Problema 2 docx

Prévia do material em texto

Problema 2
Os caminhos dos carboidratos
1) Descrever o caminho percorrido pelos carboidratos, sua digestão e absorção ao longo
do tubo digestório
Caminho percorrido pelo alimento: Boca, faringe, esôfago, estomago, intestino delgado,
intestino grosso, reto e ânus (nessa ordem).
Porém, os carboidratos só sofrem digestão, absorção e modificações na boca e no intestino
delgado.
Boca
Na boca tem-se a saliva, a qual possui a amilase salivar. Para o bom funcionamento do sistema
digestório e a quebra de carboidratos e todas as outras reações que ocorrem na boca, o pH
bucal deve ser ácido.
Os íons cloreto na saliva ativam a amilase salivar, uma enzima que inicia a degradação do
amido (carboidrato) na boca em maltose, maltotriose e αdextrina. Os íons bicarbonato e
fosfato tamponam alimentos ácidos que entram na boca, de modo que a saliva é apenas
ligeiramente ácida (pH entre 6,35 e 6,85).
Intestino delgado
A área de superfície absortiva do intestino delgado é amplificada por especializações teciduais
e celulares da submucosa e da mucosa. São essas especializações as pregas circulares,
vilosidades e as microvilosidades.
Pregas circulares
Procurando estabelecer relações entre o arranjo das pregas das mucosas e a velocidade de
transporte do alimento no intestino médio da espécie estudada, sugere-se que o padrão
longitudinal, com numerosas anastomoses retardam o avanço do alimento em sentido aboral,
o que possibilita maior período digestivo e, consequentemente, maior aproveitamento dos
nutrientes, pela exposição do material alimentar à mucosa intestinal por período maior, além
de contribuir para a preparação do bolo fecal.
Vilosidades
As vilosidades são projeções da mucosa. Consistem em um eixo de tecido conjuntivo frouxo
recoberto por epitélio simples colunar. Permitem aumento da área de contato com alimento
facilitando a absorção de água e nutrientes.
Microvilosidades
As microvilosidades dos enterócitos são as principais estruturas responsáveis pela amplificação
da superfície luminal
O intestino delgado é dividido em três regiões, duodeno, jejuno e íleo. A primeira é o duodeno,
a região mais curta, que é retroperitoneal. Inicia-se no músculo esfíncter do piloro do
estômago e tem a forma de um tubo em C. Estende-se por aproximadamente 25 cm até que se
funde com o jejuno. O jejuno é a próxima parte e tem aproximadamente 1 m de comprimento
e se estende até o íleo. A última e mais longa região do intestino delgado, o íleo, mede
aproximadamente 2 m e junta-se ao intestino grosso em um esfíncter de músculo liso chamado
óstio ileal.
Aproximadamente 1 a 2L de suco intestinal são secretados diariamente. O suco intestinal
contém água e muco e é ligeiramente alcalino (pH 7,6).O pH alcalino do suco intestinal é
decorrente da sua elevada concentração de íons bicarbonato (HCO-). Juntos, os sucos
pancreático e intestinal fornecem um meio líquido que auxilia na absorção de substâncias a
partir do quimo do intestino delgado.
As células absortivas do intestino delgado sintetizam diversas enzimas digestórias, chamadas
enzimas da borda em escova, e inserem-nas na membrana plasmática das microvilosidades.
Assim, parte da digestão enzimática ocorre na superfície das células absortivas que revestem
as vilosidades, em vez de exclusivamente no lúmen, como ocorre em outras partes do canal
alimentar. Entre as enzimas da borda em escova estão quatro enzimas que digerem
carboidratos chamadas αdextrinase, maltase, sacarase e lactase; enzimas que digerem
proteínas chamadas peptidases (aminopeptidase e dipeptidase); e dois tipos de enzimas que
digerem nucleotídios, as nucleosidases e fosfatases.
Digestão:
A digestão é a quebra, ou degradação, química e mecânica dos alimentos em unidades menores que
podem ser levadas através do epitélio intestinal para dentro do corpo.
Na boca, a amilase salivar converte o amido (um polissacarídio) em maltose (um dissacarídio),
maltotriose (um trissacarídio) e αdextrina (fragmento de amido de cadeia curta ramificada com
5 a 10 unidades de glicose). Assim, o quimo que entra no intestino delgado contém
carboidratos, proteínas e lipídios parcialmente digeridos. A conclusão da digestão dos
carboidratos, proteínas e lipídios é um esforço coletivo do suco pancreático, bile e suco
intestinal no intestino delgado.
Mesmo que a ação da amilase salivar possa continuar no estômago por um tempo, o pH ácido
do estômago destrói a amilase salivar e encerra a sua atividade. Assim, apenas alguns amidos
são fragmentados quando o quimo deixa o estômago. Esses amidos que ainda não foram
clivados em maltose, maltotriose e αdextrina são clivados pela amilase pancreática, uma
enzima do suco pancreático que atua no intestino delgado. Depois que a amilase (salivar ou
pancreática) clivou o amido em fragmentos menores, uma enzima da borda em escova
chamada αdextrinase age nas αdextrinas resultantes, desencaixando uma unidade de glicose
de cada vez.
As moléculas de sacarose, lactose e maltose ingeridas – três dissacarídios – permanecem
intactas até chegarem ao intestino delgado. Três enzimas da borda em escova digerem os
dissacarídios em monossacarídios. A sacarase cliva a sacarose em 1 molécula de glicose e 1
molécula de frutose; a lactase digere a lactose em 1 molécula de glicose e 1 molécula de
galactose; e a maltase divide a maltose e a maltotriose em 2 e 3 moléculas de glucose,
respectivamente. A digestão de carboidratos termina com a produção de monossacarídios, que
o sistema digestório é capaz de absorver.
● As enzimas e a digestão
Amilase salivar
A digestão do amido inicia durante a mastigação pela ação α-amilase salivar (ptialina) que
hidrolisa as ligações glicosídicas α(1→4), com a liberação de maltose e oligossacarídeos.
Contudo, a α-amilase salivar não contribui significativamente para a hidrólise dos
polissacarídeos, devido ao breve contato entre a enzima e o substrato. Ao atingir o estômago, a
enzima é inativada pelo baixo pH gástrico.
Amilase pancreática
O amido e o glicogênio são hidrolisados no duodeno em presença da α-amilase pancreática
que produz maltose como produto principal e oligossacarídeos chamados dextrinas – contendo
em média oito unidades de glicose com uma ou mais ligações glicosídicas α(1→6). Certa
quantidade de isomaltose (dissacarídeo) também é formada.
● Intolerância à lactose:
A digestão final de carboidratos é realizada por enzimas ligadas às microvilosidades dos
enterócitos (os enterócitos são células absortivas do intestino). A galactose, a glicose e a
frutose são absorvidas diretamente nos capilares venosos e são transportados até o fígado
pelos vasos do sistema porta hepático. Alguns lactentes e uma porcentagem maior de adultos
não podem tolerar o leite e seus derivados não fermentados, devido à ausência de lactase, a
dissacaridase que cliva a lactose em galactose e glicose. Ao ingerir leite, esses indivíduos
apresentam distencao abdominal e diarreia, devido ao gás produzido pela digestão bacteriana
da lactose não processada. A condição é totalmente aliviada se a lactose (açúcar do leite) for
eliminada da dieta. Para alguns indivíduos, a intolerância ao leite também pode ser parcial ou
completamente aliviada pelo uso de produtos lácteos com o teor reduzido de lactose ou
comprimidos de lactase (a enzima que digere a lactose), que estão disponíveis como
medicamentos de venda livre.
Absorção
A absorção é o movimento de substâncias do lúmen do trato gastrointestinal para o líquido
extracelular.
Todos os carboidratos são absorvidos como monossacarídios. O intestino delgado é o órgão
com maior capacidade de absorção, como resultado, todos os carboidratos dietéticos que são
digeridos normalmente são absorvidos, deixando apenas a celulose não digerível e as fibras
nas fezes. Os monossacarídios passam do lúmen através da membrana apical por difusão
facilitada ou transporte ativo.
A frutose, um monossacarídio encontrado nas frutas, é transportada por difusão facilitada;A
glicose e a galactose são transportadas para as células de absorção das vilosidades por
transporte ativo secundário, que é acoplado ao transporte ativo de Na
+
. O transportador tem
sítios de ligação a uma molécula de glicose e dois íons sódio; a menos que os três locais
estejam preenchidos, substância alguma é transportada. A galactose compete com a glicose
pelo uso do mesmo transportador. (Como tanto o Na
+
quanto a glicose ou galactose se movem
no mesmo sentido, este é um simportador.) Os monossacarídios então saem das células de
absorção através de suas superfícies basolaterais via difusão facilitada e entram nos capilares
das vilosidades.
2) Apresentar a via glicolítica e o destino do piruvato
Via glicolítica é a via metabólica, que ocorre no citosol, responsável por quebrar a molécula de
glicose nos tecidos. É uma série de 10 reações que prepara a glicose para o fornecimento de
energia, convertendo-a em piruvato. A via glicolítica pode acontecer aerobicamente ou
anaerobicamente. Nesta, o rendimento é de apenas 2 moléculas de ATP, enquanto a via
aeróbica, o rendimento e de cerca de 38 ATP, sendo muito mais vantajosa. Note que a
formação de piruvato a partir da glicose pode ocorrer de forma anaeróbica, sendo
transformada em lactato (como nos músculos lisos).
A via glicolítica está dividida em duas fases distintas: fase de investimento (a glicose
transformada em gliceraldeído-3-P por meio de uma via em que não há ganho de ATP, mas sim,
uso de energia) e fase de ganho de energia (gliceraldeido-3-P transformado em piruvato,
produzindo quatro moléculas de ATP), tendo um rendimento geral de 2 ATP.
● Alterações na via glicolítica e suas patologias
A diabetes Mellitus tipo 1 (destruição das células pancreáticas pelo próprio organismo, fazendo
com que as mesmas sejam incapazes de produzir insulina. Deste modo, não haverá produção
nem secreção de insulina em situações de concentrações elevadas de glicose na corrente
sanguínea.). Uma razão para o aumento da glicose na corrente sanguínea em indivíduos
diabéticos tipo 1, é a ação do glucagon. Pelos mecanismos já explicados anteriormente, o
glucagon ativa o domínio fosfatase da PFK-2 que diminui a produção de 2,6-bisfosfato de
frutose, inibindo assim a PFK-1. Desta forma, o glucagon induz o fígado a produzir glicose,
agravando ainda mais o quadro de hiperglicemia.
A anemia hemolítica e a deficiência da enzima hexoquinase: A deficiência da hexocinase leva a
uma redução significativa da glicólise nos eritrócitos. Há uma diminuição considerável dos
intermediários da via glicolítica e consequentemente a não formação de ATP. Por esta razão, o
eritrócito não consegue desenvolver corretamente as suas funções e sofre lise prematura.
Destino do piruvato
1º destino: O piruvato é oxidado, com a perda de seu grupo carboxil na forma de CO2, para
gerar o grupo acetil da acetil-coenzima A; o grupo acetil é então completamente oxidado a CO2
no ciclo do ácido cítrico. Os elétrons originados dessas oxidações são transferidos ao O2 por
uma cadeia de transportadores na mitocôndria, formando água.
O segundo destino do piruvato é a sua redução a lactato por meio da fermentação láctica.
Quando em contração vigorosa, o músculo esquelético trabalha em condições de baixa
pressão de oxigênio (hipoxia), em que NADH não pode ser reoxidado a NAD
+
, mas NAD
+
é
necessário como aceptor de elétron para a oxidação do piruvato. Sob essas condições, o
piruvato é reduzido a lactato, recebendo os elétrons do NADH, dessa forma regenerando o
NAD
+
necessário para continuar a glicólise.
A terceira rota principal do catabolismo do piruvato leva à produção de etanol. Em alguns
tecidos vegetais e em certos invertebrados, protistas e microrganismos como levedura da
fabricação da cerveja e do pão, o piruvato é convertido, em hipoxia ou condições anaeróbias,
em etanol e CO2, um processo chamado de fermentação etanólica (alcoólica).
3) Explicar a glicólise e relacionar com as situações:
Glicólise é uma série de reações que extrai energia da glicose quebrando-a em duas moléculas
de três carbonos chamadas de piruvatos.
Etapas da glicólise:
Etapa 1: Um grupo fosfato é transferido do ATP para a glicose, formando a glicose-6-fosfato.
Essa reação ocorre mediante a enzima hexoquinase. A glicose-6-fosfato é mais reativa do que a
glicose, e a adição do fosfato também prende a glicose dentro da célula, já que a glicose com
um fosfato não pode atravessar a membrana facilmente.
Etapa 2: A glicose-6-fosfato é convertida em seu isômero, frutose-6-fosfato. Esse processo
ocorre através da enzima fosfohexose-isomerase.
Etapa 3: A frutose-6-fosfato vai receber 1 ATP, ou seja, vai receber um fosfato e se transformar
em frutose-1,6-bifosfato. Esta etapa é catalisada pela enzima fosfofrutoquinase, que pode ser
regulada para acelerar ou desacelerar a via da glicose.
Etapa 4: A frutose-1,6-bifosfato se divide, através da enzima aldolase, para formar dois
açúcares com três carbonos: fosfato de di-hidroxiacetona (DHAP) e gliceraldeído-3-fosfato.
Esses são isômeros entre si, mas apenas um deles – o gliceraldeído-3-fosfato – pode continuar
pelas próximas etapas da glicólise.
Etapa 5: O DHAP é convertido em gliceraldeído-3-fosfato. As duas moléculas existem em
equilíbrio, mas este equilíbrio é "puxado" fortemente para baixo, no esquema do diagrama
acima, à medida que o gliceraldeído-3-fosfato é consumido. Assim, todo o DHAP é convertido
ao final.
Etapa 6: duas reações parciais ocorrem simultaneamente: 1) gliceraldeído-3-fosfato é oxidado
e 2 ) NAD+ é reduzido a NADH e H+. Essa reação é exergônica e, portanto, libera energia que é
então usada para fosforilar a molécula, formando então o 1,3-bifosfoglicerato. Essa reação
ocorre mediante a enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase.
Etapa 7: o 1,3bifosfoglicerato doa um de seus grupos fosfato para o ADP, formando uma
molécula de ATP e transformando-se em 3-fosfoglicerato no processo. Esse processo ocorre
mediante a enzima fosfogliceratoquinase.
Etapa 8: o 3-fosfoglicerato é convertido em seu isômero, o 2-fosfoglicerato, mediante a enzima
fosfoglicerato-mutase.
Etapa 9: o 2-fosfoglicerato perde uma molécula de água, tornando-se fosfonolpiruvato (PEP). O
PEP é uma molécula instável. Enzima envolvida é a enolase.
Etapa 10: pelo PEP ser instável, ele doa prontamente seu grupo fosfato para o ADP, formando
uma segunda molécula de ATP. Quando perde seu fosfato, o PEP converte-se em piruvato,
produto final da glicólise. Esse processo ocorre graças a enzima piruvatoquinase.
a) Excesso de ATP para regulação da glicólise
Regulação pela hexoquinase
Níveis elevados de ATP na célula desaceleram a via glicolítica permitindo a acumulação de
vários intermediários. Um dos intermediários que se acumula nestas situações é o 6-fosfato de
frutose. Esta acumulação conduz consequentemente à acumulação de 6-fosfato de glicose, e à
inibição da hexocinase, diminuindo assim a entrada de glicose na célula
A hexocinase IV (ou glucocinase) é uma isoenzima que se encontra principalmente no fígado e
células β do pâncreas. Diferente das outras hexocinases, a glucocinase tem o Km alto (10mM),
o que significa que tem pouca afinidade com a glicose, não sendo por isso inibida pela 6-fosfato
de glicose. Isso permite a continuidade da via glicolítica no fígado mesmo em situações em que
o ATP esteja elevado, o que permite a síntese de glicogénio e ácidos gordos que são formas de
armazenar a glicose em excesso evitando o seu desperdício. Deficiência de glucocinase leva a
um estado de hiperglicemia que desenvolve o quadro de diabetes denominada MODY
(diabetes de inicio na maturidade dos jovens).
Integração de conteúdo: A deficiência da hexocinase nos glóbulos vermelhos leva a um tipo de
distúrbio hereditário raro, caracterizado por anemia hemolítica. Os glóbulos vermelhos
dependem exclusivamente da via glicolítica para produzir ATP, deste modo, uma deficiêncianesta enzima compromete a síntese de ATP na célula, tornando a mesma incapaz para a sua
função. Isto conduz a uma destruição precoce das hemácias por hemólise levando a anemia
Regulação pela fosfofrutoquinase (PFK-1)
● Regulação da fosfofrutoquinase-1 por ATP e AMP
Estas moléculas regulam de forma alostérea a enzima. Níveis altos de ATP na célula modificam
a conformação da enzima levando à sua inibição. O AMP tem uma ação inversa ao se ligar à
enzima. Níveis altos de AMP modificam num sentido diferente a conformação da enzima
fazendo com que a mesma tenha maior afinidade pelo seu substrato (6-fosfato de frutose)
levando assim a ativação da enzima.
● Regulação da fosfofrutoquinase-1(PFK-1) por 2,6-bifosfato de frutose
o 2,6-bifosfato de frutose não é um intermediário da via glicolítica, mas é sintetizado pela
enzima fosfofrutoquinase-2 (PFK-2), a qual tem extrema influencia com a PFK-1
A PFK-2 é considerada uma enzima bifuncional por possuir um domínio de cinase e um
domínio de fosfatase. Concentrações elevadas de glicose promovem maior secreção de
insulina pelo pâncreas, e esta, ativa o domínio de cinase da PFK-2. Esta por sua vez fosforila o
6-fosfato de frutose na posição dois, formando o 2,6-bisfofato de frutose que apresenta
atividade moduladora, por via alostérea, da PFK-1 (Fig. 20) (Lee et al., 2018; Ausina et al.,
2018). Além disso, reduz a inibição da PFK-1 devido ao valor de pH intracelular e à
concentração de ATP e citrato