METABOLISMO DE CARBOIDRATOS

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. . . . .METABOLISMO DE CARBOIDRATOS . . . . .
- Compostos por C, H e O Dissacarídeos
- Podem ser classificados em poli-hidroxialdeídos
(C=O na extremidade), poli-hidroxicetonas (C=O
no meio da cadeia) ou substâncias que liberam esses
compostos quando sofrem hidrólise
. . .FUNÇÕES . . .
- Fonte de energia: glicose
- Reserva energética: amido (vegetais), glicogênio
(animais)
- Estrutural: celulose (parede vegetal), quitina
(invertebrados), ribose e desoxirribose (ácidos
nucléicos), glicocálice (membrana plasmática;
adesão, reconhecimento, proteção)
. .CLASSIFICAÇÃO . . .
Monossacarídeos
- Carboidratos mais simples
- Compostos sólidos, cristalinos, solúveis em água
- Geralmente possuem sabor doce
Classificação dos monossacarídeos
1. QUANTO À FUNÇÃO QUÍMICA
- Aldose: possuem aldeído
- Cetose: possuem cetona
2. QUANTO AO NÚMERO DE C
- Triose: 3C
- Tetrose: 4C
- Pentose: 5C
- Hexose: 6C
- Heptose: 7C
3. QUANTO À CONFORMAÇÃO
- Estereoisômeros: isômeros D e L (observar
o penúltimo carbono; se a OH estiver na
direita é D, se estiver na esquerda é L)
- Enantiômeros: isômeros espelhados
- Epímeros: possuem 2 açúcares ao redor de
um mesmo carbono
- Todos os monossacarídeos são redutores
- Os mais conhecidos são os de 6 carbonos: glicose,
frutose e galactose
- Junção de 2 monossacarídeos
- Maltose, sacarose e lactose
- Obs: maltose = alfa-1,4
isomaltose = alfa-1,6
Polissacarídeos
- Junção de centenas ou milhares de
monossacarídeos
1. AMIDO: reserva energética dos vegetais;
composto por amilose e amilopectina; formado por
ligações alfa-1,4, mas nas ramificações há alfa-1,6;
utilizado na indústria como espessante, gelificante e
umectante
2. GLICOGÊNIO: reserva energética dos animais;
presente no fígado e músculos; mais ramificado que
o amido; formado por ligações alfa-1,4, mas nas
extremidades há ligações alfa-1,6
3. QUITINA: carapaça dos invertebrados
4. CELULOSE: forma a parede vegetal; humanos
não conseguem degradar celulose
5. CICLODEXTRINAS: possuem formato cíclico;
usados para mascarar odores e sabores
desagradáveis, dão estabilidade e solubilidade e
diminuem toxicidade
- Os polissacarídeos podem ser classificados em
homoglicanos (formados por um único tipo de
monossacarídeo) ou heteroglicanos (formados por
mais de um tipo de monossacarídeo)
. .DIGESTÃO . .
- A digestão dos carboidratos começa na boca
através da amilase salivar, que quebra algumas
ligações
- Não degrada tudo por conta do breve contato
- No estômago não há enzimas para degradar
carboidratos e o pH ácido inativa a amilase salivar
- A digestão continua no intestino delgado, com a
ação da amilase pancreática
- No intestino delgado também há as dissacaridases
(maltase, sacarase, lactase, isomaltase)
- Os produtos da quebra (monossacarídeos) são
absorvidos pelo intestino delgado por transporte
ativo ou passivo
. .INTOLERÂNCIA À LACTOSE . . .
- Deficiência da enzima lactase
- Desse modo, uma pessoa intolerante à lactose não
consegue digerir/quebrar a lactose
- Causas: lesões no intestino delgado, doenças
digestivas, causas genéticas (cromossomo 2)
- A perda da atividade da lactase dependente da
idade é resultado da diminuição da quantidade de da
enzima
- Sintomas: por conta da deficiência na lactase, a
lactose não consegue ser convertida à galactose e
glicose; o excesso de lactose atrai água, o que causa
a diarreia, e as bactérias da microbiota fazem a
fermentação da lactose, produzindo ácido e gás; por
conta disso, a pessoa pode ter inchaço, diarreia, dor
abdominal, fezes aquosas, gases
- Os sintomas dependem também do nível de
intolerância da pessoa e do quanto de lactose que a
pessoa ingeriu
- Tratamento: reduzir o consumo de lactose;
pílulas de lactase
. .GLICÓLISE . . .
- Quebra da glicose
- Ocorre no citosol
- Gasta 2 ATP para formar 4 ATP (saldo = 2ATP)
- Forma 2NADH e 2 piruvatos
- 10 reações
1ª ETAPA: fosforilação da glicose
- O fosfato do ATP se liga ao carbono 6 da glicose,
formando glicose-6-fosfato (GASTO DE 1 ATP)
- HEXOCINASE
2ª ETAPA: isomerização da glicose-6-fosfato
- Forma frutose-6-fosfato
- FOSFO-HEXOSE-ISOMERASE
3ª ETAPA: fosforilação da frutose-6-fosfato
- Forma frutose-1,6-bifosfato (GASTO DE 1 ATP)
- FOSFOFRUTOCINASE
4ª ETAPA: quebra da frutose-1,6-bifosfato
- Quebra formando dihidroxiacetona-fosfato e
gliceraldeído-3-fosfato
- ALDOLASE
5ª ETAPA: isomerização
- A dihidroxiacetona-fosfato é isomerizada,
formando gliceraldeído-3-fosfato
- A partir daqui todas as reações acontecem em
duplicata, pois há duas moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato
6ª ETAPA: oxidação e fosforilação do
gliceraldeído-3-fosfato
- O gliceraldeído-3-fosfato perde o hidrogênio do
C1 para substituir pelo fosfato
- Os hidrogênios são pegos pelo NAD, formando
NADH, que vai para a cadeia transportadora
(FORMA 2NADH)
-GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO
DESIDROGENASE
- Forma 1,3-bifosfoglicerato
7ª ETAPA: hidrólise do glicerato
- O fosfato sai do C1 (FORMA 2 ATP)
- Forma 3-fosfoglicerato
8ª ETAPA: conversão do 3-fosfoglicerato para
2-fosfoglicerato
- O fosfato do C3 vai para o C2
- Há a saída de H2O e formação do 2-fosfoglicerato
9ª ETAPA: desidratação
- Saída de água
- Forma fosfoenolpiruvato
10ª ETAPA: formação do piruvato
- Saída do fosfato (FORMA 2 ATP)
- Formação de piruvato (2 PIRUVATOS)
- PIRUVATO CINASE
REGULAÇÃO DA.GLICÓLISE . .
- Os pontos de controle da glicólise consistem nas
reações irreversíveis
- Essas reações são catalisadas pela hexocinase,
fosfofrutocinase e piruvato cinase (1ª, 3ª e 10ª)
- A mais importante regulação acontece pela
frutofosfocinase (a catalisada pela hexoquinase
forma glicose-6-fosfato, que não é exclusiva da
glicólise)
Fosfofrutocinase
- ATP: muito ATP inibe a glicólise
- AMP: estimula a glicólise
- CITRATO: inibe; se tem muito citrato significa
que está sendo formado muito piruvato
- pH: acidez inibe a fosfofrutocinase; pH ácido
estimula fermentação láctica (acidose láctica)
Hexocinase
- Inibida pelo excesso de glicose-6-fosfato
- Quando a fosfofrutocinase é inibida, há um
acúmulo de glicose-6-fosfato
Piruvato cinase
- Inibida pela alta quantidade de ATP e alanina
- Insulina atua como um modulador positivo, pois
estimula a glicólise
- Glucagon inibe a glicólise (modulador negativo)
VIAS AFLUENTES DA.GLICÓLISE .
Entrada de polissacarídeos
- Os polissacarídeos da dieta como o amido e o
glicogênio entram na glicólise pois sofrem atuação
de enzimas
- Amilases salivar e pancreática quebram o amido
- Geralmente originam maltose
- A maltose é degradada a glicose
- O glicogênio endógeno sofre a ação da glicogênio-
-fosforilase
Entrada de dissacarídeos
- Os dissacarídeos sofrem ação das dissacaridases
- Maltose é quebrada pela MALTASE
- Sacarose é quebrada pela SACARASE
- Lactose é quebrada pela LACTASE
Entrada de monossacarídeos
- Frutose e galactose entram na forma de
intermediários da via glicolítica
● FRUTOSE
- Sofre ação da hexoquinase, sendo fosforilada a
frutose-6-fosfato, intermediário da glicólise
● GALACTOSE
- Sofre fosforilação, formando galactose-1-fosfato
- Galactose-1-fosfato vira glicose-1-fosfato, que
vira glicose -6-fosfato
- Há a atuação do UDP (difosfato de uridina)
GLICÓLISE AERÓBIA E ANAERÓBIA .
- Aeróbia: a glicose passa pelas 10 reações,
formando 2 piruvatos; acontece em situações
aeróbicas
- Anaeróbia (fermentação lática): o piruvato vai
ser transformado em lactato (NADH→NAD)
- Altas concentrações de lactato no sangue é
chamada de acidose láctica
CICLO DE CORI .
- Ocorre nos músculos e nas hemácias (eritrócitos
não possuem mitocôndria)
Músculos: o músculo utiliza glicose, formando
lactato; o lactato vai até o fígado e é convertido em
glicose via gliconeogênese; a glicose volta para o
músculo (glicose→lactato→glicose)
Hemácias: as hemácias utilizam glicose como fonte
de energia, formando lactato; o lactato vai para o
fígado, formando glicose
GLICONEOGÊNESE .
- Formação de glicose a partir de compostos não
carboidratos (aminoácidos, lactato, glicerol)
- Acontece principalmente no fígado, e em menor
extensão no córtex adrenal e no intestino delgado
- A gliconeogêneseé o contrário da glicólise
(compartilham 7 reações)
DESVIOS
1º: conversão do piruvato a fosfoenolpiruvato
- Não acontece pela inversão da piruvato cinase
- Ela é substituída por 2 reações catalisadas pela
piruvato carboxilase e pela fosfoenolpiruvato
carboxiquinase
- A piruvato carboxilase depende de acetil-CoA,
requer a ação da coenzima biotina e converte o
piruvato em oxaloacetato
piruvato + HCO3 + ATP→oxaloacetato + ADP + Pi
- A fosfoenolpiruvato carboxiquinase converte o
oxaloacetato em fosfoenolpiruvato
oxaloacetato + GTP → PEP + CO2 + GDP
2º: conversão da frutose-1,6-bifosfato para
frutose-6-fosfato
- Na glicólise: fosfofrutocinase
- Na gliconeogênese: frutose-1,6-bifosfatase
hidrolisa a frutose-1,6-bifosfato
3º: conversão da glicose-6-fosfato para glicose
- Na glicólise: hexoquinase
- Na gliconeogênese: glicose-6-fosfatase
Essa via permite a síntese da glicose também a
partir dos intermediários do ciclo de Krebs
(citrato, isocitrato, a-cetoglutarato, succinil-CoA,
succinato, fumarato e malato); a maior parte dos
aminoácidos são convertidos a piruvato,
podendo formar glicose (aminoácidos
glicogênicos)
Regulação da gliconeogênese
- Glucagon: estimula
- Insulina: inibe
- Acetil-CoA: estimula a piruvato carboxilase
- Disponibilidade do substrato
VIA DAS PENTOSES-FOSFATO .
- Um dos caminhos que a glicose-6-fosfato pode
seguir
- Gera NADPH, que é utilizado como fonte de
energia para órgãos ou tecidos que sintetizam
muitos ácidos graxos e colesterol; nos eritrócitos, o
NADPH é importante para o dano oxidativo que o
defeito na glicose-6-fosfato-desidrogenase pode
causar
1. Glicose-6-fosfato sofre oxidação pela
glicose-6-fosfato-desidrogenase para formar
6-fosfoglicona-o-lactona, formando
NADPH
2. Lactona é hidrolisada a 6-fosfogliconato
pela lactonase
3. Formação da ribulose-5-fosfato
4. Ribose-5-fosfato
5. Nucleotídeos, coenzimas, DNA, RNA
Importância da via das pentoses-fosfato
- Forma NADPH, que serve como fonte de energia
- Dá origem a pentoses que auxiliam na formação
de DNA, RNA, coenzimas, nucleotídeos
GLICOGENÓLISE .
- Quebra do glicogênio
- Acontece nos músculos e no fígado
- A glicogênio-fosforilase catalisa a reação de
adição do fosfato inorgânico ao C1 da glicose,
liberando glicose-1-fosfato
- A glicose-1-fosfato vai ser convertida em
glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase
- No músculo o processo termina na
glicose-6-fosfato
- No fígado, a glicose-6-fosfato perde o fosfato,
liberando glicose
- Essa quebra ocorre nas ligações a-1,4
- Nas ramificações (a-1,6), a enzima de
desramificação do glicogênio atua transferindo 3
glicoses para a extremidade e quebrando a ligação
da glicose que sobrou
Glicogenólise hepática X Glicogenólise muscular
- Gera glicose - Gera glicose-6-fosfato
GLICOGÊNIO FOSFORILASE
- Existem 2 formas: glicogênio-fosforilase a (mais
ativa) e glicogênio-fosforilase b (menos ativa)
- Quando o nível de glicose está baixo, o glucagon
ativa a fosforilase-b-cinase, que converte a
fosforilase-b em fosforilase-a, iniciando a liberação
de glicose para o sangue
- OBS: a fosforilase-a possui fosfato
GLICOGÊNESE .
- Glicogenina é uma proteína que sofre adição de
glicose; a partir de um número de glicoses, começa
a se adicionar pelo processo abaixo
- Ocorre quebra do ATP, formando glicose-6-fosfato
- Glicose-6-fosfato → glicose-1-fosfato
- Glicose-1-fosfato → UDP-glicose
- Glicose é adicionada ao glicogênio pré-formado a
partir da saída do UDP (glicogênio-sintase)
- Uma enzima pega 7 glicoses e coloca numa região
mais interior
GALACTOSEMIA .
- DeficiÊncia na enzima que quebra galactose em
glicose
- Consequência: acúmulo de galactose no sangue
- Sintomas: catarata, retardo mental. lesão hepática,
crescimento deficiente
FRUTOSEMIA .
- Deficiência da aldolase
DIABETES .
Tipo I
- Diabetes dependente de insulina
- A pessoa possui poucas células beta e são
incapazes de liberar insulina em quantidade
suficiente
- Os tecidos não conseguem captar glicose (a
insulina abre os receptores de glicose),
consequentemente, começam a utilizar ácidos
graxos, liberando corpos cetônicos
- O acúmulo desses corpos cetônicos gera um
quadro de cetoacidose (diminuição do pH
sanguíneo)
Tipo II
- Resistência à insulina (dessensibilização dos
receptores)
LACTATO DESIDROGENASE .
- Miocárdio, rim, fígado, músculos, hemácias
- Infarto agudo do miocárdio, doenças musculares,
anemia hemolítica, lesões hepáticas
REFERÊNCIAS
DEVLIN,T. M. Manual de bioquímica com
correlações clínicas. 7 ed. São Paulo: Blucher,
2011.
GUERRA, A. T. [et al.]. Cadernos CB Virtual.
João Pessoa: Ed. Universitária, 2011.
HARVEY, R. A.; TERRIER, D. R. Bioquímica
Ilustrada. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2012.
JÚNIOR, F. P. Enzimas de diagnóstico. 2005.
Disponível em:
https://pt.slideshare.net/Mariaheht/enzimas-100527
40.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de
Bioquímica de Lehninger. 6 ed. Porto Alegre:
Artmed, 2014.