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BIOQUÍMICA APLICADA À PRODUÇÃO ANIMAL BIOQUÍMICA APLICADA À PRODUÇÃO ANIMALPRODUÇÃO ANIMALPRODUÇÃO ANIMAL Prof. Dr. Fábio Erminio Mingatto A Bioquímica é uma Ciência Multidisciplinar Farmacologia Nutrição Genética Patologia Fisiologia Endocrinologia Bioquímica Toxicologia Microbiologia Parasitologia Imunologia Estuda as substâncias que Estuda as substâncias que compõem o organismo compõem o organismo vivo, suas funções e vivo, suas funções e Bioquímica EstruturalBioquímica Estrutural vivo, suas funções e vivo, suas funções e propriedades. propriedades. Jackson Pollock, Number 3, 1949: Tiger Bioquímica MetabólicaBioquímica Metabólica Estuda as reações e Estuda as reações e transformações ligadas às transformações ligadas às vias de síntese e degradação vias de síntese e degradação vias de síntese e degradação vias de síntese e degradação das biomoléculas, bem das biomoléculas, bem como os seus mecanismos como os seus mecanismos de regulação.de regulação. As macromoléculas são construídas com subunidades monoméricas: As subunidades monoméricas nas proteínas, lipídios ácidos nucléicos e polissacarídeos são unidas por ligações covalentes. Nos complexos supramoleculares, entretanto, asNos complexos supramoleculares, entretanto, as macromoléculas são mantidas juntas por interações não covalentes – muito mais fracas individualmente que as ligações covalentes. (20 a 30 kJ/mol) (5 a 30 kJ/mol) (5 a 10 kJ/mol) (2 a 4 kJ/mol) Os compostos simples têm uma função múltipla: Aminoácidos Proteínas Hormônios peptídicos Neurotransmissores Alcalóides tóxicos Adenina Ácidos nucléicos ATP Coenzimas Neurotransmissores Ácido palmítico Lipídios de membrana Gordura Ceras Glicose Celulose Amido Frutose Manose Sacarose Lactose A hierarquia estrutural na organização molecular das células: “O Jardim do Éden”, por Jan van Kessel (1626-1679) “Embora os seres vivos sejam todos muito diferentes ao nível macroscópico, verifica-se que exibem semelhanças muito pronunciadas ao nível da sua bioquímica, nomeadamente na forma que utilizam para guardar e transmitir a informação genética (no DNA) e na série deinformação genética (no DNA) e na série de reações que utilizam na produção de energia, síntese e degradação de blocos constituintes/biomoléculas (vias metabólicas)." AMI$OÁCIDOS E E PEPTÍDEOS Todas as proteínas encontradas nos seres vivos são formadas por L-aminoácidos. Os D-aa aparecem somente em alguns antibióticos e em paredes de células bacterianas. Quanto ao destino metabólico os aminoácidos podem ser: Glicogênicos Glicocetogênicos Aminoácidos Essenciais: São aqueles que obrigatoriamente têm de ser fornecidos na dieta, pois os animais não conseguem sintetizá-los. Para humanos, suínos e peixes: Fenilalanina, valina, treonina, triptofano, isoleucina, metionina, histidina, �� É importante ressaltar que, para os vegetais, todos os aminoácidos são não essenciais. É importante ressaltar que, para os vegetais, todos os aminoácidos são não essenciais. Classificar um aminoácido em não essencial ou essencial depende da espécie estudada; Classificar um aminoácido em não essencial ou essencial depende da espécie estudada; assim um certo aminoácido pode ser essencial para um animal e não essencial para assim um certo aminoácido pode ser essencial para um animal e não essencial para outro.outro. treonina, triptofano, isoleucina, metionina, histidina, arginina, lisina, leucina. Ruminantes: “sintetizam” todos os aas que necessitam devido à simbiose com as bactérias ruminais. Para aves: Fenilalanina, valina, treonina, triptofano, isoleucina, metionina, histidina, arginina, lisina, leucina, glicina, prolina. “A qualidade protéica dos alimentos, ao contrário do que se pensa, não se mede pela porcentagem de proteína deste alimento e sim pela quantidade, de proteína deste alimento e sim pela quantidade, qualidade e disposição dos aminoácidos na cadeia protéica.” Outros aminoácidos, além dos 20 codificados geneticamente, podem ocorrer em proteínas e peptídeos biologicamente ativos, ou como aminoácidos ou derivados livres. Esses aminoácidos são produzidos enzimaticamente, por modificação pós-tradução de um dos 20 aminoácidos clássicos. Exemplos: $eurotransmissores: - GABA (Ác.γ-aminobutírico) -OOC-CH2-CH2-CH2- NH3 + - 3-hidroxi-prolina - 4 hidroxi-prolina (colágeno) - 3-metil-histidina (actina) - Ac. γ-carboxi-glutâmico (protrombina e fatores da coagulação) - Glutamato -OOC-CH2-CH2-CH- COO - NH3 + l Os aminoácidos desempenham outras funções biológicas além de serem constituintes das proteínas: Derivados da arginina e intermediários do ciclo da uréia, uma série de reações de importância fundamental no uso do nitrogênio pelos organismos vivos. (Sedativo e calmante) (Estimulante) PEPTÍDEOS Conceito: são compostos resultantes de união entre dois ou mais aminoácidos. Esta união se dá entre o grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amina do outro aminoácido, ocorrendo liberação de uma molécula de água (Reação de Condensação). A ligação que une dois aminoácidos, denomina-se ligação peptídica ou amídica. Nota - O número de ligações peptídicas existentes numa seqüência de aminoácidos, será sempre o número de aminoácidos que formam a cadeia, menos 1. PEPTÍDEOS Classificação: é feita de acordo com o número de aminoácidos. 2 aminoácídos - dipeptídeo 3 aminoácídos - tripeptídeo 4 aminoácidos - tetrapeptídeo n aminoácidos – oligo ou polipeptídeon aminoácidos – oligo ou polipeptídeo Obs: Geralmente, usamos o termo proteína para designar certas moléculas com um número superior a 100 aminoácidos. PEPTÍDEOS Funções: Os peptídeos são extremamente diversificados em termos funcionais. Muitos atuam como hormônios ou fatores liberadores destes, enquanto outros são neuropeptídeos, neurotransmissores, toxinas, antibióticos naturais, adoçantes ou substratos de proteases. Exemplos de hormônios peptídicos: PROTEÍNAS DEFINIÇÃO “Compostos nitrogenados orgânicos complexos, presentes em todas as células vivas, formados fundamentalmente por C, H, O e N. Contêm ainda S, P, Cu, etc.. Os compostos nitrogenados que entram na formação das proteínas são conhecidos como aminoácidos (aas), compostos orgânicos que contêm grupo ácido (carboxílico) e amínico”. ♣ Os comprimentos da cadeias polipeptídicas nas proteínas variam consideravelmente e enquanto algumas proteínas consistem de uma única cadeia polipeptídica, outras, possuem dois ou mais polipeptídeos associados de forma não-covalente. “Um polipeptídeo de dimensão macromolecular ou um conjunto de polipeptídeos associados entre si constituem proteínas”. CARACTERÍSITCAS MOLECULARES DE ALGUMAS PROTEÍ$AS MM $o de resíduos $o de cadeias Citocromo c 13.000 104 1 Ribonuclease 13.700 124 1 Lisozima 13.930 129 1 Mioglobina 16.890 153 1 Quimotripsina 21.600 241 3Quimotripsina 21.600 241 3 Hemoglobina 64.500 574 4 Albumina do soro 68.500 609 1 Hexoquinase 102.000 972 2 Glutamina sintetase 619.000 5.628 12 PROTEÍ$AS � Classificação das Proteínas de Acordo com a Função Biológica CLASSE EXEMPLO Enzimas Tripsina, Hexoquinase Proteínas Transportadoras Hemoglobina, Mioglobina Albumina do soro Proteínas $utritivas e de reserva Ovoalbumina Caseína do leite Ferritina Proteínas Contráteis e de movimento ActinaProteínas Contráteis e de movimento Actina Miosina Proteínas Estruturais Queratina Colágeno Proteínas de Defesa Anticorpos Fibrinogênio Trombina Veneno de serpentes Proteínas Hormonais ou Reguladoras Insulina Hormônio do Crescimento PROTEÍ$AS CO$JUGADAS CLASSE GRUPO PROSTÉTICO EXEMPLO Lipoproteínas Lipídios VLDL, LDL, HDL Glicoproteínas Carboidratos Imunoglobulina G Fosfoproteínas Grupos fosfato Caseína do leite, ovoalbumina De acordo com as características estruturais, as proteínas podem ser divididasem simples (apenas cadeias polipeptídicas) e conjugadas (cadeia polipeptídica + grupo prostético). Fosfoproteínas Grupos fosfato Caseína do leite, ovoalbumina Hemoproteínas Heme (ferro porfirina) Hemoglobina Flavoproteínas $ucleotídeos da flavina Succinato desidrogenase Metaloproteínas Ferro Ferritina Zinco Álcool desidrogenase Cálcio Calmodulina ♣ Classificação de Acordo com a Forma: 1 – Globulares 2 - Fibrosas PROTEÍNAS GLOBULARES ⇒ Polipeptídeos firmemente dobrados em forma de “bola” e solúveis em água Ex: enzimas albuminas (transporte) hemoglobina (transportador de oxigênio das hemácias) Figura> PROTEÍNAS FIBROSAS ⇒ As proteínas fibrosas apresentam forma alongada, são geralmente insolúveis e desempenham um papel basicamente estrutural nos sistemas biológicos. Ex: colágeno (a principal proteína do tecido conjuntivo) queratina (cabelo, lã, escamas, unhas e penas) elastina (encontrada nos vasos sanguíneos) hemoglobina (transportador de oxigênio das hemácias) Figura> <Voltar Desnaturação de Proteínas Temperatura pH Agentes desnaturantes Proteína nativa Proteína desnaturada A desnaturação pode ser irreversível: algumas proteínas, quando desnaturadas, tornam-se insolúveis. Ex: albumina do ovo e caseína do leite. O príon normal tem a forma de um espiral, já o anormal apresenta-se em zigue-zague. 1- A membrana das células nervosas contêm proteínas em espiral. 2-Quando uma espiral se deforma, transforma-se num príon. É o início do2-Quando uma espiral se deforma, transforma-se num príon. É o início do desenvolvimento da doença da vaca louca. 3-As outras proteínas da célula passam a imitar o príon e se deformam também, numa reação em cadeia. 4-Sobrecarregada de príon, a célula nervosa acaba morrendo. Quanto mais células mortas, mais grave a doença. ENZIMAS Enzimas são proteínas especializadas que funcionam na aceleração de reações químicas. Importância da catálise: Função: catalisadores biológicos. vexceção: grupo de RNA catalítico (ribozimas) Importância da catálise: Sem a catálise, a maioria das reações químicas nos sistemas biológicos seria muito lenta para fornecer produtos na proporção adequada para sustentar a vida. * Uma enzima pode ficar, temporariamente, ligada covalentemente à molécula que está sendo transformada durante estágios intermediários da reação, mas no final da reação a enzima estará na sua forma original, quando o produto é liberado. ENZIMAS * As enzimas podem aumentar a velocidade de uma reação por um fator de até 1017 vezes mais do que a reação não catalisada. Propriedades das Enzimas • São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram a velocidade da reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por minuto de reação. • Atuam em concentrações muito baixas • Atuam em condições específicas de temperatura e pH • Possuem todas as características das proteínas • Podem ter sua concentração e atividade reguladas • Estão quase sempre dentro da célula, e compartimentalizadas. ENZIMAS As enzimas apresentam um alto grau de especificidade: cada enzima possui uma organização estrutural específica, permitindo a ligação apenas do(s) seu(s) substrato(s). *há enzimas que aceitam como substrato qualquer açúcar de seis carbonos, enquanto outras só reconhecem a glicose. As enzimas são fundamentais para processos bioquímicos celulares tais como: - degradação das moléculas nutrientes; - transformação e conservação da energia química; - síntese de macromoléculas biológicas a partir de moléculas precursoras simples; reconhecem a glicose. ENZIMAS - condições anormais podem ser causadas pela Importância prática do estudo das enzimas: - em algumas doenças, especialmente nas desordens genéticas herdadas, pode ocorrer uma deficiência ou mesmo a ausência total de uma ou mais enzimas. Ex: fenilcetonúria (fenilalanina hidroxilase); doença de von Gierke (glicose-6-fosfatase hepática) - condições anormais podem ser causadas pela atividade excessiva de uma enzima; - medidas da atividade de enzimas no plasma sangüíneo, eritrócitos ou amostras de tecido são importantes no diagnóstico de várias doenças; VER - muitos fármacos exercem seu efeito biológico por meio de interações com as enzimas. Enzimas na Clínica As enzimas podem ser utilizadas nas Análises Clínicas de 2 formas principais: • Como reagentes altamente específicos e sensíveis em reações colorimétricas quantitativas • Como indicadoras de lesão celular e tecidual: o extravasamento de enzimas do meio intra para o meio extracelular leva a um aumento da atividade destas no sangue; esta atividade pode ser medida e fornece importante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico. Aimportante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico. A distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a localização da lesão com bastante precisão. Exemplos de doenças que podem ser diagnosticadas e acompanhadas enzimaticamente são: • Infarto Agudo do Miocárdio (Creatina quinase, Lactato desidrogenase) • Hepatite (Transaminases: ALT, AST) • Pancreatite (Amilase, Lipase) • Câncer de próstata (Fosfatase ácida prostática) VOLTAR Nomenclatura das enzimas Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática: • Nome Oficial: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP:Glicose:Fosfo-Transferase • Nome Clássico: Mais curto e utilizado no dia a dia de• Nome Clássico: Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc. • Nome Trivial: Consagrados pelo uso. Ex: Tripsina, Pepsina, Ptialina. ENZIMAS Classificação das Enzimas As enzimas são divididas em seis grandes classes, cada uma com subclasses, de acordo com o tipo de reação que catalisam: Classe 1: Óxido-redutases → transferência de elétrons (íons hidreto ou átomos de H). Ex: desidrogenases, redutases, oxidases e peroxidases. * Oxidação do etanol pela álcool desidrogenase. Classe 2: Transferases → reações de transferência de grupos. Ex: quinases, transcarboxilases e aminotransferases. * Reação catalisada por uma aminotransferase. Classe 3: Hidrolases → reações de hidrólise. Ex: amilase, urease, pepsina, tripsina, quimotripsina e várias peptidases e esterases. Classe 4: Liases → adição de grupos às duplas ligações ou formação de duplas ligações por meio de remoção de grupos. * A reação da fumarase. Classe 5: Isomerases → transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros. Classe 6: Ligases → reações de síntese, onde duas moléculas são unidas, às custas de uma ligação fosfato de alta energia do ATP. * Reação da piruvato carboxilase. ENZIMAS Como as enzimas funcionam? - as enzimas aceleram a velocidade das reações por diminuir sua energia de ativação A combinação do substrato com a enzima cria uma nova via de reação que tem um estado de transição de menor energia do que na ausência do substrato. ENZIMAS Interação enzima-substrato: * a relação substrato-enzima não deve ser entendida como um modelo rígido de chave-fechadura (este modelo exemplifica a especificidade de uma enzima pelo seu substrato, mas não explica toda a complexidade da relação estabelecida entre eles durante a catálise); - na verdade, a aproximação e a ligação do substrato induz na enzima uma mudança conformacional, tornando-a ideal para a catálise (modelo do ajuste induzido) relação estabelecida entre eles durante a catálise); Modelo da chave-fechadura. ENZIMAS Fatores que interferem na atividade enzimática: - a estrutura e a forma do centro ativo são uma decorrência da estrutura tridimensional da enzima e podem ser afetadas por quaisquer agentes capazes de - portanto, a atividade enzimática é dependente das características do meio, principalmente dopH e da temperatura; podem ser afetadas por quaisquer agentes capazes de provocar mudanças conformacionais na proteína; V el oc id ad e d e fo rm aç ão d o p ro d u to As enzimas têm um pH ótimo (ou um intervalo de pH) no qual a sua atividade é máxima: em um pH maior ou menor, a atividade diminui. V el oc id ad e d e fo rm aç ão d o p ro d u to V el oc id ad e d e fo rm aç ão d o p ro d u to V el oc id ad e d e fo rm aç ão d o p ro d u to Fosfatase alcalina: pH ótimo = 10 Como ocorre com a maioria das reações químicas, a velocidade da reação enzimática, que a 0°C apresenta valores próximos de zero, é favorecida pela elevação da temperatura. * O gradativo aumento da velocidade só se verifica enquanto a enzima conservar a sua estrutura nativa. ENZIMAS Inibidores Enzimáticos: - a atividade enzimática pode ser diminuída por várias substâncias (constituintes normais ou estranhas às células) provocando alterações significativas no organismo; - os inibidores normalmente encontrados nas células constituem um mecanismo importante de controle da atividade enzimática. ENZIMAS - as propriedades tóxicas de muitos inibidores possibilita Inibidores Enzimáticos: - muitos medicamentos de uso na prática terapêutica baseiam suas propriedades na inibição específica de certas enzimas; - as propriedades tóxicas de muitos inibidores possibilita também o seu emprego no combate contra insetos (inseticidas); *os inibidores enzimáticos podem ser agrupados em duas categorias, de acordo com a estabilidade de sua ligação com a molécula de enzima, em inibidores reversíveis e irreversíveis. ENZIMAS Inibidores Enzimáticos: -os inibidores reversíveis são divididos em dois grupos: os competitivos e os não-competitivos, baseando-se na competição (ou não) entre o inibidor e o substrato pelo centro ativo da enzima; * Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro* Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro ativo da enzima por apresentarem configuração espacial semelhante à do substrato: ENZIMAS Inibidores Enzimáticos: * Um exemplo clássico de inibição competitiva é a ação do malonato sobre a reação catalisada pela succinato desidrogenase: ENZIMAS Inibidores Enzimáticos: * Os inibidores não-competitivos não possuem qualquer semelhança estrutural com o substrato da reação que inibem e seu efeito é provocado pela ligação a radicais não pertencentes ao centro ativo. *Ex: metais pesados como Hg2+, Pb2+ e Ag2+, que reagem com os grupos -SH das proteínas. ENZIMAS Inibidores Enzimáticos: -os inibidores irreversíveis reagem quimicamente com as enzimas, levando a uma inativação praticamente definitiva; Ex: compostos organofosforados→ formam ligações covalentes comEx: compostos organofosforados→ formam ligações covalentes com o grupo -OH de resíduos de serina Penicilina → liga-se especificamente as enzimas da via de síntese da parede bacteriana, tornando-as susceptíveis à lise ENZIMAS Cofatores são imprescindíveis para a atividade de algumas enzimas: * Muitas enzimas necessitam da associação com outras moléculas ou íons para exercer seu papel catalítico. * Esses componentes da reação enzimática são genericamente chamados cofatores, os quais podem ser íons metálicos (Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Se e outros) ou moléculas orgânicas, não- protéicas (coenzimas).protéicas (coenzimas). Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa; A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de APOENZIMA; Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA. ENZIMAS Cofatores são imprescindíveis para a atividade de algumas enzimas: * As enzimas que precisam de íons são chamadas metaloenzimas. *Exemplos de metaloenzimas e seus correspondentes íons: -Anidrase carbônica (Zn2+) -Piruvato quinase (K+ , Mg2+)-Piruvato quinase (K , Mg ) -ATPase (Na+ , Mg2+) -Urease (Ni2+) As coenzimas são geralmente derivadas de alguma vitamina hidrossolúvel: I$TRODUÇÃO -Biomoléculas mais abundantes -Base da nutrição animal *Os animais não são capazes de sintetizar carboidratos a partir de CARBOIDRATOS *Os animais não são capazes de sintetizar carboidratos a partir de substratos simples não energéticos, precisando obtê-los por meio da alimentação, produzindo CO2 (excretado para a atmosfera), água e energia (utilizados nas reações intracelulares). Os vegetais são auto-suficientes na produção de carboidratos. Os animais precisam alimentar-se de células vegetais (ou de animais herbívoros) para obter glicose e O2 para produzir energia para suas reações metabólicas. Autótrofos vs. Heterótrofos Os outros seres que dependem direta ou indiretamente dos “seres verdes”. “Seres verdes” que capturam a energia da luz solar. CARBOIDRATOS FU$ÇÕES •E$ERGÉTICA: são os principais produtores de energia sob a forma de ATP, cujas ligações ricas em energia são quebradas sempre que as células precisam de energia para as reações bioquímicas. -É a principal função dos carboidratos, com todos os seres vivos (com exceção dos vírus) possuindo metabolismovivos (com exceção dos vírus) possuindo metabolismo adaptado ao consumo de glicose como substrato energético. -Algumas bactérias consomem dissacarídeos (p.ex.: a lactose) na ausência de glicose, porém a maioria dos seres vivos a utiliza como principal fonte energética. CARBOIDRATOS FU$ÇÕES •ESTRUTURAL: - a parede celular dos vegetais é constituída por um carboidrato polimerizado - a celulose; - a carapaça dos insetos contém quitina, um polímero que dá resistência extrema ao exo-esqueleto;resistência extrema ao exo-esqueleto; - as células animais possuem uma série de carboidratos circundando a membrana plasmática que dão especificidade celular, estimulando a permanência agregada das células de um tecido - o glicocálix. CARBOIDRATOS FU$ÇÕES •RESERVA E$ERGÉTICA: - nos vegetais, há o amido, polímero de glicose; - nos animais, há o glicogênio, também polímero de glicose porém com uma estrutura mais compacta e ramificada. CARBOIDRATOS I$TRODUÇÃO -Quimicamente são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que, hidrolisadas, originam estes compostos -Fórmula geral (CH2O)n ex: glicose C6H12O6 *Alguns carboidratos, entretanto, possuem em sua estrutura nitrogênio, fósforo ou enxofre não se adequando, portanto, à fórmula geral.fórmula geral. Duas Famílias: Cetoses e Aldoses Três classes principais de acordo com o tamanho -monossacarídeos -oligossacarídeos -polissacarídeos MONOSSACARÍDEOS -aldeídos ou cetonas com um ou mais grupos hidroxila na molécula -um dos carbonos é unido por dupla ligação a um oxigênio para formar carbonila. - carbonila na extremidade = aldose -Carbonila em outra parte = cetose -no de carbonos (3 a 9) = trioses, tetroses, pentoses,-no de carbonos (3 a 9) = trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses OLIGOSSACARÍDEOS – 2 a 10 monossacarídeos conectados por meio de ligações glicosídicas - um grupo hidroxila de um açúcar reage com o carbono anomérico de outra molécula de açúcar. Estrutura dos oligossacarídeos mais comuns. Galactose Glicose Glicose Frutose Sacarose POLISSACARÍDEOS -polímeros de cadeias com 10 ou mais monossacarídeos de estrutura linear ou ramificados -diferem na identidade dos monossacarídeos, comprimento da cadeia, grau de ramificação, tipo de ligação POLISSACARÍDEOS - podem ser homo ou heteropolissacarídeos AMIDO - polissacarídeo composto por resíduos de glicose - funciona como substância de reserva para muitas plantas -o grânulo de amido é uma mistura de dois polissacarídeos: amilose e amilopectina •Amilose: Macromolécula constituída de 50 a 5000 resíduos de glicose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, que conferem à molécula uma estrutura helicoidal. •Amilopectina: Macromolécula, menos hidrossolúvel que a amilose, constituída por mais de 106 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicasα-1,4, ocorrendo também ligações α-1,6 (a cada 24 a 30 resíduos). A amilopectina constitui, aproximadamente, 80% dos polissacarídeos existentes no grão de amido. GLICOGÊ$IO -polissacarídeo de armazenamento de glicose nos animais -ligações α(1-4) e α(1-6) -mais ramificado (ramificação a cada 8 a 12 resíduos de glicose) e compacto que o amido -é sintetizado e armazenado principalmente no fígado e nos músculosmúsculos -o seu destino é converter-se em glicose à medida que o organismo necessita CELULOSE -substância fibrosa -cadeia longa de beta-glicose (ligações β-1,4) -é o principal componente estrutural das plantas (parede celular) -não é digerível pelos animais (celulase) -“fibra alimentar” é uma fração complexa composta por um conjunto de componentes presentes nos alimentos vegetais, representados pela soma de lignina e polissacarídeos (celulose, hemicelulose, pectina, mucilagem e goma), sendo estes classificados segundo sua solubilidade em água, como solúveis ou insolúveis. -a fibra se constitui basicamente de componentes da parede celular resistentes às enzimas secretadas pelos animais. FIBRAS • hemiceluloses: são polissacarídeos complexos encontrados nas paredes das células vegetais, em estreita associação com celulose e lignina. São moléculas menores que a celulose, constituídas principalmente por unidades de xilose, arabinose, galactose, manose e ramnose. • lignina: é um polímero rígido derivado dos aminoácidos fenilalanina e tirosina. • pectinas: são ácidos pectínicos (cadeias de ácidos D-galacturônicos) solúveis em água e que formam soluções coloidais. • gomas: são polissacarídeos exudados pelas plantas com a finalidade de cobrir ferimentos existentes em frutos e troncos de árvores evitando o ataque de microrganismos. LIPÍDIOS - classe de compostos com estrutura bastante variada, caracterizados por uma baixa solubilidade em água e solúveis em solventes orgânicos. Funções biológicas: - componentes de membranas (fosfolipídeos e colesterol) - isolantes térmicos (TAGs) - reservas de energia (TAGs) - proteção de órgãos internos contra choques (TAGs) - precursores de vitaminas e hormônios esteroidais (colesterol) ÁCIDOS GRAXOS � Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos - geralmente cadeia linear e n° par de átomos de C - podem ser saturados ou insaturados * os ácidos graxos saturados são sólidos e os insaturados são líquidos à temperatura ambiente - os ácidos graxos raramente são encontrados livres na natureza, mas fazem parte de muitos lipídios de ocorrência natural * Ácidos graxos essenciais: linoléico (ômega-6), linolênico (ômega-3) e araquidônico (fonte principal: óleos vegetais) Alguns ácidos graxos de ocorrência natural Ponto de Fusão (ºC) ácido rumênico ácido rumênico TRIACILGLICERÓIS � Os triacilgliceróis são lipídios constituídos por três moléculas de ácidos graxos esterificadas a uma molécula de glicerol - são moléculas apolares (hidrofóbicas) - as gorduras animais são uma mistura de TAGs que contêm mais ác. graxos saturados e por isso são sólidas à temperatura ambiente - os óleos vegetais são uma mistura de TAGs com mais ác. graxos insaturados, sendo líquidos à temperatura ambiente *a margarina é produzida pela hidrogenação dos óleos vegetais - preparação de sabões para uso doméstico: →é feita a partir da hidrólise dos TAGs em meio alcalino (NaOH ou KOH) - os triacilgliceróis são os lipídios de reserva: * 1g de gordura → 9 Kcal * 1g de carboidrato ou proteína → 4 Kcal - os TAGs fornecem isolamento térmico e servem de suporte e proteção das vísceras Fig. 6.9 Triacilgliceróis são moléculas essencialmente apolares, formadas pela esterificação de três ácidos graxos ao glicerol. Para maior clareza, foi omitida a forma angular das cadeias insaturadas. Gordura Óleo Triglicerídeos Á ci d os g ra xo s (% d o to ta l) saturado saturadoinsaturado Á ci d os g ra xo s (% d o to ta l) Óleo de oliva (líquido) Manteiga (sólido macio) Gordura da carne (sólido duro) Gorduras naturais a 25 ºC ESTERÓIDES → os esteróides são lipídios que apresentam um núcleo tetracíclico característico em sua estrutura *o composto-chave deste grupo é o colesterol HORMÔNIOS ESTERÓIDES Os principais locais de síntese de hormônios esteróides são a glândula adrenal, testículos e ovário. Os esteróides têm diferentes propriedades fisiológicas, relacionadas à espermatogênese, gestação, lactação, balanço mineral e metabolismo energético. O colesterol age como molécula moduladora em membranas, produzindo estados intermediários de fluidez. Se as cadeias laterais acila existirem em uma fase desordenada, o colesterol apresentará um efeito condensante; se as cadeias laterais acila estiverem ordenadas ou em fase cristalina, o colesterol induzirá à desordem. LIPOPROTEÍNAS DE TRANSPORTE Vitaminas são moléculas orgânicas que funcionam em uma grande variedade de processos dentro do organismo. A função mais comum é como cofatores* para as reações enzimáticas. A característica distinguível das vitaminas é que elas geralmente não podem ser sintetizadas pelas células de mamíferos e, portanto, devem ser fornecidas pela dieta. As vitaminas são de dois tipos diferentes: Hidrossolúveis: Tiamina (B1), Riboflavina (B2), Niacina (B3), Ácido Pantotênico (B5), Piridoxina VITAMINAS Niacina (B3), Ácido Pantotênico (B5), Piridoxina (B6), Biotina (B7), Cobalamina (B12), Ácido Fólico (B9) e Ácido Ascórbico (C). Lipossolúveis: vitamina A, vitamina D, vitamina E e vitamina K. *São as vitaminas hidrossolúveis as que têm função de coenzimas ou fazem parte de moléculas de coenzimas. $utrient Requirements of Beef Cattle http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=9791&page=76 TIAMINA Tiamina é também conhecida como vitamina B1. TIAMINA TIAMINA PIROFOSFATO (TPP)PIROFOSFATO (TPP) Tiamina é rapidamente convertida em sua forma ativa, tiamina pirofosfato, TPP, no cérebro e no fígado por uma enzima específica, tiamina difosfotransferase. TPP é necessária como cofator para as reações catalisadas pela piruvato descarboxilase e pela piruvato e alfa-cetoglutarato desidrogenase. A deficiência de ingestão de tiamina leva a uma diminuição drástica na capacidade das células em gerar energia como resultado do seu papel importante nessas reações. RIBOFLAVINA Riboflavina Riboflavina é também conhecida como vitamina B2. Riboflavina é o precursor para as coenzimas flavina mononucleotídeo (FMN) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD). FMN FAD FAD é sintetizado a partir da riboflavina e ATP. As enzimas que requerem FMN ou FAD como cofatores são denominadas flavoproteínas. Ambas as classes de enzimas estão envolvidas em uma grande faixa de reações redox, p.ex. succinato desidrogenase. Durante o curso das reações enzimáticas envolvendo as flavoproteínas as formas reduzidas da FMN e FAD são formadas, FMNH2 e FADH2, respectivamente. Acil-CoA graxo desidrogenase Diidrolipoil desidrogenase Algumas Enzimas (Flavoproteínas) que usam Coenzimas de Nucleotídeo de Flavina Nucleotídeo de FlavinaEnzima Diidrolipoil desidrogenase Succinato desidrogenase Glicerol-3-fosfato desidrogenase NADH desidrogenase (Complexo I) Glicolato desidrogenase Tioredoxina redutase NIACINA Ácido Nicotínico Nicotinamida Niacina é também conhecida como vitamina B3. Ambos ácido nicotínico e nicotinamida podem servir como fonte dietética de vitamina B3. Formas ativas da vitamina B3: nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) e nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP+). NAD+ NADH NADP+ NADP H Ambos NAD+ e NADP+ atuam como cofatores para várias desidrogenases, p.ex., lactato e isocitrato desidrogenases. ÁCIDO PANTOTÊNICO Ácido Pantotênico Ácido Pantotênico é também conhecido como vitamina B5. O Pantotenato é necessário para a síntese de CoA: portanto, é necessário para o metabolismo de carboidratos via ciclo do ácido cítrico (TCA) e de todas as gorduras e proteínas. VITAMINA B6Piridoxal Piridoxamina Piridoxina Piridoxal, piridoxamina e piridoxina são coletivamente conhecidos como vitamina B6. Todos os três compostos são eficientemente convertidos para a forma biologicamente ativa da vitamina B6, piridoxal fosfato.vitamina B6, piridoxal fosfato. Piridoxal fosfato Piridoxal fosfato atua como cofator em enzimas envolvidas nas reações de transaminação necessárias para a síntese e catabolismo dos aminoácidos bem como na glicogenólise como cofator para a glicogênio fosforilase. BIOTINA Biotina Biotina (vitamina B ) é o cofator necessário de enzimas que estãoBiotina (vitamina B7) é o cofator necessário de enzimas que estão envolvidas nas reações de carboxilação, p.ex. acetil-CoA carboxilase e piruvato carboxilase. A Biotina é encontrada em vários alimentos e também é sintetizada pelas bactérias intestinais. *Tratamento com antibióticos por longo período – deficiência de biotina COBALAMINA Cobalamina Cobalamina é mais comumente conhecida como vitamina B12. Vitamin B12 é sintetizada exclusivamente por microorganismos e é encontrada no fígado de animais. Existem apenas duas reações que requerem vitamina B12 como cofator. Uma delas ocorre durante o catabolismo dos ácidos graxos (metilmalonil-CoA mutase) e a outra, envolve a conversão da homocisteína em metionina (metionina sintase). Metionina Sintetase ÁCIDO FÓLICO Ácido Fólico Ácido Fólico (vitamina B9) é obtido principalmente de leveduras e vegetais, bem como de fígado animal.como de fígado animal. O ácido fólico é reduzido dentro das células (principalmente no fígado, onde ele é estocado) para tetrahidrofolato (THF) pela enzima dihidrofolato redutase (DHFR), uma enzima que requer NADPH. A função do tetrahidrofolato é carregar e transferir várias formas de unidades de carbono (metil, metileno, formil) durante as reações biossintéticas. Essas reações de transferência de carbono são necessárias na biossíntese de serina, metionina, glicina, colina e dos nucleotídeos de purina. ÁCIDO ASCÓRBICO Ácido ascórbico é mais comumente conhecido como vitamina C. A forma ativa da vitamina C é o próprio ascorbato. A principal função do ascorbato é como agente redutor em várias reações. A reação mais importante que requer ascorbato como cofator é a hidroxilação de resíduos de prolina no colágeno. A vitamina C é, portanto, necessária para a manutenção normal do tecido conjuntivo bem como para a cicatrização de feridas uma vez que a síntese do tecido conjuntivo é o primeiro evento na remodelação do tecido nas feridas. A vitamina C também é necessária na remodelação dos ossos devido à presença do tecido conjuntivo na matriz orgânica dos ossos. VITAMINA A Vitamina A consiste de três moléculas biologicamente ativas, retinol, retinal (retinaldeído) e ácido retinóico. Cada um desses três compostos é derivado de uma molécula precursora, β- caroteno (um membro da família de moléculas conhecidas como carotenóides). (tem sido utilizado na renovação da epiderme devido sua ação no crescimento e diferenciação celular) Os carotenóides são produzidos pelas plantas (vegetais verdes escuros, vermelhos, alaranjados e amarelos) e são clivados a retinol pelos animais. VITAMINA A Vitamina A é estocada no fígado e uma deficiência desta vitamina só é observada após um período prolongado de não ingestão na dieta. O primeiro sintoma da deficiência de vitamina A é a cegueira noturna. A falta prolongada de vitamina A leva à deterioração do tecido ocular por meio da queratinização progressiva da córnea, umaqueratinização progressiva da córnea, uma condição conhecida como xeroftalmia. Sintomas de carência de vitamina A: ANDRIGUETTO, J.M.; PERLY, L.; MINARDI, I.; GEMAEL, A.; FLEMMING, J.S.; SOUZA, G.A. de; BONA FILHO, A. Nutrição animal. As bases e os fundamentos da nutrição animal: Os alimentos. São Paulo: Nobel, 4 ed., 1990. 395p. VITAMINA D Vitamina D é um hormônio esteróide. As suas formas biologicamente ativas são a 1,25 - dihidroxi vitamina D3 e a 1,25 - dihidroxi vitamina D2. Age principalmente na regulação da homeostase de cálcio e fósforo. A 1,25-dihidroxi vitamina D3 ativa é derivada do 7-dehidrocholesterolativa é derivada do 7-dehidrocholesterol (produzido na pele) e a 1,25 - dihidroxi vitamina D2 ativa vem do ergosterol (produzido em plantas). Colecalciferol (vitamina D3) e ergocalciferol (vitamina D2) são formados pela incidência dos raios ultra-violeta sobre o 7- dehidrocolesterol e ergosterol, respectivamente. As Vitaminas D2 e D3 são processadas a 1,25 - dihidroxi vitamina D2 e 1,25 - dihidroxi vitamina D3, respectivamente, pela mesma via enzimática. VITAMINA D O principal sintoma da deficiência de vitamina D em crianças é o raquitismo e em adultos é a osteomalácia. O raquitismo é caracterizado pela mineralização imprópria durante o desenvolvimento dos ossos resultando em ossos frágeis. O raquitismo em bovinos ocorre em animais com altas taxas de crescimento, e, em geral não se trata de enfermidade grave, a menos que a vaca produza pouco leite.a vaca produza pouco leite. A osteomalacia é caracterizada pela desmineralização de ossos préviamente formados, levando ao aumento da fragilidade e susceptibilidade de fraturas. A osteomalácia é mais comum em vacas cujas necessidades nutricionais encontram-se aumentadas em função de gestação ou lactação. VITAMINA E Vitamina E é uma mistura de vários compostos relacionados conhecidos como tocoferóis. O alfa-tocoferol é o mais potente dos tocoferóis. Devido à sua natureza lipofílica, a vitamina E acumula nas membranas celulares, A principal função da vitamina E é agir como um antioxidante natural pela captação de radicais livres e oxigênio molecular. A vitamina E é importante na prevenção de peroxidação de ácidos graxos poliinsaturados de membranas. As vitaminas E e C estão interrelacionadas nas suas habilidades como antioxidantes: o alfa-tocoferol ativo pode ser regenerado pela interação com a vitamina C após a captação do radical livre peroxil. Devido à sua natureza lipofílica, a vitamina E acumula nas membranas celulares, depósitos de gorduras e outras lipoproteínas circulantes. O principal sítio de estocagem de vitamina E é o tecido adiposo. VITAMINA K A Vitamina K existe naturalmente como K1 (fitilmenaquinona) nos vegetais verdes e K2 (multiprenilmenaquinona) em bactérias intestinais. VITAMINA K A principal função das vitaminas K é na manutenção nos níveis normais de proteínas da coagulação sanguínea, fatores II, VII, IX, X e proteína C e S, as quais são sintetizadas no fígado na forma de precursores inativos. A conversão da forma inativa para a forma ativa dos fatores de coagulação requer uma modificação de resíduos específicos decoagulação requer uma modificação de resíduos específicos de glutamato. Essa modificação é uma carboxilação e a enzima responsável requer vitamina K como cofator. Uma vez que a vitamina K2 é sintetizada por bactérias intestinais, a deficiência dessa vitamina em adultos é rara. Entretanto, tratamentos prolongados com antibióticos pode levar a uma deficiência em adultos. O intestino de recém-nascidos é estéril, portanto, a deficiência de vitamina K na infância é possível se ela estiver ausente na dieta. O principal sintoma da deficiência em crianças é uma síndrome hemorrágica. Produtos contendo Vitaminas ● Suplemento mineral, formulado para gado leiteiro, visando promover máxima produção máxima produção de leite e excelente índices reprodutivos. Vitaminas: A, D, E Complexo vitamínico-mineral, energético, desintoxicante e hidratante. Princípio ativo: Cada frasco de 500 mL contém: Tiamina (Vit. B1, sob a forma de cloridrato) ...............................10,00 mg Piridoxina (Vit. B6, sob a forma de cloridrato) ............................10,00 mg Nicotinamida ............................................................................1000,00 mg Dextrose ......................................................................................50,00 g Cloreto de sódio ............................................................................3,50g Cloreto de potássio .......................................................................0,20 g Cloreto de magnésio (hexahidratado) ...........................................0,05 g Cloreto de cálcio (dihidratado) ......................................................0,12 g Veículo q.s.p. ............................................................................500,00 mL Composição: (por 1.000 mL) ● Vitamina A................................... 15.000.000 UI Vitamina D3................................... 4.000.000 UI Recomendado para todas as espécies de animais, de ● Vitamina D3................................... 4.000.000 UI ● Vitamina E............................................ 1.000 UI ● Vitamina B1......................................... 4.000 mg ● Vitamina B2 Fosfatada.......................... 1.500 mg ● Vitamina B6......................................... 2.000 mg ● Vitamina B12...................................... 4.800 mcg ● Vitamina PP nicotinamida................... 10.000 mg ● Veículo q.s.p......................................... 1.000 mL Recomendado para todas as espécies de animais, de modo especial para os jovens e convalescentes de doenças infecto-contagiosas e parasitárias. Estimula o apetite e o crescimento, promovendo maior desenvolvimento e aumento da produção. Ótimo regulador da digestão. Reconstituinte de ação rápida para as fêmeas gestantes ou em lactação. $os casos de debilidades, aumenta as defesas orgânicas contra doenças. Estimulante da ovulação e da espermatogênese. Ameniza os efeitos provocados pelo "Stress", que acarretam transtornos no metabolismo animal ( desmama, mudanças de alimentação e de alojamento, transportes, ambiente desfavorável devido ao frio, vento, calor excessivo, vacinações, etc.) Profilaxia e tratamento das avitaminoses, A, D e E causadas por alimentação defeituosa ou outras causas. Reconstituinte geral, nos casos de debilidade orgânica e stress de qualquer Vitaminas ADE em alta concentração ADEVITA FÓRMULA: A cada 50 mL contém: Vitamina A ............ ......................... 10.000.000 U.I. Vitamina D3 .................................... 2.000.000 U.I. Vitamina E. ..................................... 3.000 U.I. Veículo q.s.p. .................................. 50 mL geral, nos casos de debilidade orgânica e stress de qualquer natureza. Nas convalescenças de enfermidades infecciosas. Nos períodos de crescimento e engorda. Nas fraturas ósseas e após operações cirúrgicas. Durante o período de gestação e aleitamento. Prevenção e tratamento do raquitismo e de todos os transtornos do metabolismo com ou sem deformações ósseas, desde que associado a um tratamento de Cálcio injetável. Favorece o aumento do índice de fertilidade e fecundidade. ADEVERMIN - Tetramisol + ADE + Prometazina – Injetável • Ação anti-helmíntica, pela atividade do cloridrato de tetramisol, vermífugo de amplo espectro( atinge com eficiência um grande número de nematóides gastrintestinais e também pulmonares).de nematóides gastrintestinais e também pulmonares). • Ação vitamínica desenvolvida pelas vitaminas lipossolúveis A, D e E. - A deficiência nutricional destas vitaminas na alimentação animal, é maior na época das secas, pois cai o teor de caroteno (pró-vitamina A) nas plantas forrageiras e consequentemente o aporte normal de vitaminas A, no organismo. - A vitamina D controla a deposição de cálcio e fósforo da formação óssea. Ela potencializa a ação da vitamina A. - A vitamina E, exerce ação anti-oxidante, protegendo certos metabólitos da oxidação, principalmente dos ácidos graxos não saturados. PROVIT AD3E, é um suplemento vitamínico indicado para bovinos, suínos, eqüinos, ovinos e caprinos. Ideal para suprir as necessidades orgânicas dos animais em vitaminas A, D3, E, B12, durante o período de secas, geadas ou escassez de pastagens. Corrige ainda as deficiências nutricionais das rações. PROVIT AD3E, auxilia no índice de fertilidade, além da resistência dos animais às doenças infecciosas, estimulando a produção de leite e carne. Auxilia a natalidade, o apetite e o estado geral do rebanho. Níveis de garantia do produto: Veiculo Q.S.P. ..... 814,0000 g Vitamina B12 ..... 140,0000 MG Vitamina D3 ..... 3.000.000,0000 UI/kg Vitamina A ..... 15.000.000,0000 UI/kg Vitamina E ..... 5.000,0000 MG Cada 500 mL contém: Vitamina A (palmitato).......................20.000.000 UI Vitamina.D3.......................................5.000.000 UI Vitamina.E..............................................6.000 UI Óleo Vegetal q.s.p.....................................500 mL I$DICAÇÕES ADE Vit pode ser utilizado em várias espécies como bovinos, eqüinos, ovinos, caprinos, leitões. Atua como estimulante do crescimento, engorda, fertilidade e lactação. Na prevenção do raquitismo, osteomalácia e osteoporose. Na prevenção e cura de degeneraçõesosteomalácia e osteoporose. Na prevenção e cura de degenerações musculares e da cegueira noturna. PROPRIEDADES: ADE VIT é uma associação das vitaminas A, D3 e E, em doses balanceadas, que engloba a atividade de cada uma em particular: Vitamina A: para a manutenção da estrutura dos tecidos epiteliais, e seu desempenho normal; desempenha um papel de relevo na formação dos tecidos e da estrutura óssea, além de prevenir a cegueira noturna; Vitamina D3: é a vitamina anti-raquítica, que previne a osteomalácia e a osteoporose através do favorecimento da absorção do cálcio e do fósforo no intestino, mantendo taxas sanguíneas ótimas dos mesmos; Vitamina E: regula os processos de oxidação no corpo; aumenta a fertilidade e está indicada para os casos de distrofia muscular. INTRODUÇÃO AO METABOLISMO Metabolismo é o conjunto das reações químicas que ocorrem num organismo vivo com o fim de promover a satisfação de necessidades estruturais e energéticas. O metabolismo tem quatro funções específicas: (1) obter energia química pela degradação de nutrientes ricos em(1) obter energia química pela degradação de nutrientes ricos em energia oriundos do ambiente; (2) converter as moléculas dos nutrientes em unidades fundamentais precursoras das macromoléculas celulares; (3) reunir e organizar estas unidades fundamentais em proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes celulares; (4) sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às funções especializadas das células. O metabolismo pode ser dividido em duas "fases": catabolismo e anabolismo. O catabolismo é a fase degradativa do metabolismo; nela, as moléculas orgânicas nutrientes, carboidratos, lipídios e proteínas provenientes do ambiente ou dos reservatórios de nutrientes da própria célula são degradados por reações consecutivas em produtos finais menores e mais simples. O anabolismo é uma fase sintetizante do metabolismo. É nele que asO anabolismo é uma fase sintetizante do metabolismo. É nele que as unidades fundamentais são reunidas para formar as macromoléculas componentes das células, como as proteínas, DNA etc.. Para ocorrer essas duas "fases" do metabolismo, é necessário um trânsito acentuado de energia. No catabolismo, por haver a "quebra" de moléculas, há a liberação de energia; por outro lado, o anabolismo é uma fase de síntese, necessitando de energia para sua ocorrência. $utrientes fornecedores de energia Carboidratos Gorduras Proteínas Energia química ATP Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucleicos Macromoléculas celulares Catabolismo Anabolismo Produtos finais pobres em energia CO2 H2O $H3 ATP $ADH Moléculas precursoras Aminoácidos Açúcares Ácidos graxos Bases nitrogenadas METABOLISMO BASAL A expressão metabolismo basal designa o mínimo de energia necessária para regular a fisiologia normal de um organismo. TAXA METABÓLICA BASAL = quantidade de energia necessária para a manutenção dos processos vitais básicos (trabalho osmótico, bombeamento do sangue, respiração, atividade do sistema nervoso, etc). O Gasto Energético é Influenciado por Quatro Fatores: - Área de superfície: estárelacionada com a perda de calor – quanto maior a área de superfície, maior a perda de calor. - Idade: reflete dois fatores: crescimento e massa muscular. *jovens: maior gasto energético para o crescimento *adultos: ↓ do tecido muscular - Sexo: as fêmeas têm uma TMB mais baixa que os machos – menor porcentagem de massa muscular e efeitos dos hormônios femininos. - Nível de atividade: ↑ nível de atividade - ↑ o gasto energético ATP é o nucleotídeo trifosfatado mais importante. Ele participa das inúmeras reações e processos metabólicos relacionados à transferência e conversão de tipos de energia. A hidrólise do radical fosfato terminal do ATP, formando difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico, libera energia livre de 7,3 kcal/mol. A energia do ATP é disponibilizada para as células pelo acoplamento da hidrólise desta substância a reações químicas que requeiram energia. No citosol, existe apenas uma pequena reserva de ATP, de tal maneira que, à medida que ele é utilizado, deve ser reposto por meio de reações que fosforilam o ADP a ATP. Existem dois mecanismos de regeneração do ATP: O primeiro é a fosforilação ao nível de substrato, em que um radical fosfato é transferido para o ADP por um composto intermediário, a fim de formar o ATP. Este tipo de fosforilação pode ocorrer na ausência de oxigênio, condição denominada de metabolismo anaeróbico. Como exemplo deste tipo de fosforilação, temos: a glicólise. O segundo mecanismo de produção de ATP é a fosforilação oxidativa, que ocorre nas membranas internas das mitocôndrias, e que exige a presença de oxigênio molecular. A fosforilação oxidativa produz a maior parte do ATP utilizado pelo organismo. O conjunto das reações que compõem a fosforilação oxidativa é chamado metabolismo aeróbico. Espaço Intermembranas Matriz Succinato Fumarato Potencial Químico ∆∆∆∆pH (interior alcalino) Síntese de ATP dirigida pela força próton- motora Potencial Elétrico ∆ψ∆ψ∆ψ∆ψ (interior negativo) Carreadores de elétrons: NAD e FAD - As reações metabólicas que degradam os nutrientes e obtêm energia para a célula são do tipo oxidação-redução (também denominada oxi-redução). - Quando um composto químico (molécula, íon) perde elétron ou higrogênio, diz-se que houve oxidação. Ao contrário, se uma espécie química ganha elétron ou hidrogênio, observa- se uma redução.se uma redução. - Nestas reações participam substâncias conhecidas como coenzimas. As mais importantes coenzimas carreadoras de elétrons são a nicotinamida-adenina dinucleotídeo e a flavina- adenina dinucleotídeo. As formas oxidadas dessas coenzimas são abreviadas por NAD+ e FAD; as formas reduzidas são NADH e FADH2. FONTES DE ENERGIA METABÓLICA Os carboidratos, gorduras e proteínasssão produtos de alto conteúdo energético ingerido pelos animais, para os quais constituem a única fonte energética e de compostos químicos para a construção de células. Estes compostos seguem rotas metabólicas diferentes, que têm como finalidade produzir compostos finais específicos e essenciais para a vida. GLICÓLISE METABOLISMO DE CARBOIDRATOS GLICÓLISE Glicogênio, amido e sacarose armazenamento Ribose-5-fosfato Glicose oxidação pela via das pentoses-fosfato oxidação pela glicólise Piruvato DESTINOS DO PIRUVATODESTINOS DO PIRUVATO Fermentação a lactato no Fermentação a etanol em condições aeróbicas condições anaeróbicas condições anaeróbicas Glicólise (10 reações sucessivas) Fermentação a lactato no músculo em contração vigorosa, eritrócitos, algumas outras células e em alguns microorganismos Fermentação a etanol em leveduras Animais, plantas e muitas células microbianas sob condições aeróbicas Ciclo do ácido cítrico A silagem é a forragem úmida, ou parcialmente seca, conservada em meio ácido. A ensilagem compreende o armazenamento da forragem em ambiente anaeróbico com o objetivo de restringir a respiração celular, que continua ocorrendo após o corte da forrageira, e fornecer as condições adequadas para o desenvolvimento de bactérias produtoras de ácido lático. Neste processo, os ácidos produzidos pela fermentação de substratos presentes na planta reduzem o pH da massa ensilada, inibindo a ação de enzimas e de microrganismos capazes de promover a sua deterioração. Bactérias homofermentativas produzem apenas ácido lático, e as heterofermentativas, apresentam, além do ácido lático, o etanol, ou o ácido acético adicionados ao CO2, como produtos finais da fermentação Piruvato carboxilase Kozloski, G. V. Bioquímica dos ruminantes. 2 ed.Ed. Da UFSM 2009. 216p. Ácidos Graxos Voláteis NAD+ CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O $ADH Metabolismo dos CH Glicose Polissacarídeo Ácidos Graxos Voláteis Destino gorduragordura gordura Glicose e Lactose CICLO DO ÁCIDO CÍTRICOCICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Fig. 10.1 Ciclo de Krebs. Na reação da succinil-CoA sintetase, o nucleosídio trifosfato (NTP) pode ser ATP ou GTP e o nucleosídio difosfato (NDP), ADP ou GDP. Piruvato carboxilase Acetil-CoA + - A mitocôndria é responsável pela síntese de quase todo o ATP necessário à manutenção da estrutura e função celular. Cadeia de Transporte de Elétrons e Fosforilação Oxidativa - Os elétrons doados por substratos oxidáveis à cadeia respiratória na membrana mitocondrial interna, por meio de NADH ou FADH2, são transferidos ao O2 reduzindo-o a H2O (respiração mitocondrial) e a energia livre resultante é utilizada para a síntese de ATP (fosforilação oxidativa). A mitocôndria é responsável pela síntese de quase todo o ATP (>90%) necessário à manutenção da estrutura e função celular. (Fonte: NELSON & COX, 2002). Espaço intermembranar citocromo c, creatina quinase e adenilato quinase Espaço Intermembranas Matriz Succinato Fumarato Potencial Químico ∆∆∆∆pH (interior alcalino) Síntese de ATP dirigida pela força próton- motora Potencial Elétrico ∆ψ∆ψ∆ψ∆ψ (interior negativo) RENDIMENTO DA OXIDAÇÃO DA GLICOSE GLICONEOGÊNESE •Síntese de glicose a partir de substâncias não-carboidratos. •Ex: aminoácidos, lactato, glicerol, ácido propiônico* *Nos animais ruminantes a glicose sanguínea é derivada principalmente da gliconeogênese no fígado que utiliza o ácido propiônico, um ácido graxo volátil absorvido no rúmen, como substrato. Gliconeogênese ocorre principalmente no fígado. *Ocorre em menor extensão também no rim. Utiliza muitas das mesmas enzimas da Glicólise. Três reações da Glicólise são irreversíveis. � Hexoquinase (ou Glicoquinase) � Fosfofrutoquinase� Fosfofrutoquinase � Piruvato quinase. Esses passos devem então ser contornados na Gliconeogênese. hexoquinase fosfofrutoquinase piruvato quinase Glicólise e Gliconeogênese são processos espontâneos. Se as duas vias estiverem ativas simultaneamente em uma célula, isso constituiria um “ciclo fútil” que gastaria energia. Glicólise: glicose + 2 $AD+ + 2 ADP + 2 Pi ���� 2 piruvato + 2 $ADH + 2 ATP Gliconeogênese:Gliconeogênese: 2 piruvato + 2 $ADH + 4 ATP + 2 GTP ���� glicose + 2 $AD+ + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi Fig. 14.1 Relação entre diferentes órgãos na gliconeogênese — esta via ocorre no fígado a partir de substratos produzidos pelo músculo: lactato no esforço intenso e alanina no jejum; o lactato origina-se, ainda, de hemácias. A maior parte da glicose sintetizada destina-se ao cérebro. Metabolismo do GlicogênioMetabolismo do Glicogênio METABOLISMO DE LIPÍDIOS β-OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS Mobilização dos TAGs armazenados no tecido adiposo: Gliconeogênese Glicólise Estágios da oxidação dos ácidos graxos: O acetil-CoA formado no fígado pode entrar no ciclo do ácido cítrico ou pode ser convertido nos chamados corpos cetônicos: Síntese de corpos cetônicos e sua exportação pelo fígado: Cetose em Bovinos Fatores predisponentes Jejum prolongado (cerca de 1 semana ou mais) Alimentação deficiente em carboidratos Alimentação gordurosa(não balanceada) Alterações hepáticas (dificuldade de metabolização e armazenamento) Aumento da demanda (gestação e alta produção láctea) *A alimentação do animal gestante deve conter carboidratos, proteínas e gorduras que serão metabolizadas pelo fígado. Parte será armazenada sob a forma de glicogênio (quebrado em glicose quando o organismo necessita de E). Se a glicose sofre uma queda em seus níveis, o organismo passa a metabolizar as gorduras gerando os ácidos graxos que irão para a circulação, e o excesso sendo transformados em corpos cetônicos. Cetose em Bovinos Etiologia: geralmente estão ligadas a altas produções leiteiras e alimentação deficiente. Ocorrência: período pós-parto de pico de produção leiteira (2 a 6 semanas) Sintomatologia: apatia, emagrecimento e com a evolução do quadro inapetência e queda da produção de leite. Diagnóstico: Baseado nos sintomas clínicos, histórico de puerpério, alta produção láctea, indigestão e sintomas nervosos. Exames laboratoriais: Dosagem de corpos cetônicos, cetonúria, acetonemia e hipoglicemia.hipoglicemia. Valores normais para corpos cetônicos: no leite: 1 a 2 mg/100mL na urina: 3 a 5 mg/100mL no sangue: 5 mg/100mL Glicose: menos que 50 mg/100mL Prognóstico: Bom, baixa mortalidade. Tratamento: Correção alimentar e glicose. Lipídeos • Bactérias não utilizam ác. graxos insaturados • Butyrivibrio fibrisolvens e Fusocillus sp. • Biohidrogenação - Detoxificante Kozloski, G. V. Bioquímica dos ruminantes. 2 ed.Ed. Da UFSM 2009. 216p. • Biohidrogenação - Detoxificante • Concentrado na dieta = Queda de pH + alteração da microbiota Biohidrogenação • Gordura na forma de sais de cálcio ( BH pois protege o grupo COOH) METABOLISMO DE PROTEÍ$AS As proteínas constituintes dos organismos estão continuamente sendo renovadas (turnover das proteínas). * Os aminoácidos presentes nas células animais originam-se das proteínas da dieta (1/4) e das proteínas endógenas (3/4), constituindo um pool. - Esse pool de aminoácidos é usado para a síntese de proteínas endógenas e de outras moléculas que contenham nitrogênio (bases nitrogenadas, aminas e seus derivados, como adrenalina, histamina).nitrogenadas, aminas e seus derivados, como adrenalina, histamina). * Os seres vivos não são capazes de armazenar aminoácidos nem proteínas, e portanto, satisfeitas as necessidades de síntese, os aminoácidos excedentes são degradados. A Oxidação dos Aminoácidos e a Produção de Uréia Nos animais, os aminoácidos podem sofrer degradação oxidativa em três circunstâncias metabólicas diferentes: - Durante a síntese e a degradação normais das proteínas celulares (renovação ou “turnover” das proteínas), alguns dos aminoácidos liberados, durante a quebra das proteínas, sofrerão degradação oxidativa, caso não sejam necessários para a síntese de novas proteínas. - Quando, devido a uma dieta rica em proteínas, os aminoácidos são ingeridos em excesso, com relação às necessidades corporais de biossíntese de proteínas, o excedente é catabolizado, já que os aminoácidos livres não podem ser armazenados. - Durante o jejum severo ou o diabetes melito, quando os carboidratos estão inacessíveis ou não são utilizados adequadamente, as proteínas corporais serão hidrolizadas e seus aminoácidos empregados como combustível utilizado. Proteína intracelular AminoácidosProteínas da dieta Esqueletos carbônicos αααα-cetoácidos Biossíntese de aminoácidos, nucleotídeos e aminas biológicas Carbamoil fosfato Uréia (produto de excreção do nitrogênio) Oxaloacetato Glicose (gliconeogênese) Ciclo da uréia Ciclo do ácido cítrico Desvio aspartato- succinato do ciclo do ácido cítrico REMOÇÃO DO GRUPO AMI$O DOS AMI$OÁCIDOS DESTI$OS DOS ESQUELETOS CARBÔ$ICOS DOS AMI$OÁCIDOS AMI$OÁCIDOS GLICOGÊ$ICOS E CETOGÊ$ICOS Formas de Excreção de Nitrogênio nos Animais Remoção do grupo amino do glutamato por desaminação e formação de amônia (íon NH4+ em pH fisiológico): A amônia é tóxica para os tecidos animais, principalmente para o cérebro. *pH alcalino e inibição do Ciclo de Krebs ( α-cetoglutarato) Como a amônia é tóxica e a sua conversão em uréia acontece no fígado, o NH4+ produzido nos outros tecidos, para ser transportado ao fígado, é incorporado em compostos não tóxicos e que atravessam as membranas com facilidade: glutamina, na maioria dos tecidos extra- hepáticos, e alanina, no músculo. O ciclo glicose-alanina: - A alanina funciona como um transportador da amônia e do esqueleto carbônico do piruvato desde o músculo até o fígado. A amônia é excretada, e o piruvato é empregado na produção de glicose, a qual pode retornarglicose, a qual pode retornar ao músculo. Metabolismo de Proteínas nos Ruminantes 1- As proteínas da dieta e o nitrogênio não-proteíco, que geralmente é ingerido na forma de uréia adicionada na alimentação do animal, são ingeridos e chegam ao rúmen. 2- As proteínas serão degradadas pelas bactérias com a conseqüente liberação dos seus aminoácidos constituintes, os quais são degradados formando amônia. Já a uréia, é degradada pela urease poduzida pelas bactérias gerando amônia (NH3) e gás carbônico (CO2). 2 1 Proteína Animal 2 1 Metabolismo de Proteínas nos Ruminantes 3- Os aminoácidos e a amônia são então usados pelos microorganismos do rúmen para a síntese de suas próprias proteínas (proteína microbiana). Esse processo é dependente de energia proveniente da degradação dos CH. 4- Lá no abomaso, essas proteínas bacterianas, juntamente com as proteínas que escaparam da ação dos microrganismos, são digeridas e os seus aminoácidos constituintes serão liberados e absorvidos no intestino do animal. As proteínas que não forem digeridas são excretadas nas fezes . Proteína Animal 3 4 Metabolismo de Proteínas nos Ruminantes 5- Uma vez nos vasos sanguíneos, esses aminoácidos serão usados para a síntese de proteínas do leite e uma parte vai para o fígado, de onde serão distribuídos para os outros tecidos. 6- Durante a degradação das proteínas nos tecidos do animal, ocorre a formação de amônia, a qual é levada para o fígado, onde, por meio do ciclo da uréia ela é transformado em uréia. 5 Proteína Animal 6 Metabolismo de Proteínas nos Ruminantes A uréia, que é a forma não-tóxica de excreção do nitrogênio, pode seguir dois caminhos no animal ruminante: 7- Uma parte volta para o rúmen, por meio da saliva ou por meio de vasos sanguíneos. Essa uréia, volta então a ser degradada em amônia e CO2 e pode ser de novo usada pelos microorganismos para síntese de proteínas. 8- Outra parte é levada para os rins onde é filtrada, daí vai para a bexiga e é excretada na urina. Proteína Animal 8 7
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