Bioquímica aplicada a saúde (1)

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Propriedades físico-químicas da água
A água é uma molécula formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de
oxigênio cuja fórmula é H2O. A molécula de água é polar, com o polo negativo no
átomo de oxigênio e os polos positivos nos átomos de hidrogênio. Devido a essa
polaridade, as moléculas de água interagem entre si por meio de interações
intermoleculares chamadas de ligações ou pontes de hidrogênio.
As ligações de hidrogênio entre as moléculas de água estão relacionadas com o
estado físico e com a tensão superficial. No caso do estado físico, a quantidade de
ligações de hidrogênio entre as moléculas de água determina se o estado será
sólido (maior número de ligações de hidrogênio e menor movimentação das
moléculas de água), líquido (menor número de ligações de hidrogênio e maior
movimentação das moléculas de água) ou gasoso (ausência de ligações de
hidrogênio e liberdade total de movimento para as moléculas de água).
Efeito tensão
O efeito de tensão superficial ocorre quando há uma superfície de contato entre a
água e o ar. Como as moléculas de água são polares e as moléculas de gás do ar
são apolares, não há interação intermolecular entre esses dois meios. As moléculas
de água da superfície interagem mais fortemente com as moléculas de água
vizinhas, formando um tipo de película que possui resistência relativamente alta
para ser deformada. A tensão superficial é responsável por vários fenômenos:
formato da gota de água, insetos que conseguem andar sobre a água e até o
colapso alveolar (atelectasia) na síndrome da angústia respiratória em
recém-nascidos.
No caso de moléculas apolares, as interações intermoleculares são as ligações de
van der Waals ou de London. Por exemplo, as moléculas de óleo estão unidas pelas
ligações de van der Waals. A água tem importância biológica fundamental, pois
todas as reações químicas no organismo ocorrem em meio aquoso.
Ionização da água, ácidos e bases fracos
Os eletrólitos são moléculas que podem formar íons em uma reação química
chamada ionização. Essa reação química tem a participação da água.
O comportamento das moléculas na ionização nos permite classificá-las em funções
químicas, como os ácidos e as bases. Existem muitas definições para ácidos e
bases, e a mais antiga é a definição de Arrhenius, que diz que ácido é todo
composto que libera H+ (prótons) e base é todo composto que libera OH- (íons
hidroxila). Há outras definições mais usadas, como a de Brönsted-Lowry, que diz
que os ácidos são compostos doadores de H+ e as bases são compostos
receptores de H+. A força do ácido e da base está na sua capacidade de doar ou
receber H+, respectivamente. Um ácido fraco doa apenas parte dos seus H+, por
isso, fica parcialmente desprotonado. Uma base fraca recebe poucos H+, por isso,
fica parcialmente protonada.
A água também sofre ionização (autoionização), originando dois íons,
H+ e OH-. Porém a ionização da água é muito pequena.
O pH e sua importância
A ionização da água pura, à temperatura de 25ºC (padrão), resulta na concentração
molar de prótons de 10−7M. Em 1909, Sorensen criou o conceito de pH (potencial
hidrogeniônico). O valor de pH é obtido por meio da fórmula pH = −log[H+]. Usando
essa fórmula, a concentração molar de prótons de 10−7M, é convertida para o valor
de pH igual a 7, então, convencionou-se que o pH da água pura é o pH neutro.
Valores de pH abaixo de 7 correspondem às soluções ácidas, e os valores de pH
acima de 7 são de soluções alcalinas ou básicas. Os valores de pH podem variar de
0 a 14. Os valores de pH interferem na atividade das proteínas e, portanto,
interferem nas funções do organismo. Por isso, o organismo precisa regular os
valores de pH dos seus meios intracelular e extracelular, bem como em cavidades
(lúmen gástrico, por exemplo) e superfícies corporais (pele, por exemplo).
Sistemas-tampão no contexto biológico
Os sistemas-tampão são substâncias que resistem a variações de pH, mesmo
quando se adicionam pequenas quantidades de ácido ou de base. No sangue, o
principal sistema-tampão é o do íon bicarbonato. Esse íon reage com o excesso de
prótons para formar gás carbônico e água, em uma reação catalisada pela enzima
anidrase carbônica. O pH do sangue arterial varia de 7,35 a 7,45. Quando o valor do
pH está acima de 7,45, temos alcalemia, e o processo é chamado de alcalose.
Quando o valor do pH está abaixo de 7,35, temos acidemia, e o processo é
chamado de acidose. A alcalose e acidose podem ser respiratórias, metabólicas ou
mistas. A gasometria é o exame usado para verificar o pH e outros parâmetros
importantes ( pCO2, pO2, satO2, [HCO3−]) de amostras de sangue. Tanto a acidose
quanto a alcalose provocam sérios efeitos no organismo, podendo levar o paciente
à óbito. Por isso, são importantes os mecanismos de manutenção do equilíbrio
ácido-base (homeostase) e as condutas específicas para correção do desequilíbrio
ácido-base.
Alvéolos pulmonares
Os alvéolos pulmonares possuem uma camada de água nas suas paredes internas.
Como os alvéolos estão repletos de ar, essa camada de água tende a contrair,
devido ao efeito da tensão superficial, provocando a retração dos alvéolos e,
consequentemente, a saída de ar (expiração). Para reduzir essa tensão superficial,
as células da parede alveolar produzem o surfactante, um composto complexo
formado por proteínas, lipídios e, principalmente, fosfolipídios (tipo de lipídio que
possui uma porção apolar e uma porção polar). Os fosfolípidios do surfactante ficam
na superfície da camada de água do alvéolo, sendo que a porção polar interage
com a água e a porção apolar interage com o ar. Dessa maneira, o surfactante
reduz o contato da água com o ar e, portanto, reduz a tensão superficial. Essa
propriedade do surfactante é essencial para a expansão dos alvéolos que permite a
entrada de ar (inspiração). Em recém-nascidos prematuros, a produção de
surfactante pelos pulmões é insuficiente, o que leva ao colapso alveolar (atelectasia)
devido ao desequilíbrio entre a tensão superficial e a ação do surfactante, e essa
condição clínica é chamada de síndrome da angústia respiratória em
recém-nascido. Para finalizar esta webaula, indicamos dois excelentes materiais. O
primeiro é o capítulo 2 do livro Princípios de Bioquímica de Lehninger. Esse livro é
uma referência essencial para qualquer assunto de Bioquímica, então, vale a pena
se familiarizar com ele. O capítulo mencionado é dedicado à água, considerando as
suas propriedades físico-químicas, as interações intermoleculares e a sua
ionização. O outro material é um artigo sobre distúrbios do equilíbrio ácido-base,
que, apesar de não ser recente, ainda continua sendo uma fonte de informações
muito bem estruturada e atual para a prática clínica.
Aminoácidos
Os aminoácidos são moléculas formadas por um átomo de carbono central e seus
quatro ligantes, o átomo de hidrogênio, o grupo amino, o grupo carboxila e a cadeia
lateral. Já foram descritas centenas de tipos de aminoácidos, e o que difere um
aminoácido do outro é a cadeia lateral. Em outras palavras, a cadeia lateral é a
responsável pela identidade dos aminoácidos. Dessas centenas de tipos de
aminoácidos, vinte têm importância para nós, pois fazem parte da composição de
peptídeos e proteínas; são os chamados aminoácidos comuns, pois são comuns a
todas as proteínas e aos peptídeos de qualquer ser vivo e até de vírus.
As proteínas e os peptídeos possuem muitas funções no organismo, como catálise
enzimática, transporte de gás oxigênio no sangue, defesa, resistência de tecidos e
tantas outras. As proteínas e os peptídeos são polímeros ou cadeias de
aminoácidos, sendo que os peptídeos são formados por poucos aminoácidos,
enquanto que as proteínas são formadas por centenas ou até milhares de
aminoácidos.
Classificação e composição dos aminoácidos
Os aminoácidos comuns podem ser classificados, conforme a natureza química da
cadeia lateral, em: apolares, polares sem carga elétrica, polares com carga elétrica
positiva (básicos) e polares com carga elétrica negativa (ácidos). Os aminoácidos
são compostosanfóteros, ou seja, possuem tanto natureza ácida (doadora de
prótons) quanto natureza básica (receptora de prótons), a depender do pH do meio.
Os grupos amino e a carboxila podem agir como ácidos ou bases. Nos aminoácidos
ácidos e básicos, as cadeias laterais também possuem grupos ionizáveis e,
portanto, também podem doar ou receber prótons do meio. Além disso, os
aminoácidos podem ser classificados, conforme a configuração do gliceraldeído, em
L-aminoácido e D-aminoácido. A forma L-aminoácido, presente em praticamente
todos os peptídeos e nas proteínas, possui o grupo amino à esquerda, enquanto
que a forma D-aminoácido, encontrada em poucos peptídeos, possui o grupo amino
à direita. Essa estereoisomeria é fundamental para o reconhecimento desses
aminoácidos pelas enzimas.
Para a síntese dos peptídeos e proteínas, os ribossomos catalisam a formação das
ligações peptídicas entre os aminoácidos. A ligação peptídica é uma ligação forte,
do tipo covalente, que só pode ser rompida pela ação de proteases e peptidases. A
ligação peptídica ocorre entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino
de outro aminoácido, com formação de uma molécula de água. As proteínas e os
peptídeos presentes na alimentação sofrem digestão no trato gastrintestinal. No
estômago, o ácido gástrico desnatura a cadeia proteica, facilitando a ação da
pepsina na quebra das ligações peptídicas. Os aminoácidos e peptídeos,
resultantes da digestão no estômago, são transferidos para o duodeno, onde sofrem
a ação de várias proteases pancreáticas, especialmente a tripsina, e duodenais. No
final do processo digestivo, os aminoácidos resultantes são absorvidos pelas células
da mucosa duodenal.
Os aminoácidos comuns também podem ser classificados em essenciais, não
essenciais e condicionalmente essenciais. Os aminoácidos essenciais não são
sintetizados pelo organismo, por isso, precisamos obtê-los pela alimentação. Os
aminoácidos não essenciais são produzidos pelo organismo, enquanto que os
condicionalmente essenciais também são produzidos pelo organismo, porém em
condições específicas, e a produção endógena não é suficiente, sendo necessário
um suplemento adicional pela dieta. As vias metabólicas para síntese dos
aminoácidos não essenciais e condicionalmente essenciais são variadas, em geral,
os precursores são os intermediários de vias metabólicas produtoras de energia, a
glicólise e o ciclo de Krebs.
Hemoglobina
A hemoglobina é uma proteína encontrada nos eritrócitos (ou hemácias),
responsável pelo transporte de gás oxigênio (O2) no sangue. Essa proteína está
ligada a um grupo químico chamado de heme, que, por sua vez, é formado pela
molécula orgânica protoporfirina e pelo íon ferroso (Fe2+). A protoporfirina evita que
o íon Fe2+ seja oxidado a íon férrico (Fe3+) pois o gás oxigênio só tem afinidade
pelo íon Fe2+. A protoporfirina é sintetizada, principalmente no fígado e na medula
óssea, a partir do aminoácido glicina e do succinil-CoA (intermediário do ciclo de
Krebs). É uma via metabólica composta por muitas reações químicas, sendo que na
última o íon Fe2+ é adicionado à protoporfirina, formando o grupo heme. Os
eritrócitos têm vida curta, em torno de 120 dias, sendo removidos da circulação
pelos macrófagos do baço e do fígado. Nos macrófagos, a hemoglobina é
degradada, sendo reaproveitados os aminoácidos e os íons Fe2+.
A protoporfirina não é reaproveitada, sendo convertida em bilirrubina. Em seguida, a
bilirrubina é transportada pela albumina no sangue até o fígado. Uma vez captada
pelos hepatócitos, a bilirrubina é conjugada com duas moléculas de ácido
glicurônico, formando o diglicuronato de bilirrubina. Essa forma conjugada, também
chamada de bilirrubina direta (a forma não conjugada é chamada de bilirrubina
indireta), é excretada pela bile.
Os recém-nascidos, especialmente os prematuros, possuem a atividade de
conjugação da bilirrubina reduzida. A bilirrubina não conjugada (indireta) não é
excretada, acumulando-se no organismo, principalmente na pele e na esclera.
Como a bilirrubina é um pigmento de cor amarela, essas crianças apresentam
esclera (a parte branca dos olhos) e a pele amareladas. Essa condição é chamada
de icterícia. Em recém-nascidos com altos níveis de bilirrubina indireta, a fototerapia
com luz fluorescente azul converte essa bilirrubina em compostos que podem ser
eliminados na bile. Dessa maneira, evita-se que o excesso de bilirrubina indireta
atinja o encéfalo e produza uma encefalopatia chamada de kernicterus.
Proteínas: estrutura e função
As proteínas são responsáveis pelo desenvolvimento, pelo crescimento e pela
manutenção do organismo, exercendo muitas funções, como hormônios, fatores de
crescimento, defesa, movimento, regulação da pressão arterial, geração de
impulsos elétricos, receptores. As informações para a síntese das proteínas estão
no DNA. Essas informações são transcritas no RNA mensageiro, que, em seguida,
associa-se aos ribossomos para a síntese proteica (tradução).
Para ter função, as proteínas devem apresentar estrutura tridimensional ou
conformação. A construção dessa complexidade estrutural passa por 4 níveis
estruturais: primário, secundário, terciário e quaternário.
Estrutura primária
A estrutura primária corresponde à sequência linear de aminoácidos que estão
unidos por ligações peptídicas. Nesse nível estrutural, a proteína ainda não
apresenta função.
Estrutura secundária
A estrutura secundária é constituída por arranjos repetitivos de aminoácidos ao
longo da cadeia polipeptídica, resultado de interações entre aminoácidos adjacentes
do tipo ligação de hidrogênio. Existem muitas estruturas secundárias, porém as
mais comuns são: hélice alfa e folha beta. A hélice alfa apresenta estrutura
helicoidal, enquanto que a folha beta é composta por dois ou mais segmentos, em
zigue-zague e em paralelo, da mesma cadeia polipeptídica.
Estrutura terciária
A estrutura terciária corresponde ao dobramento da cadeia polipeptídica, o que leva
à formação de uma estrutura tridimensional. Portanto, na estrutura terciária, a
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proteína apresenta função, e essa estrutura é estabilizada por ligações de
hidrogênio, ligações de van der Waals, ligações iônicas e pontes dissulfeto.
Estrutura quartenária
A estrutura quaternária é composta por duas ou mais cadeias polipeptídicas em
estrutura tridimensional, portanto, a proteína com estrutura quaternária também
apresenta função. Essa estrutura é estabilizada por ligações de hidrogênio, ligações
de van der Waals, ligações iônicas e pontes dissulfeto.
Chaperonas, desnaturação da proteína e digestão intracelular
As chaperonas ou proteínas de choque térmico participam no processo de dobramento
das proteínas. Além do dobramento proteico, podem ocorrer modificações
pós-traducionais nos resíduos da proteína, conferindo novas propriedades à essa
proteína.
A desnaturação da proteína é a perda da estrutura tridimensional e o retorno à estrutura
primária. Com isso, a proteína perde função. A desnaturação é consequência da ação
do calor e/ou alterações do pH do meio.
A digestão intracelular das proteínas é realizada pelos lisossomos e proteassomos. As
proteases, atuando em pH ácido, degradam as proteínas no interior dos lisossomos, e
as proteínas-alvo também podem ser marcadas com poliubiquitina para degradação
pelo proteassomo.
Enzimas: estruturação, função e mecanismo catalítico
As enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas no organismo. O conjunto
de reações químicas do organismo é chamado de metabolismo. Para que haja reação
química, é necessária a colisão entre as moléculas reagentes em posição favorável e
com energia suficiente para romper as ligações interatômicas.Essa energia é chamada
de energia de ativação. A velocidade das reações químicas depende da concentração
das moléculas reagentes, da temperatura e da presença de catalisadores. Os
catalisadores são substâncias que abaixam a energia de ativação e, portanto, aceleram
as reações químicas. As enzimas são os catalisadores biológicos, portanto, as enzimas
aumentam a velocidade das reações químicas por meio da redução da energia de
ativação dessas reações.
As enzimas são específicas, ou seja, cada reação química é catalisada por um tipo
de enzima diferente. Essa especificidade depende da estrutura tridimensional da
enzima, o que, por sua vez, determina a estrutura do sítio catalítico. O substrato,
nome dado à molécula reagente nas reações enzimáticas, encaixa-se perfeitamente
no sítio catalítico da enzima. Esse é o chamado modelo chave-fechadura.
Outro modelo para explicar o complexo enzima-substrato é o ajuste ou encaixe
induzido. Nesse modelo, a interação com o substrato induz a uma modificação na
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conformação da enzima, o que resulta em um melhor ajuste do sítio catalítico ao
redor do substrato.
A atividade enzimática depende da concentração de substrato, da temperatura e do
pH do meio. As enzimas são nomeadas conforme o substrato ou reação química
catalisada e o sufixo “-ase”. • Para uma atividade catalítica adequada, as enzimas
precisam dos cofatores, que podem ser íons inorgânicos ou moléculas orgânicas
(coenzimas).
O modelo de Michaelis-Menten
O modelo de Michaelli-Menten explica a relação entre velocidade da reação química
e concentração de substratos. Nesse modelo, a velocidade máxima da reação
química ocorre quando todos os sítios catalíticos das enzimas estão preenchidos
pelos substratos. A constante de Michaelis é uma medida da afinidade da enzima
pelo substrato e corresponde, numericamente, à concentração de substrato em que
a velocidade da reação química é a metade de seu valor máximo.
Inibidores enzimáticos são substâncias que reduzem ou interrompem a atividade
enzimática. Os tipos de inibição são a reversível e irreversível.
● Na inibição reversível, a dissociação do complexo inibidor-enzima é rápida. A
inibição reversível pode ser competitiva, quando o inibidor compete com o
substrato pelo sítio catalítico, ou não competitiva, quando o inibidor e o
substrato se ligam a sítios diferentes na mesma enzima.
● Na inibição irreversível, ocorre a inativação da enzima.
Carboidratos
Os carboidratos ou açúcares são as biomoléculas mais abundantes na Terra;
possuem grande diversidade estrutural, o que lhes permite muitas funções, como:
ser fonte e reserva de energia, componentes de matriz extracelular e de secreções
da mucosa, formar parede celular de plantas e bactérias, reconhecer e sinalizar as
células, interagir com células e com elementos da matriz extracelular etc.
A glicobiologia é a área de estudo sobre carboidratos. Já o glicoma é o conjunto de
todos os carboidratos do organismo.
É importante ressaltar que existem muitas doenças associadas aos carboidratos,
como:
● Diabetes mellitus.
● Mucopolissacaridoses.
● Intolerâncias à lactose e à sacarose.
● Doenças de armazenamento de glicogênio.
Classificação dos carboidratos
Os carboidratos são classificados em monossacarídeos, dissacarídeos,
oligossacarídeos e polissacarídeos.
Monossacarídeos
Os monossacarídeos são os açúcares mais simples constituídos por um esqueleto
carbônico de 3 a 7 átomos de carbono, com dois ou mais grupos hidroxila e com o
grupo aldoxila ou carbonila. Se o monossacarídeo apresenta o grupo aldoxila, é
denominado aldose; caso apresente o grupo carbonila, o monossacarídeo é
denominado cetose.
Exemplos de aldoses: gliceraldeído (3 carbonos), ribose (5 carbonos), glicose (6
carbonos) e galactose (6 carbonos). Exemplos de cetoses: di-hidroxiacetona (3
carbonos) e frutose (6 carbonos).
Dissacarídeos
Os dissacarídeos são carboidratos formados por dois monossacarídeos unidos pela
ligação glicosídica. Exemplos de dissacarídeos: sacarose (formada pela glicose e
frutose), lactose (formada pela galactose e glicose) e maltose (formada por duas
unidades de glicose).
Oligossarídeos
Os oligossacarídeos são polímeros formados por poucos monossacarídeos unidos
pelas ligações glicosídicas.
Polissacarídeos
Os polissacarídeos são longas cadeias formadas por muitas unidades de
monossacarídeos unidas pelas ligações glicosídicas. São classificados em
homopolissacarídeos, quando contêm apenas um único tipo de monossacarídeo, ou
heteropolissacarídeos, quando contêm dois ou mais tipos de monossacarídeos.
Também podem ser classificados em ramificados ou não ramificados (lineares).
Exemplos de homopolissacarídeos lineares: amilose (constituinte do amido) e
celulose. Exemplos de homopolissacarídeos ramificados: glicogênio e amilopectina
(constituinte do amido). Exemplos de heteropolissacarídeos lineares:
peptideoglicano e glicosaminoglicanos.
Glicogênio
O glicogênio é a forma de armazenamento de glicose das células animais,
especialmente fibras musculares e hepatócitos. Nas células das plantas, o amido é a
forma de armazenamento de glicose. A D-glicose é uma importante fonte de energia. A
celulose é componente da parede celular de plantas. No glicogênio e no amido, as
moléculas D-glicose estão unidas por ligações do tipo (alfa 1 - 4), na cadeia principal, e
por ligações do tipo (alfa 1 - 6), nas ramificações. Na celulose, as moléculas D-glicose
estão unidas por ligações do tipo (beta 1 - 4).
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Glicosaminoglicanos
Os glicosaminoglicanos são longas cadeias de heteropolissacarídeos, formadas por
repetições de unidade dissacarídica composta por um açúcar ácido (ácido D-glicurônico
ou ácido L-idurônico) e por um açúcar aminado (D-glicosamina ou D-galactosamina).
Devido aos grupos carboxila e sulfato, os glicosaminoglicanos possuem carga negativa.
Com isso, atraem grande quantidade de moléculas de água, o que garante a
viscosidade, lubrificação, adesão e resistência à compressão das secreções das
mucosas, do fluido sinovial e da matriz extracelular. Também são conhecidos como
mucopolissacarídeos.
Glicoconjugados
Os glicoconjugados são compostos por proteínas ligadas às cadeias de carboidratos.
Exemplos de glicoconjugados: proteoglicanos, glicoproteínas e glicoesfingolipídeos.
Proteoglicanos
Os proteoglicanos são formados por glicosaminoglicanos ligados às cadeias proteicas e
são componentes importantes da matriz extracelular.
Glicoproteínas
As glicoproteínas são proteínas ligadas a oligossacarídeos; são encontradas na
membrana plasmática, na matriz extracelular e no plasma sanguíneo; e atuam no
reconhecimento e na sinalização celulares, na interação entre células e com a matriz
extracelular.
Glicoesfingolipídeos
Os glicoesfingolipídeos são compostos por esfingolipídeos ligados a oligossacarídeos.
São componentes de membrana plasmática e participam do reconhecimento e da
sinalização celulares.
Lactulose
A lactulose é um dissacarídeo formado pela ligação química entre o carbono 1 da
alfa-D-galactose e o carbono 4 da beta-D-frutose. Esse dissacarídeo sintético não é
digerido pelas glicosidases (enzimas que catalisam a hidrólise das ligações glicosídicas)
intestinais. No intestino grosso, a lactulose é hidrolisada pela ação de enzimas da
microbiota intestinal, originando ácidos graxos de cadeia curta, com isso, ocorre o
aumento da osmolaridade no lúmen do intestino grosso, atraindo a água por osmose.
Dessa maneira,a massa fecal tem o seu volume aumentado, o que estimula o
peristaltismo no intestino grosso e, consequentemente, a motilidade propulsora da
massa fecal em direção ao reto, por isso, a lactulose é usada na clínica como laxante
para tratamento da constipação.
Outro uso que temos para a lactulose é o tratamento da encefalopatia hepática. Os
pacientes com doenças hepáticas graves têm capacidade reduzida em converter a
amônia (produto do metabolismo de aminoácidos e da microbiota intestinal) em
ureia no fígado; a amônia atravessa a barreira hematoencefálica e pode provocar
danos neurológicos graves (encefalopatia).
Ao ser hidrolisada em ácidos graxos de cadeia curta, a lactulose reduz o pH do lúmen
intestinal devido à maior quantidade de prótons, que reagem com a amônia produzida
pela microbiota intestinal, originando o íon amônio, que não consegue atravessar a
mucosa intestinal. Dessa maneira, a amônia é retida no lúmen intestinal na forma de íon
amônio, que será eliminado com as fezes. Assim, a lactulose reduz a sobrecarga de
amônia para o fígado por meio da diminuição da absorção da amônia bacteriana pela
mucosa intestinal.
Digestão e absorção de carboidratos
O metabolismo é o conjunto de todas as reações químicas do organismo; são
reações químicas interdependentes e coordenadas. Ele pode ser dividido em
anabolismo — reações de síntese de compostos complexos a partir de compostos
mais simples —, e catabolismo — reações de degradação de compostos complexos
em compostos mais simples.
A digestão dos carboidratos depende da ação de enzimas específicas: as
glicosidases, que catalisam a hidrólise das ligações glicosídicas entre os
monossacarídeos.
● Na boca, temos o início da digestão dos carboidratos. O amido e o glicogênio
são substratos para a ação da alfa-amilase salivar, que catalisa a hidrólise
das ligações do tipo (alfa 1 –> 4) presentes nesses polissacarídeos. A
celulose, que possui ligações do tipo (beta 1 –> 4), não é substrato para
nenhuma glicosidase, por isso, somos incapazes de digerir esse
polissacarídeo.
● No duodeno, ocorrem as etapas finais da digestão dos carboidratos, bem
como a absorção dos monossacarídeos pela mucosa duodenal. A
alfa-amilase pancreática continua com a digestão dos oligossacarídeos
provenientes da digestão na boca, resultando, principalmente, em maltose.
● Na mucosa duodenal, existem glicosidases que catalisam a hidrólise de
dissacarídeos. A maltase catalisa a clivagem da maltose, liberando duas
unidades de glicose; a sacarase catalisa a clivagem da sacarose, liberando
glicose e frutose; e a lactase catalisa a hidrólise da lactose, liberando a
galactose e a glicose.
● A glicose e a galactose são absorvidas pela mucosa duodenal com íons
sódio pelo cotransportador de glicose dependente de sódio tipo 1 (SGLT-1). A
frutose é captada pelas células da mucosa duodenal por meio de GLUT-5.
Transporte de glicose para as células
Para entrar na célula, a glicose necessita do auxílio de uma família de proteínas
transmembranas, chamadas de transportadores de glicose ou GLUT (do inglês glucose
transporter). Muitas isoformas de GLUT já foram identificadas, mas cinco delas têm
importância fisiológica melhor descrita. Veremos mias sobre as isoformas de GLUT a
seguir.
GLUT-1 E GLUT-3
GLUT-1 e GLUT-3 são as isoformas presentes em quase todas as células e
responsáveis pela captação basal de glicose, independentemente da ação da
insulina.
GLUT-2
GLUT-2 está presente nas células beta pancreáticas e nos hepatócitos. Essa
isoforma tem baixa afinidade pela glicose, sendo ativa apenas em situações em que
há hiperglicemia, como ocorre logo após as refeições.
● GLUT-2 hepático permite a entrada de glicose após as refeições, a fim de
que seja armazenada na forma de glicogênio. Quando a glicemia diminui, os
hepatócitos liberam o seu estoque de glicose, sob a ação do glucagon, para a
corrente sanguínea. O fígado é o órgão central na homeostase da glicemia.
● GLUT-2 pancreático serve como sensor de glicemia para a liberação de
insulina. Sempre que houver hiperglicemia, GLUT-2 das células beta
pancreáticas são ativadas, permitindo a entrada de glicose e,
consequentemente, a liberação de insulina.
GLUT-4
GLUT-4 está presente nas fibras musculares e adipócitos. Sob a ação da insulina, a
quantidade de GLUT-4 aumenta nessas células, o que leva ao aumento da captação
de glicose por essas células. Esse é um dos mecanismos hipoglicemiantes da
insulina.
Metabolismo do glicogênio
O glicogênio é a reserva de glicose das células animais, sendo que os hepatócitos e
as fibras musculares possuem os maiores estoques desse polissacarídeo. Cabe
ressaltar que:
● A glicogênese é a via metabólica de síntese do glicogênio. A enzima
glicogênio sintase sintetiza o glicogênio a partir das unidades de glicose
fornecidas pela UDP-glicose.
● A glicogenólise é a via metabólica de degradação do glicogênio; a enzima
glicogênio fosforilase catalisa a clivagem das unidades de glicose do
glicogênio.
● A insulina estimula a glicogênese, enquanto o glucagon estimula a
glicogenólise.
Glicólise
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● A glicose, após a entrada na célula, sofre fosforilação, com gasto de energia,
resultando em glicose-6-fosfato. A adição do grupo fosfato é importante para
reter a glicose na célula e para desestabilizar a estrutura da glicose para as
reações químicas.
● A glicose-6-fosfato é substrato de uma via metabólica oxidativa: a glicólise.
Nessa via metabólica, que ocorre no citosol e em condições anaeróbicas, a
glicose-6-fosfato sofre uma série de reações químicas que levam à sua
quebra, resultando em duas moléculas de piruvato, a formação de 4 ATPs e 2
NADH.
Para que ocorra a glicólise, a célula precisa investir 2 ATPs, por isso, o
balanço final de produção de energia é de 2 ATPs. Os elétrons gerados na
oxidação da glicose durante a glicólise são transferidos para NAD+,
tornando-se NADH. Em seguida, NADH leva os elétrons para a cadeia
respiratória para a fosforilação oxidativa.
Fermentação
Em situações de hipóxia ou anóxia, NADH não é regenerada nas mitocôndrias, o que
acaba levando a uma diminuição da quantidade de NAD+. A consequência é a
interrupção da glicólise, a única via produtora de energia de forma anaeróbica. Para
evitar isso, as células utilizam uma via metabólica de regeneração de NADH a NAD+: a
fermentação. Nessa via metabólica, o piruvato é convertido em lactato (ou ácido láctico).
Oxidação do piruvato
Após a glicólise, o piruvato é transportado para a matriz mitocondrial, onde é substrato
de uma reação química oxidativa, catalisada pelo complexo da piruvato desidrogenase.
Nessa reação, o piruvato perde um carbono na forma de e é convertido em acetil-CoA.
Como é uma reação oxidativa, os elétrons são transferidos para NAD+, formando
NADH.
Gliconeogênese
A glicogênese é a via metabólica em que ocorre a síntese de novas moléculas de
glicose a partir de aminoácidos, glicerol e lactato, principalmente no fígado. Ela é
estimulada pelo glucagon, enquanto a insulina inibe a gliconeogênese. Durante as
atividades físicas intensas, a oxigenação dos músculos esqueléticos não é adequada, o
que leva à ativação da fermentação e produção de lactato. Em seguida, o lactato,
circulante no sangue, é removido para o fígado, onde é convertido em glicose pela
gliconeogênese. Essas novas moléculas de glicose, por sua vez, são utilizadas pelas
fibras musculares para a reposição do estoque de glicogênio. Esse é o ciclo de Cori.
Controle da glicemia
O controle da glicemia depende do equilíbrio das ações de dois hormônios pancreáticos,
o glucagon e a insulina.
● O glucagon estimula a glicogenólise e a gliconeogênese no fígado, aumentando a
oferta de glicosepara o sangue (efeito hiperglicemiante).
● A insulina inibe a gliconeogênese hepática, estimula a glicogênese e aumenta a
quantidade de GLUT-4 nas fibras musculares e adipócitos, o que acaba
resultando em menor disponibilidade de glicose para o sangue (efeito
hipoglicemiante).
Louco como chapeleiro
Você conhece a história da Alice no País das Maravilhas, do escritor inglês Lewis
Carroll (1832-1898)? Caso conheça, deve se lembrar do Chapeleiro Maluco. Pois
bem, o que você não deve saber é que a história do Chapeleiro Maluco tem a ver
com a bioquímica. Na Inglaterra do século XIX, existia a expressão popular “louco
como chapeleiro”, que se refere ao fato de que os chapeleiros apresentavam sérios
problemas neurológicos, como alterações comportamentais, psicose e problemas
psicomotores, o que eram vistos como loucura.
Os chapeleiros da época usavam o nitrato de mercúrio para amaciar e moldar as
peles de animais, uma vez que o mercúrio é inibidor do complexo da piruvato
desidrogenase, o que impede a oxidação do piruvato à acetil-CoA. Dessa maneira,
a oxidação da glicose fica restrita apenas à glicólise, o que resulta em baixa
produção de energia. Os neurônios só utilizam a glicose como fonte de energia, e,
contando apenas com a glicólise, a oferta de energia não atende às demandas
metabólicas dessas células, como consequência, surgem as lesões nos neurônios,
resultando em problemas neurológicos. Temos outros distúrbios que afetam a
oxidação do piruvato, a doença de beribéri e a síndrome de Wernicke-Korsakoff,
ambas decorrentes da deficiência da tiamina, a vitamina B1, que é uma das
coenzimas do complexo da piruvato desidrogenase.
Bioenergética: função do ATP
A bioenergética é o estudo da transferência e utilização de energia pelas células. A
energia é a capacidade de se realizar trabalhos, como na manutenção da
composição dos meios intracelular e extracelular, movimento da célula ou do
organismo, vias de biossíntese e movimento de solutos por meio da membrana
plasmática. Já o sistema é o nosso objeto de estudo, enquanto o entorno ou
vizinhança é o que está ao redor do sistema. O universo é o conjunto formado pelo
sistema e seu entorno.
O sistema pode ser classificado em aberto (troca energia e substâncias com o
entorno), fechado (só troca energia com o entorno) e isolado (não troca nada com o
entorno). As células e os organismos são exemplos de sistemas abertos.
A relação entre calor e energia
O calor é a energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura entre dois
meios. A energia interna (U) é o conteúdo total de energia do sistema. Dentro desse
cenário, temos a entalpia (H), que é a quantidade de energia de um sistema que
pode ser transformada em calor à pressão constante. Nas reações endotérmicas, o
sistema recebe calor (variação de entalpia positiva), enquanto nas reações
exotérmicas, o sistema cede calor (variação de entalpia negativa).
A Primeira Lei da Termodinâmica ou Lei da Conservação de Energia afirma que a
energia do universo é constante, ou seja, a energia pode ser transferida ou
transformada, porém jamais destruída ou criada.
Entropia (S)
A entropia (S) é uma medida da desordem do sistema. Uma reação química
espontânea leva ao aumento da desordem (entropia); a espontaneidade da reação
química não significa que ela seja rápida, apenas que é energeticamente favorável;
enzimas, ao reduzirem a energia de ativação, tornam as reações químicas
espontâneas mais rápidas. A organização dos sistemas biológicos (células, tecidos,
organismos) é compensada pela alta entropia do meio circundante.
A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que toda transferência ou transformação
de energia aumenta a entropia do universo.
Energia livre de Gibbs
A energia livre de Gibbs é a quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante
uma reação química à temperatura e pressão constantes; é uma forma simplificada para
se determinar se a reação química é espontânea ou não. Reações exergônicas são
espontâneas, pois possuem valor negativo da variação de energia livre; reações
endergônicas não são espontâneas, pois possuem valor positivo da variação de energia
livre.
ATP
A ATP é a molécula que armazena energia; a energia liberada pelo ATP ativa as
reações endergônicas; a produção de ATP depende da energia liberada pelas reações
exergônicas: glicólise, oxidação do piruvato, ciclo do ácido cítrico, oxidação do ácido
graxo e fosforilação oxidativa.
Oxidação biológica
A oxidação é a perda de elétrons e a redução é ganho de elétrons. Nas reações de
oxirredução ou redox, a oxidação e a redução estão acopladas, sendo que um reagente
transfere elétrons para outro reagente da reação química. Nas reações oxidativas da
glicose, ácido graxo e aminoácido, os elétrons são transferidos para os carreadores
NAD e FAD, que levam os elétrons para a cadeia respiratória na mitocôndria.
Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa
A cadeia respiratória está localizada na membrana interna da mitocôndria e é composta
por complexos proteicos e carreadores de elétrons na membrana interna da mitocôndria.
Observe o processo dos complexos proteicos e carreadores, a seguir:
● A NADH transfere os elétrons para o Complexo I; esses elétrons ativam uma
bomba de prótons presente no Complexo I, que bombeia prótons da matriz
mitocondrial para o espaço intermembranoso.
● A FADH2 transfere os elétrons para o Complexo II. Os elétrons dos Complexos I
e II são transferidos para o Complexo III pela ubiquinona ou coenzima Q, um
carreador de origem lipídica. No Complexo III, os elétrons ativam uma bomba de
prótons que transporta prótons da matriz mitocondrial para o espaço
intermembranoso.
● Os elétrons do Complexo III são transferidos para o Complexo IV pelo citocromo
c. No Complexo IV, os elétrons ativam uma bomba de prótons que transporta
prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranoso.
● Os elétrons são transferidos do Complexo IV para o gás oxigênio, que atua como
aceptor final de elétrons. A redução do gás oxigênio resulta na formação da
molécula de água.
● As bombas de prótons dos Complexos I, III e IV criam um gradiente eletroquímico
de prótons por meio da membrana interna da mitocôndria, e esse gradiente é a
força motriz que gera uma corrente de prótons em direção à matriz mitocondrial.
Ao passar pelo canal de prótons, a energia associada ao fluxo de prótons é
transformada em energia química pela enzima ATP sintase associada ao canal. A
energia química é armazenada nos ATPs.
Via das pentoses-fosfato e outras vias do metabolismo das hexoses
A via das pentoses-fosfato é um conjunto de reações químicas que ocorre no citosol.
Nessa via metabólica, a glicose-6-fosfato é convertida, em várias etapas, em
ribose-5-fosfato. Ela possui duas fases, a de geração de NADPH (reações irreversíveis)
e a de interconversão não oxidativa de monossacarídeos (reações reversíveis). As
reações oxidativas dessa via geram NADPH, essencial para as reações de biossíntese,
para a atividade das enzimas do sistema citocromo P450 e como proteção contra o
estresse oxidativo. A frutose é substrato para a glicólise, especialmente no fígado,
enquanto a galactose obtida da alimentação é convertida em glicose no fígado.
Radicais livres
Os radicais livres são átomos e moléculas com elétrons não pareados extremamente
reativos, como os radicais superóxido e hidroxila. Também temos moléculas que são
precursoras de radicais livres, como o peróxido de hidrogênio. Como a maioria dos
radicais livres e precursores é derivada do metabolismo do O2 utilizamos o termo
espécies reativas de oxigênio.
Os radicais livres estão envolvidos em danos oxidativos de lipídeos, proteínas e
DNA. No caso dos lipídeos, os radicais livres provocam lipoperoxidação, que altera
a estrutura e a permeabilidade da membrana plasmática, e a consequência pode
ser a lise celular. Os radicais livres podem alterar a sequência de DNA, resultando
em mutações, bem como alterar a estrutura das proteínas, prejudicando as suas
funções; portanto, os danos oxidativos gerados pelos radicaislivres estão
associados à mutagênese, à carcinogênese e ao envelhecimento.
Nos organismos aeróbicos, é necessário que haja equilíbrio entre a produção de
espécies reativas de oxigênio e a sua neutralização, por isso é tão importante o
sistema antioxidante para esses organismos. O sistema antioxidante é formado por
substâncias que neutralizam diretamente os radicais livres, como a vitamina C
(ácido ascórbico), vitamina E (tocoferol), beta-caroteno e glutationa, e enzimas que
catalisam reações químicas que neutralizam as espécies reativas de oxigênio. Entre
essas enzimas, podemos citar a superóxido dismutase, que catalisa a conversão do
radical livre superóxido em peróxido de hidrogênio, bem como a catalase, que
catalisa a conversão do peróxido de hidrogênio em água e O2.
Características gerais e importância biológica dos lipídeo
Os lipídeos têm papel importante na manutenção da vida, pois não só armazenam e
fornecem energia ao organismo como também são os componentes que formam a
membrana plasmática de todas as células, tanto as eucarióticas quanto as
procarióticas.
Há uma grande diversidade de lipídeos com estruturas e funções bem diversas,
porém todos os lipídeos são moléculas apolares. Entre as funções dos diferentes
lipídeos e seus produtos metabólicos, podemos destacar as seguintes:
Reserva de energia.
Fonte de energia.
Hormônios esteroides (estrógeno, progesterona, testosterona, glicocorticoides).
Vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K).
Sais biliares.
Surfactante.
Composição de membranas biológicas.
Propriedades dos ácidos graxos
Os ácidos graxos são formados por cadeias hidrocarbônicas, de 4 a 36 átomos de
carbono, com grupos carboxila nas extremidades dessas cadeias.
Os ácidos graxos podem ser classificados em:
Saturados
Quando só há ligações simples entre os átomos de carbono da cadeia.
Monoinsaturados
Quando só há uma única ligação dupla entre os carbonos da cadeia.
Poli-insaturados
Quando há duas ou mais ligações duplas entre os carbonos da cadeia.
As ligações duplas entre os carbonos das cadeias de ácidos graxos de origem
natural são de configuração cis. A configuração trans é obtida por processos
industriais e está associada ao maior risco de doenças cardiovasculares.
Os compostos ricos em ácidos graxos saturados são sólidos à temperatura
ambiente. Isso ocorre devido à maior compactação entre esses ácidos graxos que
possuem as suas cadeias hidrocarbônicas estendidas. Já os compostos ricos em
ácidos graxos insaturados são líquidos à temperatura ambiente, pois, devido às
curvaturas nas cadeias hidrocarbônicas, a compactação entre esses ácidos graxos
é menor.
Quanto aos ácidos graxos poli-insaturados, vale destacar que são classificados em:
Ômega-3
Os ácidos graxos do tipo ômega-3 (ácido eicosapentaenoico e ácido linolênico) são
precursores de agentes anti-inflamatórios.
Ômega-6
Os ácidos graxos do tipo ômega-6 (ácido araquidônico e ácido linoleico) são
precursores de agentes pró-inflamatórios.
Biossíntese de ácidos graxos
A alimentação fornece a maior parte dos ácidos graxos utilizados pelo organismo,
apesar da capacidade de o organismo em sintetizar os ácidos graxos saturados e
monoinsaturados, principalmente no fígado e nas glândulas mamárias em lactação.
Os ácidos graxos poli-insaturados não são sintetizados pelo organismo, por isso,
precisam ser obtidos, exclusivamente, por meio da alimentação. A síntese de ácidos
graxos ocorre no citosol das células por meio da incorporação de carbonos a partir
de acetil-CoA na cadeia de ácido graxo em crescimento, com uso de energia (ATP)
e dos elétrons fornecidos por NADH.
Acetil-CoA é produzido a partir da oxidação da glicose, dos aminoácidos, dos corpos
cetônicos e dos ácidos graxos nas mitocôndrias. Uma vez transferido para o citosol,
o acetil-CoA (2 carbonos) é convertido em malonil-CoA (3 carbonos) – um processo
que requer gás carbônico e ATP.
A enzima ácido-graxo-sintase catalisa a transferência de acetato do malonil-CoA,
com perda de gás carbônico, para a cadeia de ácido graxo em crescimento, que
sempre cresce em duas unidades de carbono.
Oxidação dos ácidos graxos
O catabolismo dos ácidos graxos ocorre nas mitocôndrias e é chamado de beta
oxidação. Nessa via metabólica, os ácidos graxos são convertidos em moléculas de
acetil-CoA. Esse acetil-CoA pode ser usado para o ciclo do ácido cítrico (produção de
energia) ou para a síntese de corpos cetônicos (reserva energética).
As reações oxidativas da beta oxidação geram elétrons que são transferidos para a
formação de NADH e FADH2, que transportam esses elétrons para a cadeia respiratória
para a produção de energia. O transporte de ácidos graxos para dentro das mitocôndrias
depende da carnitina, uma molécula orgânica obtida da alimentação, principalmente de
carnes, além de ser sintetizada no organismo a partir dos aminoácidos metionina e
lisina.
Corpos cetônicos
Os corpos cetônicos atuam como reservas plasmáticas de acetil-CoA, que podem
ser utilizadas pelas células para a produção de energia.
Existem os seguintes corpos cetônicos: acetoacetato, beta hidroxibutirato e acetona.
Apenas os dois primeiros atuam como reservas energéticas; a acetona não tem
utilidade como reservatório de energia e, sendo volátil, acaba sendo eliminada pelos
pulmões.
A cetogênese é a via metabólica mitocondrial em que moléculas de acetil-CoA são
convertidas em corpos cetônicos. Isso ocorre predominantemente nos hepatócitos.
E a cetólise é a via catabólica dos corpos cetônicos para se liberar as moléculas de
acetil-CoA e posterior oxidação completa no ciclo do ácido cítrico na mitocôndria.
Ácido araquidônico
Como sabemos, um exemplo de ácido graxo poli-insaturado do tipo ômega-6 é o ácido
araquidônico, o qual faz parte da composição do fosfolipídeo da membrana plasmática.
Sob a ação da enzima fosfolipase A2, o ácido araquidônico é clivado do fosfolipídeo,
tornando-se substrato para duas vias metabólicas, a da lipoxigenase e a da
ciclo-oxigenase (COX), originando os eicosanoides (prostaglandinas, leucotrienos,
tromboxano A2, lipoxinas).
Na primeira via metabólica, o ácido araquidônico é convertido, em uma reação
catalisada pela lipoxigenase, em leucotrienos. Esses eicosanoides participam, por
exemplo:
Do processo inflamatório, por meio da quimiotaxia (atração de neutrófilos, eosinófilos e
monócitos para o local da inflamação).
Do aumento da atividade da oxidase nos neutrófilos (produção de radicais livres para a
destruição de patógenos).
Do aumento da permeabilidade vascular (saída de plasma rico em proteínas de defesa,
como as do sistema complemento, para o local da inflamação no tecido).
Da broncoconstrição e do aumento da secreção de muco nas vias aéreas.
Os leucotrienos cisteínicos (LTC4, LTD4 e LTE4), devido aos seus efeitos
pró-inflamatórios, à broncoconstrição e ao aumento da secreção de muco nas vias
aéreas, agem como importantes mediadores desencadeadores de asma. Em vista disso,
foi criado um fármaco, o montelucaste, que atua como antagonista dos receptores
desses leucotrienos, impedindo os seus efeitos, que favorecem a crise asmática.
Na outra via metabólica, o ácido araquidônico é convertido em prostaglandinas em uma
reação catalisada pela enzima ciclo-oxigenase. Há duas principais isoformas de
ciclo-oxigenase: a COX-1 e a COX-2. Entenda-as a seguir.
A COX-1 gera prostaglandinas, que têm papel importante na manutenção da
homeostasia, como vasodilatação, inibição da agregação plaquetária, proteção
gástrica (redução da produção de ácido gástrico e aumento da produção de muco
gástrico), aumento do peristaltismo intestinal e aumento da contração do músculo
liso do útero. Nas plaquetas, a COX-1 catalisa a conversão do ácido araquidônico
em tromboxano A2, importante para a hemostasia, por meio da constrição do vaso
lesado e da promoção da agregação plaquetária.
Existem muitos fármacos que atuam como inibidores da COX, especialmente a
COX-2. Esses fármacos são os anti-inflamatórios não esteroides, que, ao
bloquearem a síntese de prostaglandinas pela COX-2, reduzem o processo
inflamatório,além do efeito antitérmico. Como esses fármacos também inibem a
COX-1, acabam apresentando muitas reações adversas, como:
Gastrite.
Risco de úlceras pépticas, devido à redução da síntese de prostaglandinas
gástricas.
Risco de insuficiência renal, devido à vasoconstrição renal decorrente da menor
disponibilidade das prostaglandinas, que agem como importantes vasodilatadoras
renais. O misoprostol é um análogo sintético de prostaglandina que foi criado para
proteção gástrica com redução da secreção de ácido gástrico e aumento da
produção de muco gástrico. Porém, como a prostaglandina também provoca a
contração do músculo liso uterino, o fármaco acabou sendo utilizado como agente
abortivo de forma ilegal. Atualmente, o seu uso é controlado e apenas para
obstetrícia, como em abortos em casos autorizados por lei.
Digestão e absorção de lipídeos da alimentação
A digestão dos lipídeos ocorre de forma predominante no duodeno, sob a ação das
enzimas pancreáticas, como lipase pancreática, colesterol esterase e fosfolipase,
bem como dos sais biliares. Os sais biliares são sintetizados pelos hepatócitos a
partir do colesterol e secretados na bile. Eles emulsificam os lipídeos, facilitando a
ação das enzimas pancreáticas. Além disso, os sais biliares formam complexos com
os produtos da digestão lipídica (as micelas), que permitem solubilizar esses
produtos lipídicos no meio aquoso no duodeno, facilitando a absorção desses
produtos lipídicos pela mucosa duodenal.
Nos enterócitos duodenais, os produtos da digestão lipídica, os ácidos graxos,
colesterol e glicerol, são recombinados para formar os lipídeos mais complexos, os
triacilgliceróis, os fosfolipídeos e os ésteres de colesterol. Posteriormente, esses
lipídeos mais complexos são combinados com proteínas específicas, as
apolipoproteínas, para formar uma lipoproteína chamada de quilomícron.
Lipoproteínas plasmáticas
As lipoproteínas plasmáticas são formadas pelos lipídeos complexos (triacilgliceróis,
fosfolipídeos e ésteres de colesterol) e por proteínas específicas (apolipoproteínas).
Há 5 classes de lipoproteínas:
Quilomícron
Os quilomícrons, formados na mucosa duodenal, transportam os lipídeos obtidos
por meio da alimentação, especialmente os triacilgliceróis, inicialmente pela
circulação linfática e, posteriormente, pela circulação sanguínea.
Ao passar pelos capilares, principalmente nos músculos e no tecido adiposo, os
quilomícrons sofrem a ação da lipase lipoproteica — enzima presente na parede dos
capilares. Essa enzima catalisa a hidrólise dos triacilgliceróis dos quilomícrons,
liberando os ácidos graxos para as células. Os quilomícrons remanescentes são
removidos da circulação pelo fígado, onde são degradados e seus componentes
reaproveitados.
VLDL (lipoproteína de muito baixa densidade)
O fígado produz VLDL para exportar os lipídeos, especialmente os triacilgliceróis,
produzidos no próprio fígado para os outros tecidos. Nos capilares, a enzima lipase
lipoproteica catalisa a hidrólise dos triacilgliceróis, liberando os ácidos graxos para
as células. O remanescente da VLDL é convertido em IDL ou LDL.
IDL (lipoproteína de densidade intermediária)
A IDL é removida da circulação pelo fígado.
LDL (lipoproteína de baixa densidade)
A LDL é um reservatório circulante de colesterol, pois possui alta concentração
desse lipídeo. Ela é captada pelas células, via endocitose mediada por receptor, e
pelo colesterol usado para a produção de hormônios esteroide e/ou para estrutura
da membrana plasmática.
HDL (lipoproteína de alta densidade).
A HDL remove o excesso de colesterol dos tecidos para o fígado.
Triacilgliceróis
O triacilglicerol ou triglicéride é constituído por 3 cadeias de ácidos graxos ligados a
uma molécula de glicerol. É a principal reserva energética e está armazenado nos
adipócitos.
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A biossíntese do triacilglicerol começa com a formação de glicerol-3-fosfato a partir
de di-hidroxiacetona-fosfato — um intermediário da via da glicólise; em seguida, as
cadeias de ácidos graxos são adicionadas ao glicerol-3-fosfato, ocorrendo
principalmente no fígado e no tecido adiposo.
A mobilização dos ácidos graxos a partir dos triacilgliceróis ocorre pela ação da
enzima lipase.
Fosfolipídeos
São componentes da membrana plasmática (responsáveis pela estrutura, interação
celular e sinalização celular) e do surfactante. Os fosfolipídeos possuem natureza
anfipática, ou seja, uma porção apolar formada pelos ácidos graxos e uma porção polar
formada pelo grupo cabeça polar.
Dividem-se em duas classes:
Glicerofosfolipídeos
São compostos por duas cadeias de ácidos graxos e um grupo cabeça polar ligado
ao glicerol. Exemplos: ácido fosfatídico (glicerofosfolipídeo mais simples),
fosfatidiletanolamia, fosfatidilcolina. Os glicerofosfolipídeos são sintetizados a partir
do ácido fosfatídico, com adição de um grupo cabeça polar. A degradação dos
glicerofosfolipídeos ocorre pela ação das fosfolipases.
Esfingolipídeos
São formados por duas cadeias de ácidos graxos e um grupo cabeça polar ligados à
esfingosina — um aminoálcool de cadeia longa. O esfingolipídeo mais simples é a
ceramida, precursora estrutural de todos os esfingolipídeos.
Existem 4 subclasses de esfingolipídeos:
● Esfingomielinas (fosfocolina ou fosfoetanolamina como grupo cabeça polar).
● Cerebrosídeos (D-glicose ou D-galactose como grupo cabeça polar).
● Globosídeos (cadeia de dois a quatro monossacarídeos como grupo cabeça
polar).
● Gangliosídeos (oligossacarídeo como grupo cabeça polar).
Colesterol
Formado por um núcleo esteroide que consiste em 4 anéis carbônicos fundidos, o
colesterol modula a fluidez da membrana plasmática, além de ser precursor de
importantes produtos biológicos, como os sais biliares, as vitaminas lipossolúveis (A,
D, E e K) e os hormônios esteroides (glicocorticoides, aldosterona, testosterona,
estrógeno e progesterona).
O colesterol é obtido por meio da alimentação, mas também pode ser sintetizado
pelas células, principalmente as do fígado, do córtex da glândula adrenal, do
testículo e do ovário.
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O colesterol é obtido por meio da alimentação, mas também pode ser sintetizado
pelas células, principalmente as do fígado, do córtex da glândula adrenal, do
testículo e do ovário.
A biossíntese do colesterol inicia-se com a reação entre duas moléculas de
acetil-CoA para a formação do acetoacetil-CoA, que, em seguida, reage com
acetil-CoA para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA). A conversão de
HMG-CoA em ácido mevalônico é o passo limitante da biossíntese de colesterol.
Essa reação é catalisada pela HMG-CoA redutase e o NADPH fornece os elétrons
para a reação de redução. O ácido mevalônico passa por uma série de reações
químicas, algumas com gasto de energia e outras que utilizam os elétrons
fornecidos por NADPH, até resultar em colesterol.
Devido à estrutura cíclica do colesterol, não é possível oxidá-lo a gás carbônico para
a produção de energia. O colesterol é eliminado do organismo na forma de ácidos e
sais biliares.
Doenças cardiovasculares, lipoproteínas e lipídeos
As lipoproteínas e os lipídeos estão associados a doenças cardiovasculares. A
lipoproteína LDL funciona como um reservatóriocirculante de colesterol e é captada
pelas células conforme a demanda delas. Em caso de excesso de LDL, essa
lipoproteína acaba se acumulando na corrente sanguínea, onde sofre oxidação. A
LDL oxidada é reconhecida e fagocitada por macrófagos presentes na parede
vascular; dessa maneira, o colesterol e os ésteres de colesterol se acumulam nos
macrófagos, transformando-os em células espumosas. Assim, ocorre um acúmulo
de células espumosas na parede vascular, que, por sua vez, liberam citocinas
pró-inflamatórias e fatores de crescimento que vão induzir alterações patológicas na
parede do vaso sanguíneo, contribuindo para a formação de ateromas, o que
caracteriza a aterosclerose.
Os ateromas aumentam o risco de doenças cardiovasculares, pois o rompimento de
um ateroma devido a um aumento do fluxo sanguíneo, como ocorre quando
fazemos exercícios físicos mais intensos ou em momentos de estresse, expõe o
colágeno ao sangue. Esse colágeno, por sua vez, ativa as plaquetas, o que acaba
desencadeando a agregação plaquetária, com risco de obstruir a circulação
sanguínea naquele local; por isso, pacientes cardiopatas utilizam o ácido
acetilsalicílico (AAS), pois esse fármaco inibe a produção plaquetária de tromboxano
A2 de forma irreversível. O tromboxano A2 é um dos mediadores da ativação e
agregação das plaquetas; por essa razão, o ácido acetilsalicílico é considerado um
agente anti-agregante plaquetário, além das ações anti-inflamatória, analgésica e
antitérmica desse fármaco.
O diabetes mellitus potencializa o risco de doenças cardiovasculares na presença de
hipercolesterolemia (níveis plasmáticos elevados de LDL). A hiperglicemia, resultante do
diabetes mellitus, disponibiliza grande quantidade de glicose para reagir com o excesso
de LDL, formando a LDL glicada, que é mais facilmente oxidada e, portanto, apresenta
um grande potencial aterogênico.
A HDL apresenta um papel importante na proteção do sistema cardiovascular, pois
remove o excesso de colesterol dos tecidos para o fígado, onde esse lipídeo é eliminado
pela bile, em geral, na forma de sais biliares. A HDL também transporta o excesso de
colesterol para alguns tipos de células que produzem hormônios esteroides, e além
dessa função de transporte reverso de colesterol, ela possui outros efeitos que têm sido
bastante estudados, como, por exemplo:
Ação anti-inflamatória no endotélio vascular.
Modulação do metabolismo da glicose e controle glicêmico.
Ação bactericida.
Atividade anti-apoptótica na função plaquetária.
Essas descobertas abrem a possibilidade de uso de HDL como agente terapêutico
para tratamento e prevenção de doenças cardiovasculares, diabetes mellitus e até
infecções.
o foco será o ciclo do ácido cítrico, a via metabólica em que convergem as vias
catabólicas da glicose, do ácido graxo, do corpo cetônico e do aminoácido. Além de
discorrermos sobre as reações químicas do ciclo do ácido cítrico e a formação de
acetil-CoA, abordaremos o metabolismo dos aminoácidos; para isso,
consideraremos as reações de remoção do grupo amino para que o esqueleto
carbônico do aminoácido seja um intermediário do ciclo do ácido cítrico, piruvato ou
corpo cetônico. Além disso, também estudaremos como esse grupo amino, agora
chamado de amônia, é eliminado do organismo na forma de ureia. E, como
complemento a todo esse conteúdo, falaremos sobre diabetes mellitus.
Digestão e absorção de lipídeos da alimentação
A digestão dos lipídeos ocorre de forma predominante no duodeno, sob a ação das
enzimas pancreáticas, como lipase pancreática, colesterol esterase e fosfolipase, bem
como dos sais biliares.
Acetil-CoA: importância e formação
Acetil-CoA é uma molécula constituída por 2 carbonos; produto das vias metabólicas
oxidativas da glicose e do ácido graxo. E a cetólise é a via catabólica dos corpos cetônicos
para liberar as moléculas de acetil-CoA.
Catabolismo dos aminoácidos e remoção do grupo amino dos aminoácidos
A presença do grupo amino impede o metabolismo oxidativo do aminoácido para a
produção de energia, por isso, é necessário remover o grupo amino dos aminoácidos.
Fonte: Shutterstock.
05 - Texto
Em todos os tecidos, exceto o muscular esquelético, o grupo amino do aminoácido é
transferido para o alfa-cetoglutarato em uma reação catalisada pela
aminotransferase, resultando na formação de um cetoácido e do glutamato,
respectivamente. Em seguida, a enzima glutamina-sintetase catalisa a transferência
da amônia (grupo amino livre) para o glutamato, formando a glutamina.
Nos músculos esqueléticos, o grupo amino é transferido do aminoácido para o
alfa-cetoglutarato em uma reação catalisada pela aminotransferase, resultando em
cetoácido e glutamato, respectivamente; em seguida, ocorre a transferência do
grupo amino do glutamato para o piruvato em uma reação catalisada pela alanina
aminotransferase ou transaminase glutâmica-pirúvica (TGP), resultando na
formação de alfa-cetoglutarato e de alanina, respectivamente.
A glutamina e a alanina são os transportadores da amônia gerada no metabolismo
dos aminoácidos via corrente sanguínea para o fígado.
Os cetoácidos formados após a remoção do grupo amino dos aminoácidos entram
nas vias metabólicas produtoras de energia, como a gliconeogênese, cetogênese e
o ciclo do ácido cítrico.
Os aminoácidos glicogênicos são aqueles que originam os intermediários do ciclo
do ácido cítrico e o piruvato por meio do catabolismo; já os aminoácidos cetogênicos
são aqueles que originam corpos cetônicos por meio do catabolismo.
Ciclo da ureia
No fígado, a amônia, um composto extremamente tóxico, é convertida em ureia, um
composto menos tóxico, por um conjunto de reações químicas citosólicas e
mitocondriais, chamado de ciclo da ureia.
No citosol dos hepatócitos, a alanina transfere seu grupo amino para o
alfa-cetoglutarato em uma reação catalisada pela alanina aminotransferase,
resultando na formação de piruvato e glutamato, respectivamente.
Na mitocôndria dos hepatócitos, a glutamina libera um grupo amino, que passa a
ser chamado de amônia, em uma reação catalisada pela glutaminase, resultando na
formação do glutamato.
Também na mitocôndria dos hepatócitos, o glutamato possui dois destinos:
● O primeiro é a liberação do grupo amino, agora chamado de amônia, em uma
reação catalisada pelo glutamato desidrogenase, resultando na formação do
alfa-cetoglutarato.
● O segundo é a transferência do seu grupo amino para o oxaloacetato em
uma reação catalisada pela aspartato aminotransferase ou transaminase
glutâmica-oxalacética (TGO), resultando na formação do alfa-cetoglutarato e
do aspartato, respectivamente.
Reações de liberação de amônia pela alanina, glutamina e glutamato
Fonte: Digite aqui a fonte da imagem.
https://cm-kls-content.s3.amazonaws.com/DESEN_WEBAULA/BOOTSTRAP/img/img-illustracao-02.jpg
A primeira parte do ciclo da ureia ocorre na mitocôndria dos hepatócitos. A primeira
reação do ciclo da ureia ocorre entre a amônia e o íon bicarbonato, catalisada pela
carbamoil-fosfato-sintetase-I, resultando na formação do carbamoil-fosfato. Em
seguida, carbamoil-fosfato reage com a ornitina para a formação da citrulina em
uma reação catalisada pela ornitina-transcarbamoilase. A citrulina é transportada
para o citosol para a segunda parte do ciclo da ureia.
A citrulina reage com o aspartato para formação de arginino-succinato, que possui
dois grupos amino: um derivado da amônia livre na mitocôndria e o outro
proveniente do aspartato. Em seguida, a arginino-succinato é clivada em fumarato
(um intermediário do ciclo do ácido cítrico) e arginina, e na última reação do ciclo da
ureia, a arginina, em uma reação catalisada pela arginase, é clivada, originando a
ureia e a ornitina.
A ureia remove duas amônias derivadas do metabolismo dos aminoácidos ao ser
eliminada na urina. A ornitina é reaproveitada para um novo ciclo da ureia.
Esquema das reações químicas do ciclo da ureia
Fonte: elaborada pelo autor
Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs)
Esse ciclo é um conjunto de reações químicas que ocorre na matriz mitocondrial e
correspondeà última etapa oxidativa da glicose, ácido graxo, aminoácido e corpo
cetônico.
As reações de oxidação do ciclo do ácido cítrico fornecem uma grande quantidade
de elétrons. Esses elétrons são transportados por NAD e FAD para a cadeia
respiratória, sendo responsáveis pela produção da maior parte dos ATPs do
organismo.
O primeiro passo do ciclo é a reação entre acetil-CoA e o oxaloacetato, formando o
citrato ou ácido cítrico, que, em seguida, é convertido em isocitrato. O isocitrato é
convertido em alfa-cetoglutarato, em uma reação de descarboxilação oxidativa, que
também resulta na formação de uma molécula de gás carbônico. Nessa reação
oxidativa, elétrons gerados são transferidos para NAD+ para a formação de NADH.
O alfa-cetoglutarato, em uma reação de descarboxilação oxidativa, é convertido em
succinil-CoA e gás carbônico. Os elétrons gerados nessa reação são transferidos
para NAD+ para a formação de NADH; dessa maneira, os dois carbonos do
acetil-CoA são transformados em moléculas de gás carbônico durante o ciclo do
ácido cítrico.
O succinil-CoA é convertido em succinato, gerando energia para formação de um
GTP ou ATP. Em seguida, o succinato é convertido em fumarato a partir de uma
reação de oxidação que gera elétrons que são transferidos para FAD+ para a
formação de FADH2. Após isso, uma molécula de água é adicionada ao fumarato
para a formação de malato, que, por fim, na última reação, é convertido em
oxaloacetato em uma reação oxidativa que gera elétrons que são transferidos para
NAD+ para a formação de NADH. Dessa maneira, o oxaloacetato é regenerado e
pode ser reaproveitado para um novo ciclo de ácido cítrico.
Esquema das reações químicas do ciclo do ácido cítrico
https://cm-kls-content.s3.amazonaws.com/DESEN_WEBAULA/BOOTSTRAP/img/img-illustracao-02.jpg
Fonte: elaborada pelo autor.
No final do ciclo do ácido cítrico, os produtos formados são:
● Duas moléculas de gás carbônico
● Uma molécula de ATP ou GTP
● Três moléculas de NADH
● Uma molécula de FADH2
Diabetes mellitus
O diabetes mellitus é um dos principais problemas de saúde no Brasil e no restante
do mundo. Estima-se que haja cerca de 400 milhões de pessoas com diabetes no
mundo, sendo que, no Brasil, o número é em torno de 12 milhões, e a tendência é
que esse número aumente com o passar do tempo, em decorrência do
envelhecimento e do aumento da obesidade na população.
O diabetes mellitus é um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos que
apresenta, em comum, a hiperglicemia, que é decorrente de deficiências na ação da
insulina, na secreção da insulina ou em ambas. A classificação proposta pela
Organização Mundial da Saúde (OMS) considera os seguintes tipos de diabetes:
tipo 1, tipo 2, tipos específicos e gestacional. As duas primeiras têm maior
importância clínica, em especial, a do tipo 2.
A seguir, saiba mais sobre os tipos 1 e 2 de diabetes mellitus:
O diabetes mellitus tipo 1 é consequência de uma reação autoimune que faz com
que o próprio sistema imunológico do indivíduo destrua as células
beta-pancreáticas, o que leva à deficiência na secreção de insulina.
No diabetes mellitus tipo 2, presente em cerca de 90% dos casos de diabetes,
ocorrem deficiências na ação e na secreção de insulina; a resistência à insulina e o
defeito na função das células beta-pancreáticas são causadas por uma interação de
fatores genéticos e ambientais. Os principais fatores ambientais são o
envelhecimento, as dietas ricas em lipídeos, o sedentarismo e o aumento de peso
(sobrepeso e obesidade).
A hiperglicemia é consequência da deficiência da ação e/ou da secreção de
insulina, com isso, há menor quantidade de GLUT-4 nas fibras musculares e
adipócitos, o que reduz a capacidade de captação de glicose plasmática por essas
células. Além disso, temos a ação dos hormônios contrarregulatórios, como
glucagon, glicocorticoides e adrenalina, sobre o metabolismo da glicose e a lipólise,
assim, temos o aumento da gliconeogênese e da glicogenólise, bem como a
resistência insulínica que reduz a utilização de glicose pelas células. As
consequências são a hiperglicemia e o aumento da concentração plasmática de
ácidos graxos.
A hiperglicemia apresenta sérias consequências ao organismo, como aumento da
frequência urinária (poliúria), aumento da sede (polidipsia), risco de desidratação,
fraqueza, boca seca (xerostomia) e o risco mais grave: a cetoacidose. Devido à
deficiência da secreção da insulina e/ou aumento da resistência insulínica, as fibras
musculares captam menos glicose, o que acaba sendo compensado pelo aumento
do uso dos ácidos graxos. Devido a menor disponibilidade de glicose nas células, a
síntese de novas moléculas de oxaloacetato fica prejudicada, pois o oxaloacetato é
sintetizado a partir do piruvato, um produto da glicólise. Parte do oxaloacetato
presente nas células acaba sendo desviado para a gliconeogênese, com isso, as
moléculas de acetil-CoA, produzidas em grande quantidade, devido ao aumento da
oxidação de ácidos graxos, não têm como entrar no ciclo do ácido cítrico para o
término do metabolismo oxidativo, dessa forma, as moléculas de acetil-CoA são
desviadas para outra via metabólica (a cetogênese), gerando uma grande
quantidade de corpos cetônicos.
O excesso de corpos cetônicos chega à corrente sanguínea, e como são ácidos,
liberam prótons, o que reduz o pH do sangue, provocando acidose metabólica.
Sendo uma acidose provocada por corpos cetônicos em pacientes diabéticos, a
condição clínica é chamada de cetoacidose diabética, que ocorre, principalmente,
em pacientes com diabetes mellitus tipo 1, apesar de as pessoas com diabetes
mellitus tipo 2 também poderem apresentar esse quadro.
Com a instalação do quadro de cetoacidose diabética, o paciente apresenta
cetonúria (presença de corpos cetônicos na urina), odor de acetona (corpo cetônico
volátil) e acidemia.
Vitaminas e minerais
As vitaminas hidrossolúveis
As vitaminas são moléculas orgânicas, em geral, não sintetizadas pelo organismo,
essenciais para as funções metabólicas do organismo, em geral, atuam como
coenzimas. Estão divididas em dois grandes grupos: vitaminas hidrossolúveis e
vitaminas lipossolúveis.
As vitaminas hidrossolúveis são subdivididas em dois grupos: complexo B e não
complexo B.
Tiamina (vitamina B1), riboflavina (vitamina B2), niacina (vitamina B3), biotina
(vitamina B7), ácido pantotênico (vitamina B5), piridoxina (vitamina B6), ácido fólico
(vitamina B9) e cobalamina (vitamina B12).
O ácido ascórbico (vitamina C) é a vitamina do grupo não complexo B.
Ácido ascórbico ou vitamina C
Fundamentais na síntese de colágeno, atua como coenzima na formação de
hidroxilisina e hidroxiprolina — aminoácidos incomuns que contribuem para a
estabilidade do colágeno.
Benefícios e fontes Riscos
Facilita a absorção intestinal
de ferro, importante para a
eritropoese.
A deficiência dessa vitamina provoca mal-estar,
irritabilidade, hemorragias e artralgias.
As fontes são as frutas
(caju, laranja, limão, manga,
tomate) e verduras
(brócolis, agrião, espinafre).
O quadro mais grave da carência da vitamina C é o
escorbuto, caracterizado por hemorragias nas
gengivas, fragilidade da parede vascular, retardo na
cicatrização, anemia e edemas nas articulações.
A ingestão de altas doses de vitamina C pode
provocar precipitação de ácido úrico nas
articulações e formação de cálculos renais.
Tiamina ou vitamina B1
É uma coenzima na descarboxilação do piruvato para a formação do acetil-CoA —
etapa importante no metabolismo de carboidratos- também atua na descarboxilação
do alfa-cetoglutarato no ciclo do ácido cítrico.
Riboflavina ou vitamina B2
Importante para a formação de FAD (flavina adenina dinucleotídeo), responsável por
transporte de elétrons para a cadeia respiratória para a produção de energia. E
também para a formação de FMN (flavina mononucleotídeo), coenzima que
participa de diversas reações de oxidorredução.
Essa vitamina é encontrada em carnes, ovos, leite, fígado, ervilha, feijão e verduras.
Sua carência é rara; quando ocorre, é caracterizada por: lesões da mucosa,lesões
pele e perturbações oculares (fotofobia, redução da acuidade visual).
Niacina ou vitamina B3
Importante para a formação de NAD e NADP, transportadores de elétrons para a
cadeia respiratória e reações de biossíntese, respectivamente. Pode ser utilizada
para o tratamento de hiperlipidemia, pois inibe a lipólise no tecido adiposo e,
consequentemente, reduz a síntese de VLDL e LDL. Esta vitamina é encontrada na
carne e nos cereais, e sua carência está associada à pelagra, conhecida como a
doença dos três Ds: dermatite, diarreia e demência. Se não tratada, leva a pessoa à
morte.
Ácido pantotênico ou vitamina B5
Componente da coenzima A (CoA), importante nos metabolismos dos carboidratos,
aminoácidos e lipídeos.
Vitamina amplamente distribuída na natureza e sua deficiência dessa vitamina não
está bem caracterizada em humanos.
Piridoxina ou vitamina B6
Coenzima de um grande número de enzimas, especialmente as que catalisam
reações envolvendo aminoácidos, como as da transaminação, formação de
histamina, formação da protoporfirina e síntese do neurotransmissor GABA.
Fonte Risco
● É encontrada em carnes,
fígado, ovos, legumes e
verduras.
● A microbiota intestinal
também produz essa
vitamina.
A carência é rara, mas quando ocorre, os
sintomas são inespecíficos, assemelhando-se
com a pelagra.
Biotina ou vitamina B7
Coenzima nas reações de carboxilação, como ocorre na reação de conversão do
piruvato em oxaloacetato.
A biotina é encontrada em quase todos os alimentos, além da síntese pela
microbiota intestinal, por isso, a sua carência é rara. Quando ocorre essa carência,
o quadro clínico é caracterizado por dermatite, perda de apetite, insônia, depressão
e mialgias.
Ácido fólico ou vitamina B9
Desempenha papel fundamental na síntese de aminoácidos e nucleotídeos e pode
ser encontrada em em feijão, trigo, verduras, legumes e carne.
A deficiência dessa vitamina é uma das principais hipovitaminoses, especialmente
em gestantes e etilistas. A sua carência está associada com a anemia macrocítica
(acúmulo de eritrócitos grandes, imaturos e disfuncionais).
Essa vitamina também é essencial para o fechamento do tubo neural durante a
embriogênese, por isso, é indicado suplemento para gestantes. Na ausência dessa
vitamina, há risco de anencefalia e espinha bífida.
Cobalamina ou vitamina B12
Coenzima em reações de síntese de aminoácidos e ácidos graxos. Encontrada
apenas nos alimentos de origem animal e, também, produzida pela microbiota
intestinal, sua absorção pelo organismo depende de uma proteína sintetizada no
estômago — o fator intrínseco.
A sua deficiência, devido à carência na dieta ou problemas na absorção (devido ao
déficit de fator intrínseco), leva à anemia perniciosa. Além disso, ocorrem distúrbios
neurológicos devido à perda progressiva da bainha de mielina nos neurônios.
Saiba mais
A deficiência de ácido ascórbico provoca uma doença chamada escorbuto,
consequência da síntese defeituosa das fibras de colágeno. As manifestações
clínicas incluem gengivas inchadas e doloridas, hemorragias, dentes frouxos com
risco de perda dentária, fragilidade da parede vascular, edemas nas articulações,
retardo na cicatrização e anemia.
Por muitos séculos, o escorbuto foi uma doença bastante comum, especialmente
entre os marinheiros, devido à insuficiência de frutas cítricas e verduras frescas na
alimentação.
A incidência de escorbuto diminuiu a partir do século XVII, com a introdução da
batata, uma importante fonte de vitamina C, na dieta dos europeus. James Lind, um
médico da Marinha inglesa, descobriu a relação entre o escorbuto e a alimentação
em 1747. A partir desse momento, as frutas cítricas ganharam destaque na dieta
dos marinheiros para se prevenir o escorbuto.
No início do século XX, foi identificada a estrutura do fator antiescorbuto que passou
a ser chamada de vitamina C. Em 1933, a vitamina C foi sintetizada em laboratório
— passo essencial para preparar essa vitamina em grande escala e a um custo
reduzido.
Essa vitamina é decomposta pela ação do calor, por isso, alimentos cozidos ou
processados industrialmente possuem pequenas quantidades de vitamina C.
Atualmente, o escorbuto pode ocorrer com mais frequência em pessoas com uma
dieta baseada unicamente em alimentos industrializados.
Vitaminas e minerais
Vitaminas lipossolúveis
As vitaminas são divididas em dois grandes grupos: vitaminas hidrossolúveis e vitaminas
lipossolúveis. As vitaminas lipossolúveis são: vitamina A, vitamina D, vitamina E e
vitamina K.
Vitaminas A
Vitamina composta por várias moléculas relacionadas, naturais ou sintéticas, como os
retinoides e o carotenoides.
Os retinoides são as vitaminas A pré-formadas. Entre os retinoides, temos: retinol
(álcool), retinal (aldeído) e ácido retinoico (ácido carboxílico). O retinal é produto da
oxidação do retinol, enquanto o ácido retinoico é o produto da oxidação do retinal.
Os retinoides são encontrados em alimentos de origem animal (leite, carne, ovos),
enquanto os carotenoides são encontrados em alimentos de origem vegetal (frutas,
cenoura, espinafre).
Os carotenoides são considerados provitaminas.
A vitamina A, proveniente da alimentação e absorvida no intestino delgado, é
transportada pelos quilomícrons na corrente sanguínea. O fígado é o principal local
de concentração e, quando necessário, libera essa vitamina para uso dos demais
tecidos.
Por meio de receptores nucleares, regula a expressão gênica, responsável pelos
efeitos fisiológicos. Podemos afirmar que a vitamina A:
 é importante para o crescimento, a renovação celular, a manutenção e a
integridade dos tecidos epiteliais, bem como é importante na formação de
ossos e dentes, além de participar da espermatogênese.
 é componente dos pigmentos visuais dos cones e bastonetes, fotorreceptores
presentes na retina. Esses pigmentos visuais (rodopsina) são responsáveis
pela fotorrecepção, ou seja, pela transdução do sinal luminoso em sinal
elétrico (impulso nervoso).
Riscos e excessos
 A carência da vitamina A pode provocar menor taxa de crescimento em
crianças, pele seca (xerodermia), descamação da pele, cegueira noturna,
xeroftalmia e até cegueira.
 A ingestão excessiva de vitamina A provoca toxicidade caracterizada por
hepatomegalia, pele e mucosas secas, alopecia, mialgias e artralgias.
Vitamina D
A vitamina D não é estritamente uma vitamina, pois pode ser sintetizada na pele,
sendo essa a sua principal fonte. Ela D engloba duas moléculas relacionadas: o
colecalciferol (a vitamina D presente nos animais) e o ergocalciferol (a vitamina D
presente nos vegetais).
A formação e hidroxilação do colecalciferol:
● um derivado do colesterol (7-desidrocolesterol), presente na membrana
plasmática de queratinócitos dos estratos espinhoso e basal da epiderme,
sofre uma reação não enzimática na presença de radiação solar. Essa reação
é chamada de fotólise e resulta na formação de colecalciferol.
● O colecalciferol não tem atividade biológica, por isso, precisa ser ativado por
meio de duas hidroxilações. A primeira hidroxilação ocorre no fígado, com a
formação de 25-hidroxicolecalciferol; a segunda hidroxilação ocorre nos rins,
com a formação de 1,25-di-hidroxicolecalciferol.
Riscos e excessos
● A carência de vitamina D está associada a riscos maiores de doenças
autoimunes e infecções crônicas, bem como à deficiência na mineralização
óssea em crianças (raquitismo), o que prejudica o seu crescimento, e em
adultos (osteomalácia).
● Ingestão excessiva de vitamina D pode provocar toxicidade caracterizada por
hipercalcemia, calcinose, hipertensão e formação de cálculos renais.
Vitamina E
É composta pelos tocoferóis, sendo o alfa-tocoferol a forma mais ativa. Não tem
papel no metabolismo, porém atua como antioxidante, neutralizando os radicais
livres formados pela peroxidação de ácidos graxos nas membranas plasmáticas e
lipoproteínas.
A vitamina E é encontrada nos vegetais verdes e óleos vegetais. Não se sabe,
ainda, os efeitos da carência de vitamina E nos seres humanos. Em geral, a
ingestão excessiva de vitamina