30/05/2017. Metabolismo: soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula ou organismo por meio de reações catalisadas por enzimas

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1 Metabolismo: soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula ou organismo por meio de reações catalisadas por enzimas Metabolismo energético: vias metabólicas de fornecimento de energia para manter as atividades celulares que consomem energia VIAS CATABÓLICAS: Glicólise (oxidação de glicose) Glicogenólise (degradação de glicogênio) Beta-oxidação (oxidação de ácidos graxos) Desaminação (degradação de aminoácidos) (oxidação de nutrientes) VIAS ANABÓLICAS: Gliconeogênese (síntese de glicose) Síntese de glicogênio Síntese de aminoácidos e proteínas Síntese de ácidos graxos e triglicerídeos Síntese de colesterol e derivados Síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos (síntese de nutrientes) 1

2 Organização do Metabolismo Regional (diferentes tecidos) ; Músculo esquelético; Tecido adiposo Celular (diferentes compartimentos) Citosol; Mitocôndria; Retículo endoplasmático Temporal (diferentes momentos) Estado alimentado; Jejum inicial; Jejum prolongado Degradação (liberação de glicose) Músculo: consumo próprio Glicogênio (n glicoses) Glicogênio (n-1 glicoses) Glicose Síntese (armazenamento de glicose) : liberação para o sangue Glicose (6 C) (investimento energético) 2 ATP 4 ATP (rendimento energético) 2 NAD + 2 NADH 2 Piruvato (3 C) 2 NADH 2 NAD + 2 Lactato (3 C) Piruvato (3 C) Ácido graxo (16 C) CO 2 (eliminado pela respiração) NADH Triglicerídeo 7 FADH 2 7 NADH Degradação de: Aminoácidos cetogênicos Ácidos graxos Acetil-CoA (2 C) Fosforilação Oxidativa Síntese de: Corpos cetônicos Ácidos graxos Colesterol 3 ácidos graxos + 1 glicerol 8 Acetil-CoA (2 C) Fosforilação Oxidativa 2

3 Acetil CoA (2 C) Glicose (piruvato) Ácidos graxos NADH FADH 2 CO 2 (eliminado pela respiração pulmonar) CO 2 (eliminado pela respiração pulmonar) GTP/ATP 2) Transporte de prótons (H + ) para o espaço intermembranas 4) Fosforilação oxidativa do ADP em ATP: energia vem da difusão do H + Espaço intermembranas Membrana mitocondrial interna I III IV II Matriz mitocondrial 1) Transferência de elétrons do NADH/FADH 2 para complexos proteicos (I, II, III e IV) 3) Transferência de prótons (H + ) e elétrons para o O2 (obtido pela respiração pulmonar) A gliconeogênese: alanina, lactato 3 ATP 2 GTP aminoácidos glutamina é a síntese de glicose a partir de outros compostos (não carboidratos); é mais importante a partir de lactato, alanina e glutamina; não é a reversão simples das etapas da glicólise; 2 NADH consome energia (na forma de ATP e de NADH); acontece exclusivamente no fígado e nos rins; aminoácidos aminoácidos 3

4 7 ATP 8 Acetil CoA (2 C) 3 ácidos graxos + 1 glicerol Acetil CoA (2 C) 14 NADPH Ácido graxo (16 C) 3 ATP Triglicerídeo Acetona (3 C) Acetoacetato (4 C) Beta-hidroxibutirato (4 C) Glicogênio Gliconeogênese Glicogenólise Aminoácidos Glicose Triglicerídeos Glicólise ATP Lipólise Lactato Piruvato Ácidos Graxos Beta oxidação Glicose Em animais o acetil CoA (e portanto as gorduras) não podem ser convertidos em glicose! Acetil CoA ATP Fosforilação Oxidativa ATP Ácidos Graxos Triglicerídeos Lipogênese PROCESSOS CITOSÓLICOS Glicólise Gliconeogênese Lipogênese Síntese e degradação de glicogênio PROCESSOS MITOCONDRIAIS Respiração mitocondrial Fosforilação oxidativa Beta-oxidação Cetogênese CÉLULAS EM GERAL Glicólise anaeróbia e aeróbia Beta oxidação ; fosf. oxidativa MÚSCULO Glicólise anaeróbia e aeróbia Beta oxidação ; fosf. oxidativa Síntese e degradação de glicogênio TECIDO ADIPOSO Glicólise anaeróbia e aeróbia ; fosf. oxidativa Lipogênese Lipólise FÍGADO Glicólise anaeróbia e aeróbia Beta oxidação ; fosf. oxidativa Síntese e degradação de glicogênio Gliconeogênese Cetogênese Lipogênese Lipólise ATP/NADH/FADH2 produzidos ATP/NADH=2,5 ATP/FADH2=1,5 TOTAL DE ATP (6 carbonos) 2 ATP + 2 GTP 10 NADH 2 FADH2 TOTAL TOTAL DE ATP POR CARBONO ÁCIDO GRAXO (18 carbonos) 9 GTP 35 NADH 17 FADH2 TOTAL TOTAL DE ATP POR CARBONO 4

5 ATP/NADH/FADH2 produzidos ATP/NADH=2,5 ATP/FADH2=1,5 TOTAL DE ATP (6 carbonos) 2 ATP + 2 GTP 4 10 NADH 10 X 2, FADH2 2 X 1,5 3 TOTAL 32 TOTAL DE ATP POR CARBONO 5,3 ÁCIDO GRAXO (18 carbonos) 9 GTP 9 35 NADH 35 X 2,5 87,5 17 FADH2 17 X 1,5 25,5 TOTAL 122 TOTAL DE ATP POR CARBONO 6,78 A obtenção e uso de energia a partir dos nutrientes (i.e., produção e consumo de ATP) é um processo contínuo, enquanto que o suprimento externo de nutrientes (i.e., ingestão de alimentos) é um processo intermitente. HOMEOSTASE CALÓRICA Constância na disponibilidade de substratos energéticos no sangue independente do momento nutricional (absortivo, pós-absortivo, jejum) ou do nível de atividade (repouso, exercício leve, moderado ou intenso). O estado absortivo é o período em que os nutrientes ingeridos estão sendo absorvidos do trato gastrointestinal para o sangue, e são usados como substratos energéticos ou armazenados. DESTINO DA NO ESTADO ABSORTIVO: principal fonte de energia DESTINO DOS LIPÍDEOS NO ESTADO ABSORTIVO: armazenamento Intestino delgado Intestino delgado Células em geral Músculo Tecido adiposo síntese de glicogênio lipogênese síntese de glicogênio lipogênese exportação: VLDL Quilomícrons Algumas células Lipoproteína lipase ÁCIDOS GRAXOS VLDL Tecido adiposo lipogênese 5

6 DESTINO DOS AMINOÁCIDOS NO ESTADO ABSORTIVO: síntese proteica Células em geral síntese proteica Proteínas não são uma forma de armazenar aminoácidos! Elas têm papéis estruturais e funcionais importantes Intestino delgado AMINOÁCIDOS cetoácidos lipogênese desaminação amônia excreção: ureia síntese proteica LIPÍDEOS AMINOÁCIDOS *energia (glicólise-ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa) * glicogênio (músculo e fígado) triglicerídeos (lipogênese tecido adiposo e fígado) * triglicerídeos (lipogênese tecido adiposo e fígado) energia (beta oxidação-ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa) *síntese proteica energia (ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa) triglicerídeos (lipogênese - fígado) *destino predominante com dieta balanceada NO ESTADO ABSORTIVO, A É A PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA; O EXCESSO DE NUTRIENTES É ARMAZENADO, PRINCIPALMENTE COMO GLICOGÊNIO E TRIGLICERÍDEOS CONTROLE HORMONAL DO ESTADO ABSORTIVO A insulina é a principal causa de todos os eventos do estado absortivo. Ela direciona o fluxo de glicose, aminoácidos e lipídeos nos tecidos em geral, e principalmente no músculo, tecido adiposo e fígado. A própria absorção de nutrientes pelo intestino delgado estimula a secreção de insulina pelo pâncreas. A insulina é um hormônio anabólico porque favorece a síntese de proteínas, glicogênio e triglicerídeos. O estado pós-absortivo é período em que não há absorção gastrointestinal de nutrientes; os substratos energéticos necessários são fornecidos pelos estoques corporais. DESTINO DA NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: fonte de energia DESTINO DOS AMINOÁCIDOS NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: síntese de glicose Glicogenólise para liberação Glicogênio gliconeogênese Aminoácidos Lactato Glicerol CICLO DE CORI Músculo Glicogênio Glicogenólise para consumo Músculo proteólise AMINOÁCIDOS CICLO ALANINA- Células dependentes de glicose (por ex. neurônios) gliconeogênese 6

7 DESTINO DOS LIPÍDEOS NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: fonte de energia gliconeogênese Tecido adiposo glicerol degradação: lipólise ÁCIDOS GRAXOS Células em geral cetogênese CORPOS CETÔNICOS LIPÍDEOS AMINOÁCIDOS energia energia (como ácidos graxos e corpos cetônicos) síntese de glicose (gliconeogênese) NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO, OS NUTRIENTES ARMAZENADOS SÃO MOBILIZADOS PARA FORNECER PARA OS TECIDOS DEPENDENTES (POR GLICOGENÓLISE E GLICONEOGÊNESE); OS OUTROS TECIDOS USAM ÁCIDOS GRAXOS E CORPOS CETÔNICOS CONTROLE HORMONAL DO ESTADO PÓS-ABSORTIVO Os hormônios que direcionam o fluxo de nutrientes durante o período pósabsortivo são glucagon, epinefrina/norepinefrina, cortisol e GH. Por terem ações opostas às da insulina, são chamados de hormônios contrarreguladores. O fator estimulador comum para a liberação desses hormônios é a redução da concentração plasmática de glicose (hipoglicemia). ESTADO ABSORTIVO alimentado: glicólise 5-6 h de jejum: glicogenólise ESTADO PÓS-ABSORTIVO A duração da glicogenólise depende da quantidade de glicogênio hepático armazenada. A capacidade gliconeogênica h de jejum: depende da quantidade de proteínas que podem glicogenólise ser mobilizadas e (não é possível consumir gliconeogênese aminoácidos indefinidamente para sustentar a mais de 24 h de jejum: gliconeogênese). gliconeogênese, lipólise e cetogênese Lipólise A longo prazo, a quantidade de gordura armazenada passa a ser a principal fonte de energia (lipólise, beta oxidação e cetogênese) e portanto é determinante da capacidade de suportar jejum muito prolongado (vários dias/semanas). Estado alimentado (nutrientes absorvidos) Armazenamento de nutrientes em excesso: Glicose Glicogênio (no fígado) Lipídeos, glicose, aminoácidos Triglicerídeos (no fígado e tecido adiposo) Estado de jejum (nutrientes endógenos) Fornecimento de nutrientes energéticos: Glicogênio (do fígado) Glicose (ENERGIA para outros tecidos) Ácidos graxos (do tecido adiposo) Corpos cetônicos (ENERGIA para outros tecidos) Aminoácidos (do músculo) Glicose (ENERGIA para outros tecidos) Estado alimentado (nutrientes absorvidos) Armazenamento de nutrientes em excesso: Lipídeos (do sangue e do fígado) Triglicerídeos (no tecido adiposo) Tecido Adiposo Estado de jejum (nutrientes endógenos) Fornecimento de nutrientes energéticos: Triglicerídeos Ácidos graxos (ENERGIA para outros tecidos) Triglicerídeos Ácidos graxos Corpos cetônicos (no fígado) 7

8 Estado alimentado (nutrientes absorvidos) Estado alimentado (nutrientes absorvidos) Glicose Glicogênio e ENERGIA Ácidos graxos ENERGIA Glicose ENERGIA Músculo Tecido Nervoso Estado de jejum/exercício (nutrientes endógenos) Glicogênio Glicose ENERGIA Ácidos graxos (do tecido adiposo) ENERGIA Aminoácidos (principalmente alanina) Glicose (no fígado) Lactato Glicose (no fígado) Estado de jejum (nutrientes endógenos) Glicose ENERGIA Corpos cetônicos (do fígado) ENERGIA A AÇÃO COORDENADA DA INSULINA E DOS HORMÔNIOS CONTRARREGULADORES MANTÉM A CONCENTRAÇÃO PLASMÁTICA DE DENTRO DE UMA VARIAÇÃO LIMITADA. ISSO GARANTE SUPRIMENTO CONTÍNUO E SUFICIENTE DE PARA O CÉREBRO (QUE É -DEPENDENTE) E DE SUBSTRATOS ENERGÉTICOS (, ÁCIDOS GRAXOS OU CORPOS CETÔNICOS) PARA OS OUTROS TECIDOS EM TODOS OS PERÍODOS NUTRICIONAIS. 8