Deficiência de Vitaminas Beribéri: deficiência de B1. Populações que usam arroz branco (polido) como base principal de sua alimentação. Alcoólatras: calorias vazias (bebidas não possuem vitaminas e outros nutrientes essenciais). Nível alto de piruvato no sangue: defeitos em sua oxidação.
Fosforilação Oxidativa
Transporte de elétrons: Cadeia respiratória Ubiquinona: lipossolúvel; pequena e móvel. Citocromos: Fe no grupo heme (cores fortes). Há 3 classes (espectros de absorção de luz: diferentes comprimentos de onda). Proteínas Fe/S: Fe presente (não em grupo heme); associação com enxofre inorgânico ou AA cisteína.
Inibidores ou desacopladores: transferência de elétrons e síntese de ATP acopladas. Inibidores Amital (droga), rotenona (inseticida) e antibiótico piericidina A: inibem fluxo de elétrons dos centros do complexo I para ubiquinona. Rotenona: inibe o transporte de NADH para UQ. Antimicina A: de cit b para cit c1. Cianeto: cit para oxigênio.
Desacopladores Rompimento de membrana mitocondrial Ácidos fracos hidrofóbicos: entram na matriz e liberam prótons. Valinomicina forma complexo lipossolúvel com K+: passa do citosol para a matriz. Mitocôndrias manipuladas: obter diferença na concentração de prótons através da membrana interna.
Tecido adiposo marrom - desacoplador: Especializado na produção de calor. Muitas mitocôndrias que oxidam combustíveis (principalmente AG) Mitocôndria: possui proteína termogenina - passagem dos prótons para dentro da matriz, sem usarem a ATP sintase.
Oxidação do NADH citossólico NADH gerado na glicólise (citossol) precisa passar elétrons para dentro da mitocôndria. Circuito malato-aspartato (fígado, rim e coração). Circuito glicerol-3p (músculo esquelético e cérebro). Os elétrons não passam pelo complexo I. Pode gerar 2 ou 3 ATPs (36 ou 38 ATPs)
Regulação da FO
Gliconeogênese
Formação de glicose: aminoácidos (quase todos os α cetoácidos) lactato (eritrócitos e músculos) piruvato glicerol (triglicerídeos) Ácidos graxos não formam glicose. Aa: glicogênicos, cetogênicos ou ambos.
Gliconeogênese Maior parte no fígado (90%) e pouco nos rins (10%). Jejum prolongado aumenta gliconeogênese nos rins (até 40%). Piruvato convertido em Glicose: citossol e mitocôndria. Lactato convertido em glicose: importante durante grande esforço físico.
Gliconeogênese Frutose 1,6 bifosfatase Frutose1,6diP + H20 frutose-6p + Pi Glicose-6 fosfatase Glicose-6P + H20 Glicose + Pi
Gliconeogênese Gasta-se 6 moléculas de alta energia (fosfato) e 2 NADH. 2Piruvato +4ATP +2GTP +2NADH + 4H20 glicose + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+
Regulação de gliconeogênese Piruvato carboxilase:
Frutose 1,6 difosfatase - alostérica Gliconeogênese estimulada: concentrações de acetil-coa, citrato e ATP suficientes, para que glicose seja produzida e armazenada. frutose-1,6 difosfato + H20 frutose-6p+pi Frutose-2,6 bifosfato: regulador importante. Estimula PFK (glicólise) e inibe frutose-1,6 bifosfatase (gliconeogênese). Glucagon: estimula síntese de camp diminui [frutose-2,6 bifosfato] no hepatócito, inibindo glicólise
Gliconeogênese Ácidos graxos número par: não são usados em conversão de glicose, porque liberam apenas acetil-coa. Acetil-coA não é precursor de glicose em mamíferos. AG ímpar: 3 carbonos finais succinil-coa podem virar oxaloacetato e glicose. Oxidação de lipídios no jejum: importante - fornece ATP e NADH para a gliconeogênese.
Metabolismo do Glicogênio Glicogênio Hepático: satisfaz necessidade de glicose por apenas 10-18 horas, sem a ingestão de carboidratos. Suprimento contínuo de glicose: encéfalo, eritrócitos, cristalino, córnea, testículos e medula renal. Estoque de carboidratos: Fígado (75 a 100 g) e Músculos (350 a 400 g) Carboidrato: único macronutriente que fornece energia em reações aeróbias e anaeróbias.
Glicogenólise
Glicogenólise
Músculo esquelético Músculo em repouso: fosforilase do glicogênio inativa. Cálcio: modulador ativador alostérico da fosforilase do glicogênio. Regulação alostérica: ADP e cálcio estimulam a enzima; é mais rápida que hormonal.
Músculo esquelético Músculo ativo: aumenta nível de AMPc e fosforilase do glicogênio fica ativada. Epinefrina: É necessário produzir ATP para a contração. A ativa uma enzima quinase e inativa uma fosfatase, levando à ativação da fosforilase do glicogênio por fosforilação. Fosfodiesterases: enzimas que hidrolisam AMPc. Cafeína inibe fosfodiesterases.
Fígado Manter nível constante de glicose no sangue Glicose-1P é convertida em glicose-6p. Glicose-6 fosfatase: fígado, rins e intestino Glucagon: aumenta AMPc e ativa a fosforilase do glicogênio. Regulação alostérica: a glicose inibe a fosforilase do glicogênio
Fígado
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO Glicogênio sintase: funciona desfosforilada Fosforilase do glicogênio: funciona fosforilada Regulação: as duas enzimas nunca são ativadas simultaneamente.
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO Nucleotídeos de açúcar (UDP-glicose): substrato para síntese. UTP com Glicose-1P: gasto de energia. Sintese: glicogênio + UDP-glicose glicogênio n+1 + UDP
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO
BIOSSÍNTESE DE GLICOGÊNIO
Captação de glicose Insulina influencia carreadores de glicose, principalmente no coração, músculo esquelético e tecido adiposo Fígado e cérebro não são influenciados pela insulina Difusão facilitada, independente de sódio maioria dos tecidos sensível à insulina. Alguns tecidos insensível à insulina (fígado, encéfalo, córnea e cristalino, eritrócitos e leucócitos)
Captação de glicose GLUT 1 a GLUT 14 GLUT 3: neurônios GLUT 1: eritrócitos e encéfalo GLUT 4: músculo esquelético e tecido adiposo GLUT 5: transporte de frutose no intestino delgado e testículos GLUT 2: fígado, rins e pâncreas
Difusão facilitada, independente de sódio
Captação de glicose Sistema co-transporte glicose e sódio Epitélio do intestino e túbulos renais insensível à insulina Esse processo requer energia Transporte contra um gradiente de concentração
Sistema co-transporte glicose e sódio
Receptor de insulina
Receptor de insulina Insulina ativa receptor por ativar a tirosina-quinase da subunidade β do receptor de insulina. Os resíduos de tirosina da subunidade β são autofosforilados. Isto ativa múltiplas vias de sinalização: quinases e fosfatases.
Receptor de insulina Captação de glicose por vários tecidos Síntese de glicogênio e síntese protéica Síntese de lipídios Inibição da gliconeogênese, glicogenólise e lipólise
Receptor ativado promove recrutamento de transportadores do estoque intracelular para a membrana. Insulina diminui: tranportadores movem-se da membrana celular para locais de armazenamento intracelular (endocitose receptor-hormônio). Cessa estímulo hormonal: número de receptores reestabelecido (síntese protéica). Insulina constantemente alta: reposição de receptores não se completa; diminuição nos receptores a longo prazo.
GLUT4 - adipócito e músculo: pode ser aumentado por insulina umas 10 vezes. Atividade física regular: aumento do GLUT4. Insulina também facilita transporte de AAs para as células, particularmente para músculo. Teste da Hemoglobina glicosilada Proteínas glicosiladas podem causar alterações microvasculares no diabetes.
Metabolismo da frutose Frutose: entrada nas células independe de insulina Não promove secreção de insulina Precisa ser fosforilada para entrar nas vias metabólicas Hexoquinase: maior afinidade por glicose.
Metabolismo da frutose Frutoquinase: fígado, rins e intestino Frutose Frutose-1-P Aldolase Frutose-1-P Gliceraldeído-3-P + Dihidroxicetona Metabolismo frutose: mais rápido Infusão de frutose ao fígado: lipogênese
Distúrbios do metabolismo da frutose Frutosúria essencial deficiência de frutoquinase Condição benigna - assintomática Autossômica recessiva (1:130000 nascimentos) Acúmulo de frutose na urina
Distúrbios do metabolismo da frutose Intolerância hereditária à frutose deficiência de Aldolase 1:20000 nascidos vivos Frutose-1-P se acumula Caem os níveis de ATP Adenina é convertida em ácido úrico (hiperuricemia) Hipoglicemia com vômitos
Distúrbios do metabolismo da frutose Redução na síntese dos fatores de coagulação Remoção de frutose e sacarose da dieta para evitar falência hepática e morte Diagnóstico: presença de frutose na urina ou teste de polimorfismo genético
Metabolismo do sorbitol Glicose Sorbitol Frutose Enzima 1 = Aldose redutase (cristalino, retina, fígado, rins, células de nervos periféricos, placenta eritrócitos, ovário e vesícula seminal) Enzima 2 = Sorbitol desidrogenase (fígado, ovário, espermatozóide e vesícula seminal)
Metabolismo do sorbitol A glicose não precisa de insulina para entrar nestes tecidos. O acúmulo de sorbitol atrai água para dentro das células. Esta parece ser uma das causas da catarata, neuropatia periférica e retinopatia em diabéticos.
Metabolismo da galactose
Metabolismo da galactose Galactose: importante para a síntese de lactose, glicoproteínas, glicolipídeos (membranas) e glicosaminoglicanos. Galactosemia Clássica: deficiência de uridiltransferase (retardo mental grave, catarata e lesão hepática) Deficiência de galactoquinase
Oxidação de lipídios
Oxidação de lipídios
Corpos Cetônicos
Corpos Cetônicos
Corpos Cetônicos Acetona: produzida em menor quantidade e é exalada. Cérebro (situações de glicose indisponível): pode se adaptar para usar corpos cetônicos. Exportação de corpos cetônicos: liberação de coa, para que a oxidação dos AG continue. Superprodução: jejum severo e diabetes não controlado.
Corpos Cetônicos Gliconeogênese acelerada no fígado, muita oxidação de AG no fígado e no músculo. Acetoacetato e β-hidroxibutirato: provocam acidose); pode provocar coma e morte. Alta quantidade de CC no sangue e na urina: cetose. Dietas de baixa conteúdo calórico apresentam cetoacidose: gorduras armazenadas no tecido adiposo se tornam a fonte de energia.
Biossíntese de lipídios
Biossíntese de Ácidos graxos Só ocorre quando o organismo está com combustível mais que suficiente para suprir suas necessidades energéticas. Apenas excesso é convertido em AG e TG - Insulina.
Regulação da Biossíntese de Ácidos graxos
Acetil-coA carboxilase acetil-coa malonil-coa Citrato: ativador alostérico. Altas concentrações de acetil-coa e ATP na mitocôndria fazem o citrato sair para o citossol. Também é regulada por fosforilação - inativação: hormônios glucagon e epinefrina Palmitatoil-coA: principal produto da síntese de AG e inibidor.
Regulação da Biossíntese de Ácidos graxos Piruvato desidrogenase e citrato liase: fornecem acetil-coa e são ativadas por insulina. Malonil-coA: estimula biossíntese de AG e inibe a β-oxidação; inibe carnitina acil transferase I (AG não entra na mitocôndria).