bioquímica nutricional universidade federal de minas gerais instituto de ciências biológicas...
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Bioquímica Nutricional
Universidade Federal de Minas GeraisInstituto de Ciências Biológicas
Curso de Nutrição
Base bioquímica da digestão eabsorção de macronutrientes
Luciano Alex
Bioquímica Nutricional
Alimentos in natura ou processado
- fonte dos nutrientes necessários ao organismo
- Ingestão entrada de alimento em um organismo
- Digestão quebra das moléculas dos alimentos
- Absorção passagem das moléculas à circulação
- Distribuição oferta de substâncias às células
Histologia Gastrintestinal
Mucosa
Plexo submucoso
Plexo mioentérico
Muscular da mucosa
Tecido. conjuntivo
Peritônio
Músculo circular Músculo longitudinal
Submucosa
CarboidratoMacromolécula formada por C, H e O
Amido Glicogênio
Fibras
Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo)
Solúveis formam gel em contato com a água
- pectinas, gomas e mucilagens (frutas, vegetais – folículo da casca)
D-glicose -1,4 glicosídicas
CHO não digeríveis -1,4 glicosídicas
Carboidrato
Composição do amido
Amilose
Amilopectina
Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4.
Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e ligações α-1,6.
Digestão dos Carboidratos
Boca
Glândula salivar -amilase
amilose glicose maltose maltotriose dextrina
amilopectina dextrina limite
Digestão dos CarboidratosEstômago
-amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar
-amilase inativada pelo baixo pH gástrico
Digestão dos Carboidratos
Intestino
Alimento Pâncreas -amilase
amilase pancreática
-amilase X -amilase pancreática
- Seqüência de aa diferentes - Propriedades catalíticas idênticas - Atuam em pH neutro ou alcalino
continua a digestão do amido e do glicogênio
Digestão dos Carboidratos
Enzimas da borda em escova
Isomaltase intestinal
Dissacaridases
Maltose maltase glicose + glicose
Sacarose sacarase glicose + frutose
Lactose lactase glicose + galactose
-1,6 glicosidase
Glicoamilase isomaltase
AbsorçãoTransportadores de hexoses
- co-transportadores Na+/glicose transporte ativo
SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2
- transportadores facilitadores Na+-independentes
Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos
Transportador Glicose Galactose Frutose
SGLT1 + + -
GLUT1 + + -
GLUT2 + + +
GLUT5 - - +
AbsorçãoRegulação fisiológica da absorção de hexoses
Glicose
Difusão facilitada por GUT1
Glicose Galactose
Glicose
GlicoseGalactose
Frutose
Frutose
Frutose
2Na+
2Na+
GlicoseGalactose
Metabolismo
Na+
K+
Na+ / K+ ATPase
Difusão facilitada por GUT5
Difusão facilitada SGLT1
Difusão facilitada por GLUT2
K+
ProteínaMacromolécula formada por até 20 aa diferentesunidos por ligação peptídica.
Proteína degradada em peptídeos e aa
- Enzimas proteolíticas
Endopeptidases Pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase
Exopeptidases
Carboxipeptidase A e B C-terminalAminopeptidases N-terminal
cliva ligações no meio da cadeia peptídica
cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica
DigestãoLocalização das células secretoras gástricas
Fossetas gástrica
Células parietais
Células principais
Células endócrinas
Células mucosas
DigestãoMecanismo de estímulo de secreção de ácido
RM: receptor muscarínico, PLG: peptídio liberador de gastrina, Ach: acetilcolina, RCCK-B: receptor de colecistocinina B, RH2: receptor H2 de hitamina, ECS: enterocromafim-símiles
Gastrina
R CCK-B
R MR PLG
RM
GastrinaCélula ECS
Histamina
Mecanorreceptore
ACh
AChR CCK-B
peptídios, aminoácidos Distensão
Célula G
Vago
Gastrina GastrinaSangue
ACh
PLG
R H2
H+
R M Célula ECS
Célula parietal Célula Oxíntica OX
(Visão, cheiro e alimento na boca)
DigestãoControle da secreção de pepsinogênio
R CCK-B R M R PIV R- RST
Gastrina, CCK
ACh PIV, Secretina
Adrenalina, noradrenalina
Somatostatina
Ca+ PKC PKA
AMPC
FLC
DAGIP3
G1
Pepsinogênio
AC
HClpepsina
Fundo e antro
Controle inibitório da secreção ácida
Digestão
R ST-2
R ST-2Célula D Célula G
Somatostatina
Célula ECS
SangueSomatostatina
SomatostatinaSomatostatina
Somatostatina
R CCK-B
Gastrina CCK
H+
DigestãoDuodenoControle da secreção gástrica e pancreática
Secretina
Secretina CCK
CCK CCK
CCK
Secretina
Secretina
Célula S Célula I
Lipídio H+Duodeno
Estômago
11
DigestãoIntestino Controle da secreção exócrina das células acinares e ductais
Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX
CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar
Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina
exócrina, CCK, secretina e gastrina
DigestãoAção das enzimas pancreáticas
Pró-carboxipeptidase A Pró-carboxipeptidase B
Ala Ile Leu Val
B
Arg Lys His
Trp Tyr Phe
Ala Gly Ser
Arg Lys His
A
Pró-elastaseQuimiotripsinogênioTripsinigênio
QuimiotripsinaTripsina Elastase
enteropeptidase
R O
– NH–C–C
H
R O R O
+H3N–C–C–NH–C–C
H H
R O
– NH–C–C
H
R
– NH–C–COOH–
H
R O
– NH–C–C
H
carboxipeptidase A carboxipeptidase B
DigestãoEnzimas localizadas na borda em escova
- jejuno
local ativo voltado para a luz intestinal
atuam in situ ou na luz intestinal
- leucina aminopeptidase- oligopeptidases- dipeptidil aminopeptidase
Produtos da digestão
aa, dipeptídios, tripeptídios e tetrapeptídios
AbsorçãoAminoácidos
- Jejuno e porção superior do íleo
7 sistemas de transporte na membrana da borda em escova
3 sistemas de transporte na borda basolateral
Difusão passivaaa aa
Na+
Na+
Metabolismo
Na+
K+
Na+ / K+ ATPase
Difusão facilitada transporte ativo aa
aa aa
aa
aa
aa
aa
aa hidrofóbicos triptofano
aa
AbsorçãoPequenos peptídios
Transporte ativo secundário – gradiente eletroquímico
Co-trasportador H+-dependete
aa
K+
Dipeptídio, tripeptídio H+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
H+Dipeptídio, tripeptídio
H+
H+
Dipeptídases
Tripeptídases
aa
Na+/K+ ATPase
AbsorçãoAbsorção de proteínas
Quantidades ínfimas podem ser absorvidas intactas
Ac presente no colostro e leite materno
Ag protéico formação de anticorpos
Posterior contato pode causar sintomas alérgicos
LipídioCompostos insolúveis em água e solúveis em
solventes orgânicos
Triacilglicerol mais abundante e importante - energia - ac. Graxos essenciais - palatabilidade
Fosfolipídios componente estrutural - forma a interface entre água e outros lípides
- fornece colina acetilcolina - libera ac graxo importantes araquidônico
Colesterol formação de bile
Digestão
Alimento Lipídio
Emulsificação
Formação de micelas
Secreção pancreática e biliar
Camada imiscível
Absorção pelo enterócito eFormação dos quilomícrons
Estímulo cefálico Ach
Digestão
Slides complementares
DigestãoControle da secreção gástrica e pancreática
Secretina
Secretina CCK
CCK CCK
CCK
Secretina
Secretina
Célula S Célula I
Lipídio H+Duodeno
Estômago
11
ΘΘ
Secreção pancreáticaSecreção exócrina das células acinares e ductais
Mistura de dois tipos de secreção
- Secreção alcalina Na+, K+, HCO3-, Mg2+, Ca2+,
Cl-
- Secreção enzimática
Secretina secreção do componente aquoso
alcalino inibe célula OX
CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar
Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina
exócrina, CCK, secretina e gastrina
Emulsificação
- Permiti que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos
- Processo exige ácidos biliares conjugados, revestindo as gotículas e evitando que coalesça
- Lipases inativada na presença de sais biliares Pâncreas colipase complexo colipase-lipase
< proporção ác.gx hidrossolúvel sangue
> proporção ác.gx e monoglicerídeos insolúveis
Formação da bileA bile é composta de 2 secreções
- hepatócitos
lipídeos, lecitina e bilirrubina
- ductos biliares
- Na+, K+, Cl-, Ca2+
- HCO3- - adequa pH para formação das micelas
e enzimas digestivas no intestino - neutraliza o ácido gástrico no quimo - protege a mucosa contra ulceração
- colesterol, ácidos biliares,
DigestãoEnzimas pancreáticas
Lipases
Colesterol esterase - Caboxil éster hidrolase
H2OH
– OH
DigestãoFosfolipases
Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York; c2000.
Ligação susceptivel é mostrado em vermelho. R é o grupo polar unido ao fosfato, como a colina na fosfatidilcolina ou inositol no fosfatidilinositol.
Formação de micelasPartículas lipídicas com cerca de 20 moléculas de lipídios
> AGCL, colesterol, fosfolipidios e vit. lipossolúveis
Duodeno ác. biliares e 2-monoacilglicerol
Orientação lipídica Monoacilglicerol e fosfolípides – exterior
Colesterol, AGCL e Vit. Lipossolúveis - interior
---
---
---
- --
---
---
---
- --
ácidos biliares Grupo polar fornece
carga eletrica negativa
Camada imiscível
- Camada de líquido em contato com a superfície
epitelial, que não se mistura com o quimo
- Gradiente de concentração menor na superfície
epitelial
- Gradiente de pH líquido em contato com a superfície epitelial discretamente mais ácido que o quimo
DigestãoAbsorção e formação dos quilomícrons
AG, MG, LFFCol, Vit. A, D, E, K
Camada imiscível
AG, MG, LFFCol, Vit. A, D, E, K
RER
proteína
RELQuilomícron
Linfáticos
TG, FL, ECVit. A, D, E, K
DigestãoSíntese de lipídeos complexos no intestino delgado
Ácido graxo + CoASH + ATP
Acil-S-CoA de lipídeo + H2O + AMP + PP
AcilCoA sintase
Glicerofosfato aciltransferase 2 Acil-S-CoA de lipídeo2 CoASH
Ácido fosfatídico
-glicerolfosfato
Fosfatidato fosfo-hidrolase
Pi
Acil-S-CoA CoASH
Diacilglicerol
Triacilglicerol
Diacilglicerol aciltrasferase
DigestãoSíntese de lipídeos complexos no intestino delgado
Monoacilglicerol aciltrasferse
2-monoacilglicerol + 2 Acil-S-CoA
Triacilglicerol + CoASH
Colesterol aciltrasferase
Lisofosfolipídeo + Acil-S-CoA
Fosfolipídeo + CoASH
Lisofosfolipídeo aciltrasferse
Éster de Colesterol + CoASH
Colesterol + acil-CoA
LipídioEstrutura do Colesterol
LipídioÁcidos biliares
Digestão
Hormônio Local de produção Órgão-alvo Função
Gastrina estômago estômagoEstimula a produção de suco
gástrico.
Secretina intestino delgado pâncreasEstimula a liberação de
bicarbonato.
Colecistocinina intestino delgado pâncreas e vesícula biliar
Estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a liberação de enzimas
pancreáticas.
Enterogastrona intestino delgado estômagoInibe o peristaltismo estomacal
e a produção de gastrina.
Universidade Federal de Minas GeraisInstituto de Ciências Biológicas
Curso de Nutrição
Base bioquímica da digestão eabsorção de micronutrientes
Luciano Alex Santos
Bioquímica Nutricional
Vitaminas
Componente orgânico distinto das gorduras, carboidratos e proteínas
Componente natural dos alimentos, encontrado em quantidades mínimas
Não sintetizando de forma que atenda as necessidades fisiológias
Essencial para a função fisiológica normal (manutenção, crescimento, desenvolvimento e reprodução)
Ausência causa síndrome de deficiência específica
Micronutrientes
Micronutrientes
Minerais
Macrominerais: presente no organismo em proporção
superior a 0,05% e necessidades >100mg/dia
Ex.: Ca, P, Mg, S, Na e K
Microminerais: (oligoelemento ou elemento-traço)
necessários em pequenas quantidades (mg ou mcg)
OMS microminerais essenciais
Ex.: Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, I e Se
provavelmente essenciais
Ex.: Mn, Ni, V, Si e B
potencialmente tóxicos
Ex.: Cd, Hg, As, Al, Li, Sn e Pb
Essencial parte de uma estrutura orgânica desempenha uma função vital deficiência causa alteração fisiológica
Micronutrientes
AbsorçãoCálcio
Função: formação de dentes e ossos, transmissão sináptica, permeabilidade de membranas, contração muscular, cofator enzimático (fator IV da coagulação) e secreção glandular
- Absorção toda a extensão do intestino delgado
- Transporte ativo [Ca2+] no quimo (<5mM)
- Difusão passiva [Ca2+]
Mais rápida em conseqüência da propriedade limitadora da velocidade do transporte ativo
Pode ser absorvido contra um gradiente de [ ] 10x maior
AbsorçãoProcesso de absorção estimulado por:
Vitamina D3 (Colecalfiferol)
Vitamina D2 (Ergocalciferol)
Paratormônio 25(OH)D-1-hidroxilase renal
Sais biliares formação de micelas
Vit.D é lipofílica
evita formação de sabões de Ca2+
Fonte: Leite e derivados e vegetais folhosos verdes
1,25-(OH)2D
AbsorçãoProcesso de absorção pelo enterócito
1,25 (OH)2 vit D3
PTH
Calbindina
1,25 (OH)2 vit D3Ca2+
Ca2+ ATPase
Ptn ligadora de cálcio
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+
pp
p
p
p
p
p
p
Ca2+
Ca2+
Na+
Na+
BiodisponibilidadeFatores que influenciam sua disponibilidade
pH ácido aumenta sua absorção
Ca:P aumento do P diminui a absorção de Ca
Fitato, oxalato diminui a absorção
Deficiência
Crianças raquitismo
Adultos osteoporose
Ferro
Função:
Componente da hemoglobina, mioglobina, tranferrina, lactotransferrina, ferritina e hemossiderina
- transporte de oxigênio no sangue e músculos
- transferência de elétrons no metabolismo energético
AbsorçãoProcesso de absorção estimulado por:
pH ácido Fe3+ Fe2+
Vitamina C forma quelato solúvel
Gastroferritina mantém o Fe2+ em forma absorvível
Mucina, polipeptídeos (cisteína)
reduz a precipitação do Fe2+ no intestino
Fonte: Carne, peixes e aves, batata, beterraba,
brócoles, tomate, couve-flor e repolho
AbsorçãoIntestino
Ptn ligadora de ferroHeme
Heme
pp
p
p
2 Fe2+
2 Fe2+
2 Fe2+
Secreção
Fe2+
Camada de apoferritina
FerritinaFe2+
Fe2+
Fe2+
Hemoxidase
Heme-(Fe2+) Transferrina
-TFReservatório intracelular
(Xantina oxidase)
BiodisponibilidadeFatores que influenciam sua disponibilidade
Diminuem absorção do Fe
- pH alcalino ou acloridria
- Ptn do leite
- Fitato, fosfato e oxalato
- Tempo rápido de trânsito
Deficiência
Anemia ferropriva (microcítoca e hipocromica)
- fraqueza, fadiga, palidez, dispnéia, parestesia de mãos e pés
Fósforo
Função: Componente dos ossos (hidroxiapatita)
Membrana celular fosfolipídeos
Produção e armazenamento de energia ATP
Ativação enzimática
Regulação ácido-básica
Síntese eritrocitária de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) Fonte: Alimentos ricos em proteína e grãos de cereais
Absorção
Toda extensão do intestino delgado
transportadores de fostatos específicos
- Via saturável - transporte ativo - carreadores facilitadores (1,25(OH)2D)
Biodisponibilidade
Aumentada por
- pH estomacal (pH=2,0) e parte proximal do intestino
manutenção da solubilidade
Inibida por
- Ácido fítico
Leite humano X leite de vaca
Maior disponibilidade por conter menos caseína
Vitamina B12
Boca
Proteína R glândulas salivares
Estômago
Proteína
Hc-B12 maior afinidade em pH ácido
Haptocorrina (Hc) receptor R, cobalofilina, Transcobalamina (TC-I)
FI células parietais
Ácido gástrico e pepsinaProteína + B12
Glicoproteína ligadora de cobalamina
Absorção
Duodeno
Hc- B12
FI + B12 FI-B12
FI-B12 absorvidas
Hc-B12 excretadas nas fezes
Remove análogos de vit B12
(formados durante o processamento e
pela microflora intestinal)
pH básico e enzimas pancreáticas Hc + B12
Absorção
Íleo
Sangue TC-II–B12 TC-II–B12
Tecidos
B12
B12 B12
FI —— FI
IFCR
B12 + TC-II
B12 + TC-I
TC-I–B12
TC-II–B12
TC-I–B12TC-I–B12
Fígado
Slides complementares
Grupo heme
Vitamina B12
Ligante axial