bioquimica da nutriÇÃo introduÇao ao...

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• BIOQUIMICA DA NUTRIÇÃO

INTRODUÇAO AO METABOLISMO

ESTUDO DOS CARBOIDRATOS

Parte 2

1Andréa Fernanda Lopes

DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS

Andréa Fernanda Lopes 2

• Slide 47 – digestão e absorção dos ch


Digestão e absorção de carboidratosDigestão e absorção de carboidratos

Silverthorn, 2003.

Mecanismos de absorçãoMecanismos de absorção

Vias de transporte através da membrana celular

Silverthorn, 2003. Andréa Fernanda Lopes 4

LEVY,2000.

TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS



DAN, 2006.

GLUT-3: cérebro, rim, placenta, espermatozóides.

GLUT-5:jejuno, rins, músculo esquelético, adipócitos, barreira hematoencefálica, espermatozóides.

Principal transportador de frutose.

Pouco expressa no tecido muscular e fígado

p/galactose, manose e frutose



GLUT-1: manutenção da glicemia

GLUT-2: mecanismo sensor da glicemia pelas células do pâncreas

GLUT-4: geração de obesidade


Secreção e absorção no trato gastrintestinal


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.


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


METABOLISMO

• Os nutrientes, ao serem oxidados, perdem protons e eletrons (H+ e e-) e têm seus átomos de carbono convertidos a CO2


COENZIMAS (oxidadas)

COENZIMAS (H+ + e-) (reduzidas)

ATP + H2O

O2 + ADP + Pi

CARBOIDRATOS LIPÍDIOS

PROTEÍNAS

CO2 (H+ + e-)

ESQUEMA SIMPLIFICADO DO PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ENERGIA EM ORGANISMOS

QUIMIOROGANOTRÓFICOS


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


Macronutrientes

• No processo digestivo, os macronutrientes são degradados até suas unidades constituintes:

Carboidratos .................... GlicoseLipídies ........................... Ácidos GraxosProteínas ........................ Aminoácidos


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)


MAPA SIMPLIFICADO DO METABOLISMOMAPA SIMPLIFICADO DO METABOLISMOCARBOIDRATOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS

GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS

Oxaloacetato (4)

Malato (4)

Fumarato (4)

Succinato (4)

α- Cetoglutarato (5)

Isocitrato (6)

Citrato (6)

CO2

CO2

Acetil-CoA (2)

Piruvato (3)

CO2

Asp Ala Cys Gly Ser

Ile Leu Lys Phe

Glu

CO2


Conversões possível

ConversõesConversões Possível?Possível? EtapasEtapas

a. Proteína a. Proteína GlicoseGlicose simsim Ala, Cys, Ser, Gly Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Piruvato Glicose Glicose EEAsp Asp Oxaloacetato Oxaloacetato Piruvato Piruvato GlicoseGlicose

b. Proteína b. Proteína Ácido graxoÁcido graxo SimSim Ala, Cys, Ser, Gly Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Piruvato AcetilAcetil--CoA CoA Ácido graxoÁcido graxoEEIle, Leu, Lys, Phe Ile, Leu, Lys, Phe AcetilAcetil--CoA CoA Ácido graxoÁcido graxo

c. Glicose c. Glicose Ácido graxoÁcido graxo SimSim Glicose Glicose Piruvato Piruvato AcetilAcetil--CoA CoA Ácido graxoÁcido graxo

d. Glicose d. Glicose ProteínaProteína NãoNão

e. Ácido graxo e. Ácido graxo GlicoseGlicose NãoNão

f. Ácido graxo f. Ácido graxo ProteínaProteína NãoNãoAndréa Fernanda Lopes 17

MacronutrientesMacronutrientes

MacronutrienteMacronutriente Pode originarPode originar

ProteínasProteínas Carboidratos, ácidos graxosCarboidratos, ácidos graxos

CarboidratosCarboidratos Ácido graxosÁcido graxos

LipídiosLipídios --


EXCESSO OU JEJUM


METABOLISMO


METABOLISMOMETABOLISMO


METABOLISMOMETABOLISMO

Silverthorn, 2003.


VIA GLICOLÍTICA

Produção

Investimento

Stryer,1996.

Pamela,2000.1 NADH = 3 ATP1 FADH2 = 2 ATP


GLICÓLISE ANAERÓBIA

HEMÁCIASCÓRNEA OCULARESMEDULA RENALTESTÍCULOSLEUCÓCITOS


CICLO DE KREBS

Stryer,1996.Andréa Fernanda Lopes 25

CICLO DE KREBS

DAN, 2006. Andréa Fernanda Lopes 26

ESTÁGIOS DO CICLO DE KREBS

DAN, 2006.

Estágio I: união do acetil-CoA com o carreador oxaloacetato (reação 1)

Estágio II: quebra do carreador (reações 2 a 5)

Estágio III: regeneração do carreador (reações 6 a 8) Andréa Fernanda Lopes 27

Champe, 2009Andréa Fernanda Lopes 28

REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS

DAN, 2006.

A GLICOSE FORNECE PARA A LIPOGÊNESE:

Acetil CoA: para formação de ácidos graxosGlicerol: para síntese de Triacil-glicerolNADPH: ciclo das pentoses (coenzima parabiossíntese de ácidos graxos)

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA


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 metabolismooxidativo não consegue suprir a demanda de energiamuscular;

• Cérebro - porque a glicose é seu principal combustível.


CICLO DE CORICICLO DE CORI

CICLO DE CORI

Normal - 1mmol/L

Hiperlacticemia - 5mmol/L

Acidose láctica (exercício intenso, hipóxia tecidual, choque hemorrágico, infarto do miocárdio)

pH sanguíneo normal – 7,35-7,45


GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR

DAN,2006


Síntese do GlicogênioÉ 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

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.


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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


Glicogênese

Glucose-6-phosphate

Fosfoglicomutase

Glucose-1-phosphate

Uridine diphosphate glucose

Glicogênio sintase

Glycogen 36Andréa Fernanda Lopes

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 Lopes37

ligação -1,6ligação -1,4

Síntese do glicogênio

P

glicose 1 fosfato

+UridinaP P P

Uridina trifosfato(UTP)

UDP glicose pirofosforilase

P P

P UridinaP

UDP glicose


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 endócrinoAndréa Fernanda Lopes 40

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.


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.


Degradação de Glicogênio


GLICOGÊNESE E GLICOGENÓLISE

hepatócitos


CONTROLE HORMONAL DO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

• INSULINA

• GLUCAGON

• ADRENALINA

• HORMÔNIO TIROIDIANO

• GLICOCORTICÓIDES

• GH


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.


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 comocélulas nervosas e para os eritrócitos quenecessitam continuamente de energia. Por outrolado, o fígado utiliza intensamente essa via paraconversão do lactato em glicose.


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


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


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


GLICONEOGÊNESE

• Durante o jejum, toda a glicose deve ser sintetizada à partir desses precursores não-glicidicos.

• 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.


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..


Estes passos são os mesmos da glicólise, mais no sentido contrário

A GLICONEOGÊNESE não é o contrário da glicólise, as reações diferentes estão indicadas nas caixas

Na glicólise é utilizada a enzima fosfofrutocinase (PFK1), e requer de ATP

Na glicólise é utilizada a enzima hexocinase, e requer de ATP


GLICONEOGÊNESE

São indicados os átomos de carbono e os grupos fosfato

Estes passos são os mesmos da glicólise, mais no sentido contrário


Mitocôndria

Transp. de PIRUVATO

Piruvato

Piruvato (3C)

ATP

ADP + Pi

Oxaloacetato (4C)

Piruvato carboxilase

CO2

Ciclo de Krebs

Malato (4C)

Transp. de MALATO

Malato (4C)

Oxaloacetato (4C)

Fosfoenolpiruvato carboxicinase

GTP

GDP+ Pi

CO2

Fosfoenol-piruvato (3C)

Gliconeogênese

Citossol


GLICONEOGÊNESE

Níveis glicêmicos:

Normal : 70 a 90mg/100mlHiperglicemia > 120mg/100mlHipoglicemia < 70mg/100ml


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EXCESSO OU JEJUM


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