).
A figura 11 descreve todas as etapas envolvidas na glicólise, e nela é possível observar a presença da glicose-6-fosfato e frutose-6-fosfato como intermediárias da reação. Essas substâncias podem ser derivadas de frutose e galactose, permitindo que esses monossacarídeos participem da via da glicólise. A glicólise é regulada por hormônios como glucagon, insulina e epinefrina para garantir o fornecimento de energia para o metabolismo celular. As moléculas de piruvato são convertidas em acetil-CoA, que é o composto-chave para o metabolismo celular que será degradada em uma série de reações conhecidas como ciclo de Krebs.
Figura 11
O ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico ocorre a partir da quebra dos macronutrientes provenientes da dieta liberando acetil-CoA. A figura 12 apresenta uma série de reações que acontece na mitocôndria da célula em presença de oxigênio, garantindo o fornecimento de energia e compostos intermediários de outras reações para o organismo. A degradação dos carboidratos a partir da glicólise libera oxaloacetato, intermediário do ciclo de Krebs que interage com a acetil-CoA. Em situações de escassez de carboidratos na dieta, como em períodos de jejum prolongado, dietas restritivas ou ausência de fontes de carboidratos, o fornecimento de oxaloacetato para o ciclo de Krebs fica comprometido, influenciando negativamente na produção de energia e ativando outras vias do metabolismo como a via cetogênica.
Em ausência de oxigênio, as células não serão capazes de fazer a respiração celular e o ciclo de Krebs não pode ser continuado. A fermentação lática é uma via de geração de energia a partir da conversão do piruvato em lactato (ou ácido lático), reação que é catalisada pela enzima hexoquinase. Essa via de curta duração produz energia em momentos iniciais de atividade física, sendo a principal fonte de energia para atividades de alta intensidade e curta duração, como corrida de 100 metros rasos no atletismo. O ácido lático pode ser formado na célula muscular durante períodos de atividade física moderada a intensa e pode ser reciclado pelas células hepáticas, sendo convertido novamente em glicose. Esse processo é uma das reações chamadas de gliconeogênese.
Basicamente é definida por Cozzolino & Cominetti (2013) como:
A formação de glicose a partir do lactato, dos aminoácidos glicogênicos e do glicerol resultante da degradação de triacilgliceróis quando as reservas de carboidratos do organismo diminuem.
A figura 11 descreve todas as etapas envolvidas na gliconeogênese. Trata-se da obtenção de glicose a partir de moléculas não glicídicas que ocorre quando existe baixo fornecimento de carboidrato pela dieta ou por deficiência na absorção. Essa via supre a necessidade energética de tecidos como os eritrócitos e neurônios que precisam continuamente de glicose. A gliconeogênese é realizada principalmente no tecido hepático e durante períodos de jejum ou o consumo de dietas pobres em carboidratos. Tal via ainda é responsável por abastecer o cérebro com glicose.
Figura 11
Resposta glicêmica dos alimentos
Fisiologicamente, os carboidratos diferem entre si durante o processo de digestão e absorção.
A velocidade com que uma fonte de carboidrato é digerida determina a influência que esse alimento terá sobre a disponibilidade de glicose no sangue.
Alimentos ricos em fibras dietéticas tendem a retardar a liberação de glicose no sangue quando comparados a alimentos ricos em açúcares e amido. Biesek et al. (2015) descrevem o Índice Glicêmico (IG) como método proposto em 1981, obtido pela análise da curva glicêmica produzida por 50g de carboidrato (disponível) de um alimento teste em relação a curva de 50g de carboidrato do alimento padrão (glicose ou pão branco).
Alimentos de baixo IG (brócolis, alface, amendoim, cebola, cogumelo)
Fornecem glicose para o sangue de maneira contínua, provocando um aumento lento na curva glicêmica.
Os alimentos de alto IG (arroz, batata, abóbora, pipoca)
Liberam glicose rapidamente, pois são digeridos e absorvidos rapidamente, provocando maiores alterações na curva glicêmica.
O índice glicêmico varia de acordo com a composição dos alimentos ricos em carboidratos (estrutura química, tamanho da molécula, presença de monossacarídeos ou amilose e amilopectina). A presença de fibras, antinutrientes, proteínas e lipídios também irá influenciar na liberação de glicose, assim como o grau de processamento e o cozimento dos alimentos.
Pensando no metabolismo energético, o consumo constante de alimentos de alto índice glicêmico pode estimular a produção de insulina a fim de garantir o retorno da homeostase da glicose sérica. Isso pode causar a redução da saciedade da refeição e sobrecarregar a produção de insulina pelas células beta do pâncreas, cooperando com o aparecimento do diabetes tipo 2 em longo prazo.
Tabela 4: Valores de referência para classificação do IG dos alimentos
| Classificação do IG | IG (glicose = 100) |
|---|---|
|
Alto |
> 70 |
|
Médio |
56 – 69 |
|
Baixo |
< 55 |
Atenção
O IG considera somente a qualidade em uma quantidade fixa de carboidratos, enquanto a Carga Glicêmica (CG) considera tanto a quantidade de carboidrato como a sua qualidade (COZZOLINO; COMINETTI, 2013).
Isso quer dizer que para alguns pesquisadores o IG perde o sentido, pois a quantidade de carboidrato analisado na curva glicêmica não é normalmente a quantidade que será ingerida em uma porção. A CG é descrita como uma equação que multiplica o IG do alimento pela quantidade de carboidrato disponível na porção que será consumida, e isso será dividido por 100 para representar um valor percentual.
A glicose é o alimento controle para CG (IG igual a 100%) e, baseado nesse valor de referência, são classificados como baixo CG valores iguais ou menores que 10%, média CG valores entre 11 e 19% e alta CG valores maiores ou iguais a 20%.
De acordo com Cozzolino & Cominetti (2013), estudos realizados em 30 anos de existência e uso do IG, bem como os estudos de CG, mostram evidências concretas que justificam o uso desses marcadores visando à diminuição de risco de doenças crônicas não transmissíveis. A CG pode ser utilizada para avaliar a qualidade dos alimentos que vão compor a dieta de um paciente diabético e o IG pode ser benéfico ao analisar a composição de refeições e como essas podem auxiliar a resposta glicêmica do organismo.
O metabolismo dos carboidratos e a resposta glicêmica dos alimentos
A especialista Aline Monteiro aborda o metabolismo dos carboidratos e a resposta glicêmica dos alimentos.
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Conclusão
Considerações Finais
Como vimos, o carboidrato é a principal fonte de energia dos organismos vivos e o corpo humano pode armazenar quantidades significativas em forma de glicogênio. Os carboidratos podem ser classificados de acordo com sua estrutura química e o tamanho da molécula, mas também de acordo com a digestibilidade em relação às enzimas humanas.
Nesse contexto, os carboidratos conhecidos como não digeríveis são as fibras dietéticas que apresentam funções específicas na saúde intestinal. A ausência de carboidratos na dieta pode provocar desvio das proteínas de suas funções plásticas e reparadoras para participar da síntese de energia e colaborar para a desnutrição. Porém, o consumo excessivo de carboidratos na dieta está associado ao acúmulo anormal de gordura no tecido adiposo e alteração na produção de insulina pelas células beta do pâncreas, que podem contribuir para maior incidência de obesidade e diabetes tipo 2 na população mundial.
Temos certeza de que a partir deste momento você está apto a um planejamento alimentar equilibrado no consumo de carboidratos.
Podcast
Agora, a especialista Renata Baratta dos Passos encerra o tema falando sobre a visão de um nutricionista esportivo sobre a importância dos carboidratos na performance física de um atleta de elite.