BIOQUIMICA DA NUTRIÇÃO INTRODUÇAO AO METABOLISMO ESTUDO DOS CARBOIDRATOS Parte 2. Andréa Fernanda Lopes

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1 . BIOQUIMICA DA NUTRIÇÃO INTRODUÇAO AO METABOLISMO ESTUDO DOS CARBOIDRATOS Parte 2 Andréa Fernanda Lopes 1

2 DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS Andréa Fernanda Lopes 2

3 Digestão e absorção de carboidratos Slide 47 digestão e absorção dos ch Silverthorn, Andréa Fernanda Lopes 3

4 Mecanismos de absorção Vias de transporte através da membrana celular Silverthorn, Andréa Fernanda Lopes 4

5 TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS LEVY,2000. Andréa Fernanda Lopes 5

6 TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS Pouco expressa no tecido muscular e fígado p/galactose, manose e frutose DAN, GLUT-3: cérebro, rim, placenta, espermatozóides. GLUT-5:jejuno, rins, músculo esquelético, adipócitos, barreira hematoencefálica, espermatozóides. Principal transportador de frutose. Andréa Fernanda Lopes 6

7 TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS GLUT-1: manutenção da glicemia GLUT-2: mecanismo sensor da glicemia pelas células do pâncreas GLUT-4: geração de obesidade Andréa Fernanda Lopes 7

8 Secreção e absorção no trato gastrintestinal Andréa Fernanda Lopes 8

9 METABOLISMO Os organismos, para manterem-se vivos e desempenharem diversas funções biológicas necessitam constantemente de energia. Fototróficos luz solar Quimiotróficos oxidam compostos encontrados no meio ambiente Quimiorganotróficos necessitam oxidar substâncias organicas. Andréa Fernanda Lopes 9

10 Metabolismo Compreende todo o processo de obtenção, armazenamento, e utilização de energia, e a transformação de precursores obtidos do meio em compostos característicos de cada organismo feito através de uma intricada rede de reações quimicas Andréa Fernanda Lopes 10

11 METABOLISMO Os nutrientes, ao serem oxidados, perdem protons e eletrons (H+ e e-) e têm seus átomos de carbono convertidos a CO 2 Andréa Fernanda Lopes 11

12 ESQUEMA SIMPLIFICADO DO PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ENERGIA EM ORGANISMOS QUIMIOROGANOTRÓFICOS CARBOIDRATOS LIPÍDIOS PROTEÍNAS CO 2 (H + + e - ) COENZIMAS (oxidadas) ATP + H 2 O COENZIMAS (H+ + e-) (reduzidas) O 2 + ADP + P i Andréa Fernanda Lopes 12

13 Metabolismo Os alimentos são compostos principalmente por 3 tipos de substâncias orgânicas carboidratos, proteínas e lipídios- que, por constituirem, em massa, os componentes mais importantes da dieta, são chamados macronutrientes Andréa Fernanda Lopes 13

14 Macronutrientes No processo digestivo, os macronutrientes são degradados até suas unidades constituintes: Carboidratos... Glicose Lipídies... Ácidos Graxos Proteínas... Aminoácidos Andréa Fernanda Lopes 14

15 Metabolismo dos compostos visão integrada Questões pertinentes É obrigatória a ingestão de carboidratos, lipídios e proteínas, já que o organismo contém os três tipos de compostos? Algum destes compostos podem ser sintetizados à partir de outro? Se este for caso, quais os tipos de compostos imprescindíveis na dieta? (análise da possibilidade de interconversão dos diferentes tipos de nutrientes) Andréa Fernanda Lopes 15

16 MAPA SIMPLIFICADO DO METABOLISMO CARBOIDRATOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Asp Ala Cys Gly Ser Ile Leu Lys Phe Glu Piruvato (3) Acetil-CoA (2) CO 2 CO 2 Oxaloacetato (4) Citrato (6) Malato (4) Isocitrato (6) CO 2 Fumarato (4) α- Cetoglutarato (5) CO 2 Andréa Fernanda Lopes 16 Succinato (4)

17 Conversões Conversões possível Possível? Etapas a. Proteína Glicose b. Proteína Ácido graxo c. Glicose Ácido graxo d. Glicose Proteína e. Ácido graxo Glicose sim Sim Sim Não Não Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Glicose E Asp Oxaloacetato Piruvato Glicose Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Acetil-CoA Ácido graxo E Ile, Leu, Lys, Phe Acetil-CoA Ácido graxo Glicose Piruvato Acetil-CoA Ácido graxo f. Ácido graxo Proteína Não Andréa Fernanda Lopes 17

18 Macronutrientes Macronutriente Proteínas Carboidratos Lipídios - Pode originar Carboidratos, ácidos graxos Ácido graxos Andréa Fernanda Lopes 18

19 EXCESSO OU JEJUM Andréa Fernanda Lopes 19

20 METABOLISMO Andréa Fernanda Lopes 20

21 METABOLISMO Andréa Fernanda Lopes 21

22 METABOLISMO Silverthorn, Andréa Fernanda Lopes 22

23 VIA GLICOLÍTICA Investimento Produção Stryer,1996. Pamela, NADH = 3 ATP 1 FADH 2 = 2 ATP Andréa Fernanda Lopes 23

24 GLICÓLISE ANAERÓBIA HEMÁCIAS CÓRNEA OCULARES MEDULA RENAL TESTÍCULOS LEUCÓCITOS Andréa Fernanda Lopes 24

25 CICLO DE KREBS Andréa Fernanda Stryer,1996. Lopes 25

26 CICLO DE KREBS DAN, Andréa Fernanda Lopes 26

27 ESTÁGIOS DO CICLO DE KREBS Estágio I: união do acetil-coa com o carreador oxaloacetato (reação 1) Estágio II: quebra do carreador (reações 2 a 5) DAN, Estágio III: regeneração do carreador (reações 6 a 8) Andréa Fernanda Lopes 27

28 Andréa Fernanda Lopes 28 Champe, 2009

29 REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS A GLICOSE FORNECE PARA A LIPOGÊNESE: Acetil CoA: para formação de ácidos graxos Glicerol: para síntese de Triacil-glicerol NADPH: ciclo das pentoses (coenzima para biossíntese de ácidos graxos) FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA DAN, Andréa Fernanda Lopes 29

30 GLICÓLISE ANAERÓBIA Reação produtora de energia emergencial, quando a quantidade de O2 disponível for um fator limitante: Eritrócitos porque não possuem mitocôndrias; Músculo esquelético ativo quando o metabolismo oxidativo não consegue suprir a demanda de energia muscular; Cérebro - porque a glicose é seu principal combustível. Andréa Fernanda Lopes 30

31 CICLO DE CORI CICLO DE CORI Normal - 1mmol/L ph sanguíneo normal 7,35-7,45 Hiperlacticemia - 5mmol/L Acidose láctica (exercício intenso, hipóxia tecidual, choque hemorrágico, infarto do miocárdio) Andréa Fernanda Lopes 31

32 GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR DAN,2006 Andréa Fernanda Lopes 32

33 Síntese do Glicogênio É o processo bioquímico que transforma glicose em glicogênio. Tipo de reação?? Ocorre em todos os tecidos dos animais, mas é proeminente no fígado e músculo. O fígado armazena o excesso de carboidratos na forma de glicogênio para enviar, pelo sangue aos outros tecidos a glicose quando necessário. O músculo armazena glicose apenas para o seu uso, para consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia rápida. No repouso, a preferência é pelos lipídios justamente para manter a reserva de glicogênio. Andréa Fernanda Lopes 33

34 Glicogênese O glicogênio é uma fonte imediata de glicose para os músculos quando há diminuição de glicose sanguínea (hipoglicemia). O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 h após a última refeição. Andréa Fernanda Lopes 34

35 . O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-Glicose, sintetizada à partir da Glicose-1- P, geralmente proveniente da Glicose-6-P da Glicólise ( por ação da Fosfoglicomutase) Ocorre a incorporação da Uridina-tri-fosfato (UTP) que proporciona a ligação entre o C1 de uma molécula com a C4 de outra ( por ação da enzima glicogênio sintase)formando uma maltose inicial que logo será acrescida de outras; formando um polímero Andréa Fernanda Lopes 35

36 Glicogênese Fosfoglicomutase Glucose-6-phosphate Glucose-1-phosphate Glicogênio sintase Uridine diphosphate glucose Glycogen Andréa Fernanda Lopes 36

37 Glicogênese A enzima que aproveita a glicose, liberando UDP é a glicogênio sintase. Esta enzima necessita de um primer, um resíduo por onde começar, que deve ser formado por pelo menos 4 moléculas de glicose. A proteína glicogenina é a responsável por esta pequena cadeia. A ela se liga o primeiro resíduo de glicose Formado o primer, a Glicogênio sintase se liga à cadeia e à glicogenina (que permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose) estendendo a cadeia. Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a enzima Glicogênio sintase é deslocada e a glicogenina permanece. Andréa Fernanda Lopes 37

38 Andréa Fernanda Lopes Champe,

39 ligação -1,4 ligação -1,6 P P Uridina UDP glicose UDP glicose pirofosforilase P P glicose 1 fosfato P + P P P Uridina Uridina trifosfato (UTP) Síntese do glicogênio Andréa Fernanda Lopes 39

40 Degradação do Glicogênio - Glicogenólise O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para obtenção de glicose para entrar nas rotas oxidativas visando a obtenção de energia. Tipo de reação?? A glicogenólise possui controle endócrino Andréa Fernanda Lopes 40

41 Degradação do Glicogênio - Glicogenólise Na degradação do glicogênio se dá a retirada repetida de unidades de glicose `a partir das extremidades não redutoras pela enzima Glicogênio Fosforilase. Ao quebrar as ligações glicosídicas, do tipo alfa 1-4 a enzima adiciona um fosfato a molécula na posição C1, após a ação da enzima Fosfoglicomutase para a conversão de Glicose-1-P em Glicose-6-P. Assim, quando a glicose que entra na via glicolítica deriva do GLICOGENIO, as reações já iniciam à partir de Glicose-6P. Andréa Fernanda Lopes 41

42 Champe, 2009 Andréa Fernanda Lopes 42

43 Glicogenólise Este tipo de quebra, que ocorre na MOBILIZAÇAO INTRACELULAR DE CARBOIDRATOS, é dita Fosforólise, sendo portanto diferente da hidrólise que ocorre na degradação intestinal. Andréa Fernanda Lopes 43

44 Degradação de Glicogênio Andréa Fernanda Lopes 44

45 GLICOGÊNESE E GLICOGENÓLISE hepatócitos Andréa Fernanda Lopes 45

46 CONTROLE HORMONAL DO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS INSULINA GLUCAGON ADRENALINA HORMÔNIO TIROIDIANO GLICOCORTICÓIDES GH Andréa Fernanda Lopes 46

47 GLICONEOGÊNESE É o mecanismo pelo qual se produz glicose por meio de conversão de compostos aglicanos (não açúcares e não carboidratos). A maior parte é realizada no figado e uma menor parte no córtex dos rins. Os precursores não glicídicos: lactato, aminoácidos e glicerol. Andréa Fernanda Lopes 47

48 GLICONEOGÊNESE Quando há deficiência do suprimento de glicose pela dieta ou por dificuldade na sua absorção pelas células, a glicose pode ser produzida endogenamente a partir de outros substratos Isso é importante para certos tecidos como células nervosas e para os eritrócitos que necessitam continuamente de energia. Por outro lado, o fígado utiliza intensamente essa via para conversão do lactato em glicose. Andréa Fernanda Lopes 48

49 GLICONEOGÊNESE A maioria dos tecidos é capaz de suprir necessidades energéticas através de vários compostos: aminoácidos, açucares, ácidos graxos. Mas alguns tecidos usam apenas GLICOSE como fonte de energia = CÉREBRO. Para que o suprimento de glicose não seja interrompido, o organismo lança mão de mecanismos que se destinam a preservar o nível de glicose circulante, mesmo quando em jejum Andréa Fernanda Lopes 49

50 GLICONEOGÊNESE Quando a concentração de glicose circulante vinda da alimentação vai diminuindo, o glicogênio hepático vai sendo degradado fazendo com que a glicemia volte a valores normais. Mas o Glicogênio hepático é insuficiente para conseguir manter a concentração de glicose normal por um período muito longo. Assim, será acionada uma outra via, a da síntese da Glicose, onde a mesma será formada à partir de não carboidratos, mas também de aminoácidos, lactato e glicerol Andréa Fernanda Lopes 50

51 GLICONEOGÊNESE É uma importante via, equivalente à Glicólise. É uma via anabólica central, diferente da Glicólise, apesar do número de enzimas em comum. O ponto de diferença (ditos os 3 desvios da neoglicogênese) estão justamente nas enzimas regulatórias ( que são pontos irreversíveis da glicólise) e permitem uma regulação coordenada e recíproca. HEXOQUINASE, FOSFOFRUTOQUINASE e PIRUVATO QUINASE Andréa Fernanda Lopes 51

52 GLICONEOGÊNESE Durante o jejum, toda a glicose deve ser sintetizada à partir desses precursores nãoglicidicos. A maioria dos precursores deve entrar no Ciclo de Krebs em algum ponto para ser convertida em oxaloacetato. O oxaloacetato é o material de partida para a gliconeogênese. Andréa Fernanda Lopes 52

53 GLICONEOGÊNESE Como o piruvato pode ser proveniente também da fermentação, a entrada se dá via lactato. Além do piruvato e lactato, os pontos de entrada são: intermediários do Ciclo do Ácido Cítrico, aminoácidos glicogênios (por produzirem diretamente Piruvato ou qualquer intermediário do CAC) e o Glicerol. Acetil CoA jamais pode ser convertido a glicose, contribuindo apenas para o fornecimentode energia e NADH. Daí a importancia desta via: fornecer glicose para as celulas que não são capazes de utilizar lipidios como fonte de energia: eritrócitos, neurônios.. Andréa Fernanda Lopes 53

54 A GLICONEOGÊNESE não é o contrário da glicólise, as reações diferentes estão indicadas nas caixas Estes passos são os mesmos da glicólise, mais no sentido contrário Na glicólise é utilizada a enzima fosfofrutocinase (PFK1), e requer de ATP Na glicólise é utilizada a enzima hexocinase, e requer de ATP Andréa Fernanda Lopes 54

55 GLICONEOGÊNESE São indicados os átomos de carbono e os grupos fosfato Estes passos são os mesmos da glicólise, mais no sentido contrário Andréa Fernanda Lopes 55

56 Citossol Mitocôndria Transp. de MALATO Malato (4C) Malato (4C) Oxaloacetato (4C) ADP + Pi ATP CO 2 Transp. de PIRUVATO Oxaloacetato (4C) Piruvato carboxilase Piruvato (3C) Ciclo de Krebs GTP GDP + Pi Fosfoenol piruvato carbox nase CO 2 Fosfoenol-piruvato (3C) Gliconeogênese Piruvato Andréa Fernanda Lopes 56

57 Champe, 2009 Andréa Fernanda Lopes 57

58 GLICONEOGÊNESE Níveis glicêmicos: Normal : 70 a 90mg/100ml Hiperglicemia > 120mg/100ml Hipoglicemia < 70mg/100ml Andréa Fernanda Lopes 58

59 . Andréa Fernanda Lopes 59

60 Andréa Fernanda Lopes 60

61 EXCESSO OU JEJUM Andréa Fernanda Lopes 61