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1 Bioquímica Aplicada à Saúde Lipídeos e o ciclo de ácido cítrico Prof. Dr. Carlos Roberto da Silva Júnior • Unidade de Ensino: Lipídeos e o ciclo do ácido cítrico • Competência da Unidade: Construir conhecimento crítico sobre as propriedades estruturais, funcionais e metabólicas dos lipídeos simples e complexos, subsidiando as ferramentas conceituais necessárias para a atuação profissional em saúde, além disso, expressar compreensão e domínio conceitual da via central do metabolismo de lipídeos, aminoácidos e carboidratos, quando estes são utilizados para produzir energia e intermediários metabólicos para a continuidade das várias reações bioquímicas essenciais para manutenção da vida. • Resumo: Introdução aos lipídeos e ácidos graxos; Metabolismo dos lipídeos; Ciclo do ácido cítrico: a via central do metabolismo de biomoléculas • Palavras-chave: lipídeos; óleos; gorduras; lipoproteínas; metabolismo; ciclo de Krebs. • Título da Teleaula: Lipídeos e o ciclo do ácido cítrico • Teleaula nº: 03 Contextualização ✓ O que são lipídeos? Qual é a função destes compostos do organismo? ✓ O que são ácidos graxos? Como ocorre a biossíntese de ácidos graxos? ✓ O que são lipoproteínas? ✓ Como ocorre o metabolismo dos lipídeos? ✓ Como os lipídeos são armazenados no organismo? Conhecimentos prévios ✓ Leitura prévia da Unidade 3: “Lipídeos e o ciclo do ácido cítrico” ✓ Biomoléculas ✓ Armazenamento de energia no organismo ✓ Metabolismo ✓ Lipídeos e ácidos graxos ✓ Ciclo do ácido cítrico Introdução aos lipídeos e ácidos graxos Lipídeos ✓ Moléculas orgânicas formadas a partir da associação entre ácidos graxos e álcool → óleos e gorduras ✓ Não são solúveis em água → se dissolvem em solventes orgânicos ✓ Apresentam coloração esbranquiçada ou levemente amarelada ✓ Tipos de lipídeos mais importantes biologicamente são → triacilgliceróis, fosfolipídios e esteróis ✓ Ácidos graxos ✓ Funções 1 2 3 4 5 6 2 Ácidos graxos ✓ Quimicamente, é uma cadeia de molécula de hidrocarboneto alifático longa não polar que tem um grupo ácido carboxílico (COOH) em uma extremidade de sua molécula e um grupo metil (CH3) na outra extremidade, que é designado ômega ✓ São derivados de gorduras e óleos animais e vegetais Servem como fontes de energia para as células e como precursores de lipídeos mais complexos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ácidos graxos: classificação GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ácidos graxos: classificação GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Biossíntese de ácidos graxos ✓ Alimentação → fornece a maioria dos ácidos graxos para as necessidades metabólicas, apesar da capacidade do organismo de sintetizar ácidos graxos saturados e monoinsaturados, principalmente no fígado e nas glândulas mamárias em lactação ✓ Biossíntese de ácidos graxos → ocorre no citosol e envolve a incorporação dos carbonos do acetil-CoA na cadeia de ácido graxo em crescimento GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Oxidação de ácidos graxos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. 7 8 9 10 11 12 3 GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Corpos cetônicos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Lipídeos Lipídeos ✓ Triacilgliceróis: são as reservas de energia que estão armazenadas no tecido adiposo ✓ Esfingolipídeos: estão presentes nas membranas plasmáticas, com funções de reconhecimento e sinalização celulares ✓ Colesterol: é um composto gorduroso utilizado para a produção das membranas celulares e de alguns hormônios Digestão e absorção de lipídeos por meio da alimentação GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Lipoproteínas ✓ São complexos formados por vários tipos de lipídeos (os triacilgliceróis, os fosfolipídeos e os ésteres de colesterol) e por proteínas específicas, denominadas de apolipoproteínas ou apoproteínas ✓ Apolipoproteínas: têm funções de reconhecimento de receptores celulares e de participação no metabolismo das lipoproteínas → apo-A, apo-B, apo-C, apo-D e apo-E, com possibilidades de subclasses, como: apo-A-I e apo-C-II 13 14 15 16 17 18 4 Lipoproteínas plasmáticas ✓ Quilomícron ✓ VLDL (lipoproteína de muito baixa densidade) ✓ IDL (lipoproteína de densidade intermediária) ✓ LDL (lipoproteína de baixa densidade) ✓ HDL (lipoproteína de alta densidade) ✓ O tamanho e a densidade das lipoproteínas plasmáticas dependem das composições lipídicas e proteicas Metabolismo de ácidos graxos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Metabolismo de ácidos graxos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Triacilglicerol GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Fosfolipídeos Fonte: <https://bit.ly/3BSb218> Colesterol GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. 19 20 21 22 23 24 5 Catabolismo dos aminoácidos e remoção do grupo amino dos aminoácidos Relação entre metabolismos de fontes energéticas, acetil-CoA e ciclo do ácido cítrico Remoção do grupo amino de aminoácidos nos tecidos, exceto no músculo esquelético GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Remoção do grupo amino de aminoácidos nos músculos esqueléticos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ciclo da ureia GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ciclo da ureia GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. 25 26 27 28 29 30 6 Ciclo do ácido cítrico ✓ Conjunto de reações químicas presente nas mitocôndrias e que corresponde à última etapa oxidativa das fontes energéticas → glicose, ácido graxo, aminoácido e corpo cetônico ✓ Via final para onde convergem as vias metabólicas dessas fontes energéticas, transformando os seus esqueletos carbônicos em moléculas de gás carbônico Ciclo do ácido cítrico ✓ Reações oxidativas do ciclo do ácido cítrico fornecem uma grande quantidade de elétrons para a cadeia respiratória, possibilitando a produção da maioria dos ATPs do organismo via fosforilação oxidativa ✓ Reações químicas do ciclo do ácido cítrico ocorrem na matriz mitocondrial e fazem parte da respiração aeróbica → em situação de anóxia ou hipóxia, o ciclo do ácido cítrico é prejudicado ou até interrompido, reduzindo, de forma significativa, a produção de ATPs pelo organismo GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Carnitina: possíveis efeitos termogênico e ergogênico ✓ O emagrecimento e o alto desempenho em atividades físicas são preocupações recorrentes de parte considerável da população, principalmente dos mais jovens. A procura de substâncias termogênicas para o emagrecimento e ergogênicas para o aumento do desempenho físico tem atraído a atenção de muitas empresa ✓ Você trabalha em uma empresa que produz suplementos alimentares e que uma das substâncias que têm sido muito pesquisada é acarnitina ✓ Na empresa, você e sua equipe têm analisado o potencial uso comercial da carnitina como agente termogênico e ergogênico ✓ Carnitina: uma molécula orgânica essencial para o transporte de ácidos graxos para dentro da mitocôndria ✓ Mas a dúvida é como a carnitina poderia exercer esses efeitos termogênico e ergogênico? 31 32 33 34 35 36 7 ✓ Carnitina → é o passo limitante da beta oxidação (via metabólica responsável pela oxidação dos ácidos graxos para a formação de moléculas de acetil-CoA) ✓ Essas moléculas entram no ciclo do ácido cítrico para a oxidação completa, o que resulta em uma grande quantidade de energia, principalmente para as fibras musculares esqueléticas ✓ Apesar do uso da carnitina em suplementos alimentares para o aumento do desempenho físico (efeito ergogênico) e até para o emagrecimento (efeito termogênico), esses benefícios ainda não são consenso entre os pesquisadores ✓ Os possíveis efeitos termogênico e ergogênico da carnitina se dão devido ao aumento da taxa de beta oxidação e do maior consumo de ácidos graxos ✓ Com isso, há maior produção de energia nos músculos esqueléticos, o que permite maior atividade contrátil e, portanto, maior força de contração e melhor desempenho físico ✓ Em decorrência do aumento da taxa de beta oxidação, também ocorre produção de calor (efeito termogênico), e esse maior consumo de ácidos graxos contribui para a perda de gordura corporal Fígado: um órgão central para bioquímica ✓ Fígado: órgão fundamental para a bioquímica → local de muitas vias metabólicas, sendo algumas exclusivas ✓ Conhecimento das funções hepáticas → importante para os profissionais da saúde, pois o fígado está relacionado à manutenção da glicemia, à conversão da amônia em ureia, à síntese de lipídeos, à produção de sais biliares, à conjugação da bilirrubina, à biotransformação de xenobióticos e a outras tantas funções ✓ Pacientes com lesões hepáticas graves apresentam uma série de manifestações clínicas, como icterícia, hiperamonemia, encefalopatia hepática, hipoglicemia e acidose metabólica Você poderia explicar as seguintes questões: ✓ Como você relaciona a hipoglicemia com a lesão hepática? Qual é o papel do fígado na manutenção da glicemia? ✓ Por que há hiperamonemia com a lesão hepática? Qual é a relação disso com a encefalopatia hepática? ✓ Por que a insuficiência hepática é uma das causas de acidose metabólica? ✓ Fígado → órgão importante no controle da glicemia ✓ Após as refeições → o GLUT-2 hepático, ativado pela hiperglicemia, permite a entrada de grande quantidade de glicose nos hepatócitos, onde será armazenada na forma de glicogênio ✓ Com a insuficiência hepática → a capacidade de armazenar a glicose após as refeições e de produzir novas moléculas de glicose fica seriamente prejudicada → no período entre as refeições, o fígado não consegue liberar glicose suficiente para manter a glicemia normal, levando a um quadro de hipoglicemia 37 38 39 40 41 42 8 ✓ Fígado → único órgão capaz de converter a amônia em ureia, e essa conversão é realizada pelo ciclo da ureia, um conjunto de reações químicas presente nos hepatócitos ✓ Na insuficiência hepática → o ciclo da ureia fica prejudicado, o que acarreta em menor capacidade de conversão da amônia em ureia ✓ Com isso → a amônia se acumula no plasma → o que leva à hiperamonemia ✓ A amônia atravessa facilmente a barreira hematoencefálica, induzindo lesões neurológicas, formando um quadro chamado de encefalopatia hepática ✓ Com a hipoglicemia provocada pela insuficiência hepática → as células compensam a menor disponibilidade de glicose com o aumento da oxidação de ácidos graxos ✓ Glicose → é precursora da síntese de oxaloacetato → molécula necessária para reagir com acetil-CoA para iniciar o ciclo do ácido cítrico ✓ Com mais moléculas de acetil-CoA disponíveis → devido ao aumento da oxidação de ácidos graxos → e menos moléculas de oxaloacetato disponíveis para iniciar o ciclo do ácido cítrico, grande parte das moléculas de acetil-CoA é desviada para a cetogênese ✓ Com maior produção de corpos cetônicos → instala-se um quadro de acidose metabólica, chamada de cetoacidose Recapitulando... Recapitulando... ✓ Lipídeos ✓ Ácidos graxos ✓ Biossíntese e catabolismo de aminoácidos ✓ Lipoproteínas ✓ Acetil-CoA ✓ Reações oxidativas ✓ Ciclo da ureia ✓ Ciclo do ácido cítrico 43 44 45 46 Slide 1: Bioquímica Aplicada à Saúde Slide 2 Slide 3: Contextualização Slide 4: Conhecimentos prévios Slide 5: Introdução aos lipídeos e ácidos graxos Slide 6: Lipídeos Slide 7: Ácidos graxos Slide 8: Ácidos graxos: classificação Slide 9: Ácidos graxos: classificação Slide 10: Biossíntese de ácidos graxos Slide 11 Slide 12: Oxidação de ácidos graxos Slide 13 Slide 14: Corpos cetônicos Slide 15: Lipídeos Slide 16: Lipídeos Slide 17: Digestão e absorção de lipídeos por meio da alimentação Slide 18: Lipoproteínas Slide 19: Lipoproteínas plasmáticas Slide 20: Metabolismo de ácidos graxos Slide 21: Metabolismo de ácidos graxos Slide 22: Triacilglicerol Slide 23: Fosfolipídeos Slide 24: Colesterol Slide 25: Catabolismo dos aminoácidos e remoção do grupo amino dos aminoácidos Slide 26: Relação entre metabolismos de fontes energéticas, acetil-CoA e ciclo do ácido cítrico Slide 27: Remoção do grupo amino de aminoácidos nos tecidos, exceto no músculo esquelético Slide 28: Remoção do grupo amino de aminoácidos nos músculos esqueléticos Slide 29: Ciclo da ureia Slide 30: Ciclo da ureia Slide 31: Ciclo do ácido cítrico Slide 32: Ciclo do ácido cítrico Slide 33 Slide 34: Carnitina: possíveis efeitos termogênico e ergogênico Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39: Fígado: um órgão central para bioquímica Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45: Recapitulando... Slide 46: Recapitulando...
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