TRODUÇÃO AO METABOLISMO E CONTROLE HORMONAL DAS REAÇÕES METABÓLICAS 

Todo organismo precisa se alimentar para sobreviver. Neste caso, a sobrevivência não significa apenas viver mais, e sim realizar reações químicas capazes de gerar energia para que as células possam realizar suas funções vitais. Mas o que significa gerar energia?

Em bioquímica energia significa a capacidade de mudança. Estas mudanças estão relacionadas com alterações químicas que ocorrem na célula.

Chamamos de metabolismo a atividade química total de um organismo vivo, o que consiste de milhares de reações químicas capazes de gerar mudanças, seja esta mudança na forma de energia livre para ser aproveitada imediatamente pelo organismo (na forma de ATP), seja na forma de reservas de energia para o organismo utilizar em momentos de necessidade (reservas de lipídeo e glicogênio).

A energia do ATP é usada para promover processos biológicos que consomem energia. Para podermos aproveitar a energia presente nos alimentos precisamos retirar seus prótons e elétrons, ou seja, oxida-los, para que possamos produzir ATP. Os compostos responsáveis por receber os prótons e elétrons provenientes da oxidação dos nutrientes são as coenzimas. As coenzimas precisam ficar alterando seu estado de oxidado ßà reduzido para que haja a produção de ATP.

Existem dois hormônios responsáveis pelo controle do metabolismo. A insulina e o glucagon, ambos produzidos pelo pâncreas. A insulina é secretada em resposnta a hiperglicemia e atuará no sentido de diminuir a concentração de açúcar no sangue, disponibilizando substrato para que a célula realize funções de síntese; por isto dizemos que a insulina é um hormônio hipoglicemiante. Já o glucagon é secretado em resposta a hipoglicemia, e atua no sentido de aumentar a glicemia do sangue por estimular os processos de degradação, por isto dizemos que o glucagon é um hormônio hiperglicemiante.

Estrutura de carboidratos

São moléculas orgânicas, também chamadas de hidratos de carbono, possuidoras de funções álcool (hidroxilas) e funções aldeído ou cetona (carbonila – aldoses ou cetoses). São classificadas de acordo com o número de carbonos em trioses (3 carbonos), tetraoses (4 carbonos), pentoses (5 carbonos) e hexoses (6 carbonos), sendo as pentoses e as hexoses os carboidratos de maior importância biológica para o homem. Dentre as cetoses, a mais importante para o homem é a D – frutose.

Os dissacarídeos e os polissacarídeos são frutos da associação de duas ou mais oses através de uma reação de desidratação chamada de ligação glicosídica. O único diolosídeo que o ser humano sintetiza naturalmente é a lactose (galactose e glicose) enquanto que o único poliolosídeo sintetizado pelo homem é o glicogênio (polímero de glicose feito através de ligações a 1 – 4 no ramo principal e a 1 – 6 nas ramificações); no glicogênio de 6.000 a 600.000 unidades de glicose. No homem podemos identificar as formas de glicogênio hepático e muscular.

Os carboidratos também podem associar-se às proteínas, formado estruturas chamadas de proteoglicanos. Os proteoglicanos (mucopolissacarídeos),

também são carboidratos e proteínas ligados, porém 95% do peso total da molécula é feito de carboidratos. A maioria é sulfatada e temos como exemplo o ácido hialurônico presente na matrix extracelular do tecido conjuntivo, a condroitina, presente no tecido cartilaginoso e a heparina dos mastócitos.

 

Digestão e absorção de carboidratos

Nos alimentos, os carboidratos são encontrados na forma livre (em horatliças, frutas, refrigerantes) e em dissacarídeos de sacarose (glicose e frutose) e lactose (galactose e glicose). A maior parte dos carboidratos da dieta está na forma de polissacarídeos vegetais: o amido, facilmente digerido corresponde a cerca de 50% dos carboidratos da dieta, e a celulose, resistente as enzimas digestivas devido a presença de ligações b 1- 4. Em menor porcentagem o homem ingere o glicogênio muscular presente nas carnes.

Apenas os monossacarídeos são absorvidos diretamente. Para serem absorvidos os di e os polissacarídeos precisam ter suas ligações glicosídicas hidrolisada. No caso do amido a enzima amilase salivar secretada pelas glândulas salivares quebram as ligações a 1 – 4. Os outros carboidratos são digeridos por enzimas secretadas pelo pâncreas no intestino delgado, em especial na região do jejuno e do íleo, permitindo a liberação de glicose, galactose e frutose na luz intestinal.

Após a hidrólise, as oses geradas são hidrofílicas, portanto incapazes de atravessar a membrana do enterócito. Consequentemente passa a existir a necessidade de mecanismos especiais de transporte das oses para as células do organismo.

Para que o monossacarídeo chegue a todas as células do corpo ele precisa de transportadores capazes de passar esta molécula da luza intestinal para o enterócito, do enterócito para o sangue e do sangue para as outras células do corpo.

Para sair da luz intestinal e chegar ao enterócito existem os SGLT (transportadores Sódio – Glicose), presentes nas microvilosidades. Estes transportadores fazem o transporte ativo da glicose da luz intestinal para o enterócito em cotransporte com o sódio. Para manter o nível do sódio intracelular sempre baixo, a bomba Na+/K+ - ATPase expulsa o sódio de volta para o sangue. OSGLT também faz o transporte de galactose pelo mesmo caminho. Já a frutose, por ser uma cetose, utiliza outro transportador para sair da luz intestinal e atingir o enterócito. A frutose utiliza o GLUT (transportador de glicose), que faz um transporte facilitado. O GLUTresponsável pela captação da frutose da luz intestinal para o enterócito é o GLUT5.

Após a entrada no enterócito, os monossacarídeos glicose, frutose e galactose precisam cair na corrente sanguinea para atingir as outras células do corpo. Neste caso, o transportador utilizado para sair do enterócito é o GLUT2.

Ao cair na corrente sanguínea, os monossacarídeos serão reabsorvido pelas células do corpo. No caso da glicose, a maioria das células possui o GLUT2 (hepatócitos, rim, pâncreas), GLUT3 (neurônios), GLUT1 (hemácias)

e GLUT5 (intestino delgado, cérebro); todos são receptores insulino – independente, ou seja, a passagem de glicose para dentro da célula é proporcional a glicemia; quanto maior a glicemia, mais glicose entra. Porém existem as células possuidoras de GLUT4 (presente nos músculos estriado e cardíaco e no tecido adiposo), um transportados insulino – dependente. Isto quer dizer que a capacidade de transporte destas proteínas depende da quantidade de transportadores presente nas membranas. O número de GLUT4 só aumenta se a insulina sanguínea estiver alta e ativar o sistema nuclear de síntese protéica.

Após entrar na célula, a glicose pode ter três destinos:

a)               Servir a via glicolítica para a geração de energia (ATP)

b)               Deslocar-se para a via anabólica de síntese de glicogênio

c)               Deslocar-se para a via metabólica das pentoses fosfato, gerando ribose 5 fosfato para a síntese de ácidos nucléicos

Independente do seu destino, ao entrar na célula, a primeira transformação sofrida pela glicose é sua fosforilação em glicose 6 fosfato pela enzima hexoquinase. Esta reação química é dependente de ATP, ou seja, precisa de energia para acontecer. A conversão glicose ® glicose 6 fosfato, gasta uma molécula de ATP e tem como objetivo prender a glicose dentro do citoplasma celular impedindo seu retorno para a corrente sanguínea.

 Glicólise

 Via Glicolítica ou Glicólise – via de degradação (catabólica) de glicose que ocorre no citoplasma de todas as células. É uma via independente de oxigênio até a formação do piruvato. A via glicolítica é composta por duas fases:

Fase Preparatória

Prepara a molécula de glicose através de reações químicas que visam reorganizar sua estrutura para poder melhor aproveitar a energia contida nas suas ligações químicas. Esta fase se inicia na reação em que a glicose é transformada em glicose 6 – fosfato e termina na clivagem da frutose 1,6 bifosfato (molécula cíclica de 6 carbonos) em dihidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3 fosfato (duas moléculas lineares de 3 carbonos cada).

A grande característica desta fase é o gasto de dois ATPs nas reações que convertem gliciose em  glicose 6 – fosfato e frutose 6 fosfato em frutose 1,6 bifosfato.

Fase de Pagamento

É a fase onde ocorre a síntese de ATP. Nesta fase podemos citar como eventos importantes. O primeiro deles é a formação de 2NADH (coenzima reduzida) na reação gliceraldeído 3 fosfato em 1,3 bifosfoglicerato; apenas é bom lembrar que são formados 1 NADH por reação, o produto final é dois pois já estamos contabilizando o NADH proveniente da conversão da dihidroxiacetona fosfato. O segundo é a geração de 4ATP através da reação 1,3 bifosfoglicerato em 3 fosfoglicerato e da reação fosfoenolpiruvato em piruvato, de novo é bom lembrar que cada uma das reações

citadas gera apenas 1 ATP, mas já estamos contabilizando os ATP gerados pela conversão da dihidroxiacetona fosfato.

Embora sejam produzidos no total 4 ATP, não podemos nos esquecer de que o saldo final sempre será de apenas 2ATP em virtude do gasto de duas desta molécula durante a fase preparatória

  VIA DAS PESNTOSES FOSFATO

 

O metabolismo de glicose através da via glicolítica é uma via de produção de energia na forma de ATP, ou seja, uma via catabólica. No entanto, existe uma via alternativa de metabolismo de glicose. Esta via é conhecida como via das pentoses fosfato.

Esta via consiste de duas fases. A primeira fase é uma fase oxidativa, onde ocorrem duas reações de oxido – redução, catalisadas por enzimas da classe das desidrogenases. A grande peculiaridade destas reações é a participação da coenzima NADP+, que ai ser reduzida passa para a forma NADPH. O produto final desta fase após uma séria de reações é a ribose – 5 – fosfato.

São nestes dois produtos – NADPH e ribose – 5 – fosfato – que está centrada as importâncias da via.

O NADPH é uma importante fonte de poder redutor para as vias de síntese de ácidos graxos, uma via anabólica e predominantemente redutora. Já a ribose 5 – fosfato é uma via precursora da via de síntese de nucleotídeos.

A ribose 5 – fosfato também é importante para a continuidade da via das pentoses fosfato, que além de ser utilizada para a síntese de nucleotídeos também pode gerar intermediários da via glicolítica

A glicose 6 fosfato que inicia a via das pentoses fosfato tem a mesma origem da glicose 6 fosfato da via glicolítica. Quem determina a direção do fluxo deste composto é a necessidade celular de NADPH. Quando a célula necessita de NADPH – um indicativo de excesso de energia - existe um estímulo da fase oxidativa, aumentando a produção de NADPH.

Vários tecidos fazem via das pentoses fosfato. Em tecidos como as glândulas mamárias, adipócitos, fígado, testículo e córtex adrenal a via está muito ativa, pois são tecidos onde a síntese de lipídeos ocorre com freqüência e a necessidade de NADPH é muito alta. Nos eritrócitos esta via também é muito importante para a produção de NADPH, mas neste caso esta coenzima não será utilizada na síntese de lipídeos e sim na geração de glutationa reduzida (GSH) necessária para proteger os eritrócitos contra o ataque dos radicais livres, mantendo assim a estrutura normal desta célula.

Metabolismo do Glicogênio

 GLICONEOGENESES

Embora a maioria dos tecidos sejam capazes de suprir suas necessidades energética através da oxidação de vários substratos como ácidso graxos, carboidratos e proteínas, outros são capazes de obter energia apenas da oxidação da glicose. Esta situação pode estar ligada ou á ausência de mitocôndrias para a realização do metabolismo aeróbico, ou á ausência de enzimas capazes de oxidar substratos como ácidos graxos e aminoácidos. Dentre estes tecidos estão o cérebro e as hemácias, responsáveis pelo consumo de cerca de 20% das necessidades calóricas diárias. O cérebro de um ser humano adulto saudável consome cerca de 120g de glicose diárias, mostrando a necessidade de um mecanismo de capaz de manter constante o suprimento de glicose circulante. A medida que este suprimento de glicose vai diminuindo, alguns substratos vão sendo liberados. O primeiro deles é a quebra de glicogênio hepático. Porém, as reservas de glicogênio – que geram glicose diretamente – são limitados, havendo a necessidade de acionar outros mecanismos que sejam capazes de sintetizar glicose. Este mecanismo é chamado de gliconeogeneses e ocorre APENAS no fígado.

Este processo consiste na síntese de glicose a partir de aminoácidos, lactato e glicerol; ou seja, compostos não carboidratos. Deve –se notar que ácidos não são incluídos nos compostos gliconeogênicos devido à ausência de enzimas que convertam ácidos graxos em glicose em humanos.

A gliconeogeneses é atuante principalmente no jejum. Com exceção da lisina e leucina, todos os aminoácidos podem originar glicose, sendo provenientes da degradação de proteínas endógenas, em especial as musculares, que são convertidas em alanina e transportadas até o fígado. Ainda dos músculos, é originado o lactado; oriundo da contração muscular intensa; o lactato também pode ser doado por células que oxidam glicose anaerobicamente, como as próprias hemácias. Finalmente, o glicerol é produto da hidrólise de triacilgliceróis. Tanto o lactato quanto o glicerol são transportados até o fígado para que sejam convertidos em glicose. Em caso de jejum extremo, o córtex renal também é capaz de realizar o processo de gliconeogeneses.

A alanina e o lactato são os principais compostos a serem utilizados na gliconeogenese. A conversão do piruvato em glicose ocorre no sentido oposto ao da glicólise. O piruvato que inicia a gliconeogêneses é originado pela alanina (produto da degradação de proteína muscular em situação de jejum) ou através do lactato, produto do metabolismo anaeróbico da glicose nas hemácias. Em ambos os caso, o piruvato só será sintetizado no fígado, sendo a alanina e o lactato transportado para este órgão através da corrente sanguínea

As reações da gliconeogênese seguem o mesmo caminho da via glicolítica, sendo substituídas apenas as reações irreverssíveis. Dentre elas temos a que converte glicose em glicose 6 fosfato. Sendo esta reação da via glicolítica irreverssível e responsável pela manutençãod a glicose dentro da célula, é necessário que ela seja substituída para que a glicose possa ser liberada na corrente anguínea

Esta etapa é catalisada pela glicose 6 – fosfatase em substituição à hexoquinase. Nesta reação ocorre a hidrólise do grupamento fosfato existente no carbono 6 da molécula. A enzima glicose 6 – fosfatase, ocorre exclusivamente no fígado e nos rins. Devido a isto, apenas estes dois órgãos são capazes de realizar a gliconeogêneses e atuarem como reponsáveis pela síntese de novo da glicose.

A glicose, o produto final da reação, pode atravessar a membrana da célula hepática, ao contrário da glicose 6 – fosfato. Ao sair da célula, a glicose cai diretamente na

corrente sanguínea sendo transportada para os tecidos que a utilizam exclusivamente como fonte de energia.

Além da alanina e do lactato, outro composto gliconeogênico é o glicerol. Este composto é fosforilado a glicerol 3 – fosfato e posteriormente oxidado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da via glicolítica. Após isto, as reações seguintes são as mesmas descritas para o lactato e para a alanina.

O principal nível de regulação da glicólise e da gliconeogênese se dá através do controle das concentrações enzimáticas exercido pela ação hormonal. A regulação da gliconeogêneses ocorre de maneira contrária á via glicolítica. Quando a via glicolítica está inibida em uma situação falta de energia, sinalizada pela baixa relação insulina/glucagon, a gliconeogêneses está ativa. No jejum e na diabetes, prevalece a gliconeogêneses. 

   Ciclo de Krebs

O Acetil CoA gerado pela degradação da glicose, ácidos graxos e aminoácidos será oxidado totalmente pelo ciclo de Krebs, ou seja, perderá seus prótons e elétrons através de uma série de reações cujo objetivo final é a geração de coenzimas reduzidas, sendo 3NADH e 1FADH2; além de uma GTP (ATP) através da fosforilação ao nível do substrato (geração de ATP independente da cadeia de transporte de elétrons). 

O Ciclo de Krebs é uma via muito importante para o metabolismo, funcionando constantemente independente o estado metabólico. Por isto dizemos que o ciclo de Krebs tem duas funções:

 a)               Função Catabólica

Acontece quando o organismo está com falta de energia (¯ATP). Nesta situação o objetivo do ciclo é gerar coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) que irão abastecer a cadeia de transporte de elétrons e com isto permitir a geração de ATP. Nesta situação a velocidade do ciclo é alta.

 b)              Função Anabólica

Acontece quando o organismo está com excesso de energia (ATP), não sendo necessário a produção de grandes quantidades de coenzimas, por isto o ciclo diminui sua velocidade, levando ao acúmulo de alguns intermediários. Estes intermediários que foram acumulados serão utilizados como precursores de vias de síntese de proteínas, hemoglobina, lipídios e glicose:

-                            citrato – utilizado na síntese de lipídios

-                            Succinil CoA – utilizado na síntese de hemoglobina

-                            Alfa – cetoglutarato – utilizado na síntese de aminoácidos

-                            Oxaloacetato – utilizado na síntese de glicose.

 

CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

A oxidação completa de uma molécula de glicose até CO2 e H2O leva à produção de 10 NADH e 2 FADH2. Concomitantemente há a produção de 2 moléculas de ATP do saldo da Glicólise e 2 ATP na forma de GTP gerados durante o ciclo de Krebs. Sabendo que o organismo só reconhece como forma de energia o ATP, verifica-se que uma fração muito pequena desta molécula é sintetizada diretamente através da fosforilação ao nível do substrato. A maior parte da energia produzida nos processos degradativos está armazenada na forma de coenzimas reduzidas (NADH e FADH2). Para que esta energia possa ser aproveitada pelo organismo, tais coenzimas precisam ser re-oxidadas por dois motivos:

a)               Para que possam voltar a participar das vias de degradação dos nutrientes as coenzimas NADH e FADH2 precisam estar nas suas formas oxidadas NAD+ e FAD, respectivamente.

b)               Quando tais coenzimas são re-oxidadas, a energia nelas conservadas é aproveitada pela célula na síntese de ATP usando o oxigênio molecular como aceptor final de elétrons.

Os elétrons são transferidos das coenzimas para o oxigênio através de uma cadeia de transporte de elétrons, enquanto que o ATP é sintetizado através do processo de fosforilação oxidativa; processo este associado à cadeia de transporte de elétrons.

A cadeia de transporte de elétrons está localizada na membrana interna da mitocôndria, o que caracteriza esta organela como o principal sítio de geração de energia na célula. Um exemplo disto é o músculo cardíaco, cujo volume de mitocôndrias corresponde a 50% do volume citoplasmático total.

Ao contrário da membrana externa que é altamente permeável a vários compostos, a membrana interna da mitocôndria é altamente seletiva e contém sistemas de transporte para vários substratos produzidos no citossol, dentre eles o NADH produzido pela glicólise.

Cerca de 80% da membrana interna mitocondrial é composta por proteínas, das quais a maioria faz parte da cadeia de transporte de elétrons.

O sistema de transporte de elétrons é composto por diferentes proteínas organizadas segundo seus potenciais de oxido-redução. Tais componentes estão agrupados em quatro complexos denominados I; II; III e IV.

Os complexos I e II são conectados ao complexo III pela coenzima Q, um transportador de elétrons. O complexo III, por sua vez, é conectado ao complexo IV pelocitocromo c, uma hemeproteína.

Tais complexos encontram-se organizados em ordem crescente de potencial de óxido-redução desde as coenzimas até o oxigênio.Desta forma a transferência de elétrons de um complexo para outro consiste em reações de óxido-redução que se processam com a liberação de energia que é aproveitada para a síntese de ATP no processo chamado de fosforilação oxidativa, dependente da cadeia de transporte de elétrons e da re-oxidação das coenzimas.

A energia derivada deste processo é utilizada para a síntese de ATP, em um processo conhecido como fosforilação oxidativa. Nesta reação, a

fosforilação do ADP à ATP utiliza a energia liberada nas sucessivas reações de oxido-redução e na formação do gradiente de prótons

O gradiente de prótons formado durante a cadeia de transporte de elétrons gera uma força próton-motriz, levando a criação de um gradiente de pH (há mais prótons no espaço intermembranas) e de um gradiente elétrico (a matriz mitocondrial é mais negativa que o espaço intermembranas).

Mesmo com o estabelecimento do gradiente eletroquímico, o retorno dos prótons à matriz mitocondrial é inevitável. Sendo a membrana interna da mitocondrial impermeável aos prótons, estes só podem voltar à matriz mitocondrial e desfazer o gradiente através de uma “bomba”, chamada de ATP sintase, o complexo sintetizador de ATP. Com este processo o gradiente de prótons é dissipado e o ATP sintetizado através da fosforilação oxidativa.

É importante lembrar que a síntese de ATP e o transporte de elétrons são processos contínuos no organismo. Tão logo o gradiente de H +   é dissipado, um novo gradiente está sendo formado pela cadeia de transporte de elétrons e a síntese pode prosseguir.

Após ser produzido, o ATP migra para o espaço intermembranas através de uma translocase específica para nucleotídeos de adenina. Neste caso, o transporte de ATP ocorre simultaneamente ao transporte de ADP para a matriz mitocondrial, por isto a razão ATP/ADP se mantém constante na célula

O transporte de elétrons e a síntese de ATP são processos intimamente ligados. Só há a oxidação das coenzimas se houver a síntese de ATP e vice-versa. No entanto, é importante lembrar que o ADP está presente em quantidades limitantes na célula, além de ser o regulador alostérico positivo de várias vias degradativas e da própria cadeia de transporte de elétrons.

Sendo assim, o ADP exerce o chamado controle respiratório, pois regula a velocidade de oxidação das coenzimas a sua própria concentração.

Quando são realizados processos que transformam ATP em ADP, há um aumento da síntese de ATP e do fluxo de elétrons pela cadeia de transporte de elétrons, pois há mais ADP disponível e o gradiente de prótons é, conseqüentemente, dissipado mais rapidamente, levando à aceleração da oxidação das coenzimas.

Este processo vai influenciar diretamente nas vias que dependem das coenzimas oxidadas, por exemplo, o ciclo de Krebs, que terá sua velocidade aumentada pela maior disponibilidade de coenzimas.

Um aumento do ATP leva á um acréscimo de NADH que por ser em excesso não poderá ser oxidado pela cadeia de transporte de elétrons e passará a exercer seu papel, junto ao ATP, de efetuado I - LIPÍDEOS

 Os lipídeos são moléculas hidrofóbicas ou anfipáticas que tem no organismo a função de:

-  Combustível – geração de ATP

-  Estrutural – constituinte de membrana

-  Isolante térmico e mecânico – tecido adiposo

-  Sinalização química – hormônios, vitaminas, coenzimas, segundo mensageiro da resposta hormonal.

Podemos dividir os lipídeos em dois grandes grupos:

-  Ácidos graxos;

o         fosfolipídeos, triacilglicerídeos

-  Colesterol

 

II - DIGESTÃO DE LIPÍDEOS

Os principais lipídeos da dieta são os triacilglicerídeos (TAG - três ácidos graxos unidos a um glicerol). Após entrarem na luz do intestino, os TAG são emulsificados pela bile (composta de sais biliares e fosfolipideos). A ação da bile sobre as gorduras é semelhante a de um detergente, facilitando a interação do TAG com a água e permitindo a ação da lípase pancreática, responsável por quebrar o TAG em 3 ácidos graxos e 1 glicerol. Na forma de moléculas menores, os ácidos graxos e o glicerol podem ser absorvidos pelas células da mucosa intestinal.

Já dentro da célula da mucosa intestinal, os ácidos graxos e o glicerol voltam a se unir regenerando o TAG, que será encapsulado dentro de um quilomicron (lipoproteína gerada pela célula da mucosa intestinal) e distribuído pelas células dos tecidos periféricos, em especial no tecido muscular e adiposo. Para entrar dentro destas células, o TAG sofre a ação da lípase lipoprotéica presente no endotélio dos vasos e volta a ser quebrado em 3 ácidos graxos e 1 glicerol.

Dentro da célula, o ácido graxo pode ter dois destinos:

-  Geração de ATP – catabolismo

-  Geração de reservas nos adipócitos – anabolismo.

 

III - LIPOPROTEÍNAS

Lipoproteínas são estruturas compostas de fosfolipídeos e proteínas com o objetivo de transportar lipídeos através da corrente sanguínea.

Existem nove classes de lipoproteínas que se diferenciam entre si pelo sítio de produção, função, principal lipídeo e proteínas presentes na capa hidrofílica. No entanto, apenas os três tipos principais serão abordados aqui.

A – QUILOMICROM

São produzidas nas células da mucosa intestinal e têm como função principal fazer o transporte de triacilglicerídeos e colesterol obtidos pela dieta. Os principais tecidos a receberem os triacilglicerídeos serão os tecidos adiposo e muscular. Para possibilitar a passagem dos triacilglicerídeo para estes tecido, os

quilimicrons precisam ativar a lípase lipoprotéica que irá quebrar o triacilglicerídeo em glicerol e três ácidos graxos permitindo sua absorção pelas células.

Após distribuir os Triacilglicerídeos, este quilimocrom volta para o fígado na forma de remanescente de quilomicrom para ser retirado da circulação.

 

B – LDL – Lipoproteína de baixa densidade (low density lipoprotein)

As LDL são lipoproteínas produzidas no fígado e possuem uma quantidade de colesterol (endógeno e da dieta) superior a quantidade de triacilglicerídeos. Sua função é distribuir o colesterol pelos tecidos periféricos onde este lipídeo atuará como constituinte de membrana e precursor de hormônios. Em virtude desta função chama-se a LDL de “colesterol ruim”.

Após distribuir o colesterol pelas células a LDL retorna para o fígado onde será retirada da circulação através da ação dos receptores de LDL.

Quem controla a quantidade de receptores da membrana na membrana da célula hepática é a concentração de colesterol intracelular. Se houver uma baixa quantidade de colesterol intracelular existe o estimulo da síntese de receptor de LDL, permitindo que mais LDL seja retirada da circulação, o que mantém os níveis de LDL plasmático baixo. Porém, se existe uma alta concentração de colesterol intracelular, a síntese de receptores de LDL é inibida e poucos receptores ficam expostos na membrana da célula, o que diminui a captação de LDL; a conseqüência desta inibição é um aumento da quantidade de LDL plasmática.

 

C – HDL – Lipoproteína de alta densidade (high density lipoprotein)

Também é produzida no fígado e tem a função de passar pelos tecidos periféricos recolhendo o excesso de colesterol. Ao entrar na HDL este colesterol sofre a ação da enzima LCAT (lecitina colesterol acil tranferase), cuja função é tornar o colesterol mais hidrofílico. Em conseqüência desta função a HDL é chamada de “colesterol bom”. Ao retornar ao fígado, a HDL libera seu colesterol esterificado que será utili

r alostérico negativo de várias vias metabólicas. Metabolismo do colesterol

É um componente essencial para a membrana das células animais. No entanto o colesterol também é um elemento necessário para a síntese de sais biliares e hormônios esteróides. O colesterol não é um lipídeo utilizado como fonte de energia. A síntese de colesterol ocorre no citoplasma e no retículo endoplasmático da célula. O fígado é responsável por cerca de 50% da síntese endógena de colesterol, mas as células da mucosa intestinal e da pele também podem fazê-lo. A síntese de colesterol é estimulada pela insulina e inibida pelo glucagon.

A ingestão diária de colesterol para o bom funcionamento do organismo é de cerca de 1g/dia, sendo esta quantidade suficiente para bloquear a síntese

endógena, mas raramente conseguimos absorver esta quantidade, levando a necessidade de acionar a síntese endógena. São chamadas de hipercolesterolemias, as doenças que se caracterizam pela alta concentração de colesterol plasmática, sem a diferenciação do colesterol endógeno e daquele obtido pela dieta. O primeiro passo para a regularização dos níveis plasmáticos de colesterol é a redução na ingestão de compostos que possam gerar excesso de Acetil CoA para iniciar a via. Se mesmo assim os níveis de colesterol plasmático permanecerem alto, suspeita-se de um distúrbio na síntese endógena. Neste caso, faz-se uso de medicamentos capazes de inibir a atividade da enzima HMG-CoA redutase e, conseqüentemente, a quantidade de colesterol produzida de forma endógena. Estes medicamentos agem como inibidores competitivos da enzima e pertencem a classe das estatinas

 

 

 

METABOLISMO DE CORPOS CETÔNICOS

 

Osácidos graxos são oxidados dentro das mitocôndrias, porém, uma vez no citosol, os ácidos graxos não podem entrar como tais nas mitocôndrias. Eles devem ser ativados em uma reação de acilação, que é dependente de energia (ATP), para formar Acetil Coenzima A – graxos (Acetil CoA).

Esse Acetil CoA produzido na oxidação (os ácidos graxos perdem unidades de 2C, começando pela extremidade carboxílica da cadeia de ácidos graxos, através de uma serie passos catalisados por um conjunto de enzimas) na mitocôndria hepática pode ser posteriormente oxidado via ciclo do ácido cítrico. Porém uma porção significativa deste acetil CoA pode ser convertido em pequenas moléculas hidrossolúveis chamadas acetoacetato e betahidroxibutirato, que, juntamente com a acetona, formam um grupo chamado corpos cetônicos.

Para muitos tecidos periféricos, como é o caso do coração e do músculo esquelético, esses corpos cetônicos atuam como combustível metabólico.

Em condições normais de alimentação, o cérebro utiliza somente a glicose como fone de energia. Em quadros de jejum prolongado ou problemas metabólicos ele utiliza os corpos cetônicos como forma de energia.

A produção de corpos cetônicos no fígado é mínima em condições normais de alimentação. Quando ocorre um quadro de privação alimentar ou diabetes, aumenta muito a produção desses corpos cetônicos, levando os níveis sanguíneos à uma cetoacidose, onde ocorre cetocemia, cetocenúria e odor de acetona no ar expirado.

O quadro de cetoacidose é muito perigoso e pode levar a pessoa à morte.

Com a ausência de carboidratos da alimentação, o organismo utiliza ácidos graxos e isso acelera a produção de corpos cetônicos. O excesso de corpos

cetônicos é excretado na urina sob a forma de sais de sódio, provocando acidose sanguínea, desidratação, podendo resultar em coma e morte. 

 

 

 

 

 

 Aminoácidos e Proteínas

 

Proteínas são macromoléculas com diferentes funções no organismo e formadas por unidades menores chamadas de aminoácidos. 

 

 

Nosso corpo utiliza vinte aminoácidos diferentes para a constituição das proteínas. O que diferencia um aminoácido do outro é o seu radical ( representado pela letra R no esquema). Sendo assim, a natureza química do radical vai determinar a natureza química do aminoácido e, conseqüentemente, da proteína.

Embora os aminoácidos livres tenham importantes funções no organismo, as maiorias dos aminoácidos unem-se através da ligação peptídica.

A ligação peptídica é uma ligação química muito forte e difícil de ser quebrada. Além disto, a ligação peptídica entre os aminoácidos faz com que esta seqüência de aminoácidos adquira uma conformação linear.

Quando existe uma seqüência de 20-50 aminoácidos unidos entre sai através da ligação peptídica, temo um peptídeo. Além do baixo número de aminoácidos também consideramos um peptídeo quando a disposição espacial da molécula ainda não está definida. Abaixo temos uma tabela mostrando alguns peptídeos de importância biológica para o organismo.

Por proteínas entendemos as moléculas que além de possuírem um número alto de aminoácido possuem uma disposição espacial definida. A disposição espacial adquirida por uma proteína é única e responsável direta pela função biológica exercida por esta molécula. A disposição espacial da proteína é chamada de estrutura e pode atingir quatro níveis de organização:

Estrutura primária: aminoácidos unidos entre si formando uma estrutura linear

Estrutura secundária: primeiro dobramento tridimensional da proteína que pode ser de duas formas: alfa – hélice: aminoácidos se organizam de forma espiral; ou folha beta pregueada:estrutura plana onde aminoácidos distantes se aproximam. Esta conformação é adquirida através da ligação entre os grupamentos amino e carboxilício da estrutura geral dos aminoácidos, não havendo a participação dos radicais. O tipo de interação que ocorre é chamada de pontes de hidrogênio

Estrutura terciária: aproximação dos radicais através de interações químicas fortes como as pontes de hidrogênio, ligações covalentes, interações hidrofóbicas, forças de Van der Walls, ligações iônicas entre outras. A estrutura tridimensional é responsável estrutura tridimensional da proteína e, conseqüentemente pela sua função. A perda da estrutura terciária leva a perda da função da proteína.

Estrutura quaternária: união de duas ou mais estruturas terciárias formando proteínas com mais de um domínio e, conseqüentemente, mais complexas. Ex: hemoglobina

ENZIMAS

São proteínas que apresentam as seguintes características:

a)   São proteínas com função catalítica, ou seja, capazes de auxiliarem na reações químicas

b)   Sua principal função é adequar a reação química a uma velocidade compatível com a vida, normalmente acelerando-a

c)   Regula a atividade de uma via metabólica de forma a adequa-la as necessidades energéticas do organismo.

 d)   As enzimas são específicas, ou seja, cada reação química realizada no nosso organismo é catalisada por uma enzima específica. A relação da enzima com seu substrato (composto químico que será transformado na reação química) é semelhante à relação entre uma chave e uma fechadura, ou seja, cada enzima tem um substrato específico para realizar a reação correta.

e)   As enzimas não são gastas durante uma reação química

Na área da saúde as enzimas apresentam uma grande importância clínica, visto que muitos distúrbios estão relacionados às falhas na atividade enzimática. Além disto, as enzimas podem ser utilizadas no diagnóstico das doenças quando aparecem acidentalmente no sangue, indicando que houve a lesão de alguma célula

 

Degradação de Aminoácidos e Ciclo da Uréia

Consiste na separação do esqueleto carbônico e dos átomos de nitrogênio. O esqueleto carbônico será consumido pelo ciclo de Krebs, enquanto que  os átomos de nitrogênio serão neutralizado pelo ciclo da uréia