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BIOQUÍMICA Moléculas inorgânicas: água e sais Moléculas orgânicas: carboidratos (4,5%), lipídios (14,5%), proteínas (70%), ác nucleicos (4,5%) e vitaminas Elementos de maior concentração na célula viva: 96% C H O N P S Reação anabólica junta moléculas pra formar uma maior. Catabólica ao contrário ÁGUA NO CORPO: - varia de acordo com o sexo (M 53%, F 46%), fase da vida (feto 100%, bebê 80%, adulto 70% e idoso 50%), local no corpo e espécie - quanto maior a atividade metabólica, maior a necessidade de água - 35ml X kg= necessidade de água por dia Funções da água: transporte, lubrificação, reações químicas, termorregulação, equilíbrio osmótico e equilíbrio do pH Características:104,5°, tetraédrica irregular, (di)polar, grande atração eletrostática, ponte de H (não é covalente, é intermolecular), relativamente fraca, energia de dissociação de 23kj/mol), constante dielétrica 78,5. Hidrofílicos se dissolvem na água (aldeídos, álcoois, açúcares, cetonas, ácidos), hidrofóbicos não, anfipáticos tem partes do composto que se dissolvem e outras não - coesão: ̂ capac. de atração entre moléculas de H2O de modo intermitente, pode formar 4 ligações por moléc. - adesão: capacidade de atração entre moléculas de água e outras moléculas polares - tensão superficial: superfície se comporta como uma membrana elástica. Interfere na molhabilidade dos líquidos, quanto maior a tensão, maior o ângulo de contato do líquido com a superfície e o tamanho da gota - colapso hidrófobo: formação de aglomerados apolares reduz a área de contato com a água. A liberação de moléculas de água das gaiolas causa menos perda total de entropia. As interações hidrofóbicas são a exclusão do composto apolar da fase aquosa Capilaridade: tendência da água de se deslocar com mais facilidade por tubos finos Côncavo Convexo - calor latente: quantidade de calor recebida ou cedida enquanto seu estado físico se modifica - calor específico: quantidade de energia térmica fornecida para uma substância aumentar a T - hidrólise: quebra de uma molécula maior em moléculas menores na presença de água – catabolismo - síntese por desidratação: formação de uma molécula maior com moléculas de água – anabolismo IONIZAÇÃO DA ÁGUA Côncavo: adesão > coesão Convexo: coesão > adesão Ph: medidores: tornassol, fenoftaleína e vermelho de fenol. Afeta a atividade catalítica das enzimas. Importante ômegano sangue e na urina, pequenas variações alteram a velocidade dos processos metabólicos. A solução tampão evita grandes variações do pH do organismo. A manutenção do equilíbrio acidobásico envolve pulmões, rins e eritrócitos. O pKa determina a concentração de um ácido em uma solução e pode ser medido pela titulação - na titulação o ácido começa parcialmente ionizado, os íons H+ são removidos com a adição de NaOH, a concentração de doadores de prótons fica equivalente a do receptor de prótons, o pH da solução equimolar de ácido e do sal fica = pKa do ácido, depois o ácido não dissociado é convertido em sal, e o ponto final da titulação é quando todo o ácido perdeu os prótons para os íons OH-, formando água e sal - a região de tamponamento é a resistência na mudança do pH, mesmo quando pequenas quantidades de H+ ou OH- são adicionadas AMINOÁCIDOS - alimentos com alto valor biológico contém todos os aa essenciais para atender às necessidades orgânicas - compostos orgânicos com um grupo amino (NH2) e um carboxila (COOH), com exceção da prolina (imino -NH ao invés de amino) - em pH fisiológico estão na forma ionizada (+) - sólidos em temperatura ambiente, adocicado, inodoro, solúveis em água e pouco solúveis em solventes orgânicos, anfóteros, funcionam como tampão - podem funcionar como ácidos e bases - pKa: tendência de um grupo fornecer um próton ao meio - a função das proteínas depende do pH ao qual estão submetidas - podem ter átomos ionizáveis também em sua cadeia lateral - tem isomeria óptica – C quiral (destrógiro – direita, levógiro – esquerda) Classificação: 1. Segundo a necessidade na dieta 2. Tipo de cadeia lateral A considerar... equação de Henderson-Hasselbach - tampões químicos importantes do organismo: bicarbonato/gás carbônico 64%, hemoglobina /oxihemoglobina 28%, proteínas ácidas e básicas 7%, fosfato monoácido e diácido 1% - ph do sangue < 7,35 = acidose, ph > 7,45 = alcalose - tampões intracelulares: fosfatos e proteínas. O acúmulo do íon H nas células leva a um aumento da concentração plasmática de potássio, a acidemia. O déficit causa a alcalemia precisa comer os essenciais para produzir os não essenciais, mas também precisa comer os não essenciais. Em fases de crescimento, a histidina e a arginina são essenciais CLASSIFICAÇÃO 1- Segundo a necessidade na dieta Semi-essenciais ou Condicionamente essenciais Apolares: cadeia lateral orgânica (grupo R hidrofóbico) no interior da molécula de proteína Polares: cadeia lateral com carga elétrica líquida (grupo R hidrofílico) na superfície da molécula de proteína Cadeias laterais: podem fazer pontes de H entre si e com as moléculas de água do meio, solubilizando proteínas As proteínas organizam moléculas de água em torno de si, formando uma camada de solvatação que garante a solubilidade - grupo R apolar e alifáticos: aminoácidos apolares e hidrofóbicos, alanina, valina, leucina e isoleucina – interações hidrofóbicas, glicina menor aminoácido, metionina possui átomo de S, Pro iminoácido, menos flexibilidade estrutural - grupo R polares não carregados: solubilidade intermediária em água, serina e treonina – grupos hidroxila, asparagina e glutamina – grupo amida, cisteína – grupos sulfidril e ligações dissulfeto - grupo R carregados básicos: carga +, lisina – amino, arginina – guanidina, histidina – aromático imidazol - grupo R carregados ácidos: carga -, possuem segundo grupo ácido carboxílico (aspartato, glutamato) Aminoácidos incomuns derivados: colágeno, miosina, protombina e elastina PROTEÍNAS - ninguém absorve proteínas, são absorvidas em forma de aas, exógeno -> endógeno - polímeros de aminoácidos, componente estrutural mais abundante, moléculas mais diversificadas - macromoléculas polipeptídicas (50-100 aas ou > 10.000 Daltons) contem quase sempre todos os 20 aas - podem ser definidas como polímeros compostos de n unidades monoméricas ligados entre si por ligações peptídicas Classificação - peptídeos: dipeptídeos (2 aa), tripeptídeos (3 aa) até oligopeptídeos (10 aa) - polipeptídeos: acima de 10 aas ou peso de até 10.000 daltons - proteínas: acima de 50 ou 100 aas ou peso maior que 10.000 daltons Funções – estruturais e dinâmicas -componentes do esqueleto celular (colágeno) - estruturas de sustentação (colágeno e elastina) - enzimas (participam de quase todos os processos biológicos) - transporte de moléculas (hemoglobina e mioglobina) - mecanismo de defesa (imunoglobinas) - contração muscular (actina e miosina) - controle genético (proteínas que se ligam ao DNA) - controle global do metabolismo (hormônios polipeptídeos – insulina) Estrutura - primária: nível estrutural mais simples e mais importante, consiste em uma sequência de aas unidos por ligações peptídicas e inclui algumas ligações dissulfeto - secundária: bidimensional formadas por segmentos de cadeia polipeptídica (duas organizações estáveis), alfa- hélice: enrolamento da cadeia ao redor de um eixo, folha beta pragueada: interação lateral de segmentos de uma cadeia polipeptídica ou de cadeias diferentes - terciária: dobramento final da cadeia polipeptídica por interação de regiões com estrutura regular (alfa ou beta) ou de regiões sem estrutura definida “cotovelo” mantida por ligações covalentes (S-S) e + não covalentes - quaternária: associação de duas ou mais cadeias polipeptídicas ou subunidades para compor uma proteínafuncional oligomérica mantida por ligações não covalentes (EX: miosina, actina F, hemoglobina, anticorpos) Classificação quanto à forma PROTEÍNAS GLOBULARES: uma ou mais cadeias polipeptíticas organizadas em forma esférica, geralmente solúveis, funções dinâmicas (EX: mioglobina, hemoglobina e albumina) PROTEÍNAS FIBROSAS: forma alongada e insolúveis com função basicamente estrutural nos sistemas biológicos - alfa-queratina: 2 ou 3 cadeias em hélice (epiderme, cabelo, unha, bico e penas), tropomiosina – proteína das miofibrilas - colágeno: molécula mais abundante dos vertebrados, com formação helicoidal típica, alto conteúdo de glicina, prolina e hidroxiprolina. Funções mecânicas e estruturais, mantêm a forma do sistema cardiovascular, fígado, pulmão e outros órgãos - elastina: proteína do tecido conjuntivo com propriedades elásticas. Rica em glicina, alanina, valina, prolina e lisina. Rede tridimensional de polipetídeos com ligações cruzadas entre lisinas (desmosina). Na pele, pulmão e paredes de grandes vasos sanguíneos - miosina: composta por 6 cadeias – 2 pesadas e 4 leves Proteínas - fibras musculares tipo I, IIA e IIB são classificadas de acordo com o tipo de cadeia pesada da miosina - actina: monômeros globulares formando uma cadeia -troponina: TnC (cálcio), TnT (tropomiosina), TnI (inibitória) - tropomiosina: proteína fibrosa Classificação quanto à composição PROTEÍNAS SIMPLES: constituída por apenas aas (EX: albumina) PROTEÍNAS CONJUGADAS: aas e componentes não-proteicos SAIS MINERAIS - quantidade requerida pelo corpo é pequena - são encontrados imobilizados/cristalizados (fosfato de cálcio ou hidroxiapatita) ou ionizados/dissociados Principais - cloreto: principal ânion extracelular, essencial no equilíbrio hídrico, regulação da pressão osmótica e equilíbrio acido básico, produção do HCl no estômago, - cálcio: macroelemento, mais abundante no organismo, 90% no esqueleto, resto em músculos e plasma. Consumido em derivados de leite, vegetais, fungos. Essencial na contração muscular - ferro: essencial no ciclo de Krebs, hemácias, em citocromos da cadeia respiratória, em proteínas envolvidas na síntese do DNA, em sistemas enzimáticos, contribui para a degradação de químicos tóxicos - fosforo: relacionado ao cálcio, ésteres ortofosfóricos, ADP, nucleotídeo no DNA, faz parte da urina, do sangue e outros líquidos corporais, ligado ao cálcio, formação dos fosfolipídios, produção - flúor: fortalecimento dos dentes e proteção contra caries - iodo: componente fundamental dos hormônios tireoidianos - sódio: principal cátion extracelular, encontrado em todas as células do organismo, em alta concentração nos ossos e secreções intestinais (bile e suco pancreático), a concentração plasmática do sódio depende da quantidade de NaCl consumido. Concentração é regulada pelos hormônios: ADH, aldosterona e natriurético atrial, e também pelos osmorreceptores envolvidos no mecanismo da sede. Relacionado à estabilidade dos neurônios, bomba de sódio e potássio, equilíbrio osmótico celular, transporte intramembranoso ativo secundário - potássio: principal cátion intracelular, encontrado em legumes, banana, tomate, abacate. Função de equilíbrio hidroeletrolítico celular, bomba de sódio e potássio, contrações musculares, contribui para o metabolismo energético, regulação do ph - cobalto: componente da B12 – produção de hemácias - cobre: cofator de enzimas em reações de transferência de elétrons. Amêndoas frutos do mar carne. Atua na angiogênese, transporte de gases, equilíbrio neuro-hormonal e regulação da expressão genética. No SNC participa do desenvolvimento do cérebro. Sua deficiência pode provocar alterações nervosas. - enxofre: desintoxicação do organismo, auxilia na formação de queratina e colágeno, antisséptico contra fungos e bactérias, importante na respiração dos tecidos orgânicos, regula a coagulação dos glóbulos vermelhos, possibilitando que o sangue absorva mais oxigênio - magnésio: cátion intracelular mais importante depois do potássio, maioria fixada sobre os ossos sub a forma de fosfatos e bicarbonatos, outra parte na composição da massa molecular e um pouco no sangue, ligada às proteínas ionizadas e fisiologicamente ativas. Estabiliza a estrutura do ATP, envolvido na síntese de ácidos graxos, proteínas, fosforilação da glicose e seus derivados via glicotílica, importante na formação do AMPC, cofator para mais de 300 enzimas - zinco: não participa das reações de redox mas age como ácido, é antioxidante, melhora a resposta imunológica, mantem pele, unha e cabelo saudáveis, conversão dos hormônios tireoidianos, sintetiza proteínas fundamentais, associado ao metabolismo da vitamina A, desenvolvimento cognitivo, mantem a saúde da próstata e é fundamental para o metabolismo energético, possibilita varias funções bioquímicas já que é componente de varias enzimas (metabolismo do álcool, equilíbrio acido base) - selênio: síntese dos hormônios tireoidianos, antioxidante, auxilia enzimas que dependem dele para sua atividade, regulação da tireoide e sistema imune ENZIMAS - macromoléculas proteicas - são catalisadoras das reações químicas vitais (ex: combustão da glicose) - a insuficiência na produção ou remoção de metabolitos pode levar a condições patológicas - sintetizadas pelas próprias células - concentração e atividade moduláveis, permitindo um ajuste fino do metabolismo ao ambiente celular - muito especificas Estrutura: - ribozimas: RNA - holoenzima: se for só de proteína pode ser apoenzima ou apoproteína, se tiver um cofator pode ser íon inorgânico ou molécula orgânica (coenzima) Cofatores: - imprescindíveis para atividade de inúmeras enzimas - são moléculas ou íons metálicos (Zn, Cu, Fe, etc), não-proteicos, de complexidade variada - se forem de natureza orgânica são chamados de coenzimas - as vitaminas hidrossolúveis podem agir como cofatores, além de serem percursores de coenzimas (ex: NAD e FAD) Teoria das colisões: - as moléculas presentes em uma solução devem colidir com orientação apropriada e que a colisão deve leva- las a adquirir uma quantidade mínima de energia que lhes permite atingir um estado reativo chamado estado de transição - para levar todas as moléculas para o estado de transição, necessita-se de uma quantidade de energia definida por uma energia de ativação que lhes permite passar a barreira entre reagentes e produtos Nomenclatura: - nome recomendado: mais curto usado no dia a dia para quem trabalha com enzimas, usa o sufixo “ase” - nome sistemático: mais complexo, da informações precisas sobre a função metabólica da enzima - nome usual: consagrados pelo uso Classificação: - oxidorredutases: catalisam reações de transferência de elétrons (energética), de oxirredução. Ex: desidrogenases e oxidases - transferases: catalisam reações de transferência de grupos funcionais como amina, fosfato, acil, carboxil. Ex: quinases e transaminases - hidrolases: catalisam reações de hidrolise de ligação covalente. Ex: peptidases - liases: catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de agua, amônia e gás carbônico. Ex: desidratases e descarboxilases - isomerases: catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. Ex: epimerases - ligases: catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, sempre às custas de ATP. Ex: sintetases Interação enzima-substrato: - se da em uma região pequena e bem definida da enzima chamado de sitio ativo da enzima - centro ativo: formado por resíduos de aminoácidos, trazidos a proximidade uns dos outros pelos dobramentos da cadeia polipeptídica que definem a estrutura terciaria da proteína, constitui uma cavidade com forma bem definida, que permite a enzima reconhecer seu substrato (chave/fechadura) Medida da atividade enzimática: - as enzimas sãomedidas através de suas atividades catalíticas em unidades internacionais - a unidade de atividade é a velocidade em que a reação se realiza (quantidade de substrato formado/tempo) - no sangue as atividades enzimáticas são referidas em U/mL ou U/L - 1 UI = quantidade de enzima necessária para formar um Umol de produto por minuto em condições ideais de T e pH Fatores que interferem na atividade: - eficiência de catalise depende do meio - estrutura tridimensional não pode ser afetada - pH e T podem provocar mudanças nas conformidades das proteínas - pH ótimo: velocidade máxima para a enzima Temperatura - 0ºC: velocidade próxima de 0 - o aumento da temperatura aumenta a taxa de reação enzimática devido ao aumento de energia cinética das moléculas participantes da reação - pode interferir nas interações que mantem as estruturas secundarias e terciarias (pontes de H e interações hidrofóbicas), podendo levar à desnaturação proteica - acima de 50-55ºC as proteínas globulares o desnaturadas, com alteração conformacional da molécula e perdem o poder da catalise Histórico: catálise enzimática - cinética de Michaelis Menten: foi criada uma equação que permite demonstrar como a velocidade de uma reação varia com a variação da concentração do substrato - o substrato e a enzima reagem reversivelmente entre si, formando um composto intermediário chamado de complexo enzima-substrato de menor energia que o substrato isolado - o complexo formado se decompõe ou reage com outra substancia, regenerando a enzima e formando produtos da reação - em concentrações baixas de substrato ocorre aumento linear entre a Vo e o S Inibidores: - inibidores irreversíveis: reagem com as enzimas levando a sua inativação definitiva, organofosforados (inseticidas) e aspirina (medicamento). Ex: cianeto (CN-), que se combina com a enzima citocromos oxidase, importante na respiração celular (gera ATP), e a inativa permanentemente, impedindo a respiração celular. Muitos antibióticos devem seu efeito a inibição irreversível que provocam nas enzimas bacterianas - Alfa-1: antitripsina inibe a tripsina ou elastase - inibidores reversíveis: competitivos – competem com o substrato pelo centro ativo da enzima, não competitivos – não competem pelo sitio ativo, alteram a estrutura enzimática, inviabilizando a catálise - medicamentos inibidores de uso clínico: sulfonamidas – contra infecções bacterianas, fluoreto – inibe enzimas bacterianas (enolase) impedindo o processo carioso, analgésicos e anti-inflamatórios – inibem ciclogenases para combater o processo inflamatório Cálculo da atividade enzimática Uso clínico: - reagentes altamente específicos e sensíveis em reações colorimétricas quantitativas. Ex: medir glicose sangue - indicadoras de lesão celular e tecidual. O extravasamento de enzimas do meio intra para o meio extracelular aumenta a atividade destas no sangue; pode ser medida e fornece diagnóstico e de evolução - distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a localização da lesão com precisão E + S > < ES > E + P Vo = Vmax [S] K1 E K2: constante de velocidade Km + [S] ε = coeficiente de extinção medido em Abs/μM cm c = comprimento do caminho óptico da cubeta (espessura normalmente 1,0 cm). w = massa de enzima utilizada para o teste (mg). Normalmente o ensaio pode ser feito por extrato de enzima, então, mede-se o volume em mL e a atividade e expressa em U/mL U = significa unidade de atividade enzimática. - ex de doenças que podem ser diagnosticadas: Infarto Agudo do Miocárdio; Hepatites; Pancreatite; Colestases; Doenças Ósseas, etc. Enzimas reguladoras: - alostéricas: tem sítios reguladores para ligação do modulador especifico, são maiores e mais complexas que as não alostéricas, sofrem modificações conformacionais em resposta à ligação do modulador - reguladas por modificações covalentes reversíveis: diferentes grupos podem se ligar à molécula e regular sua atividade grupos ligados covalentemente e removidos pela ação de outras enzimas - reguladas por proteólise: produzidas no pâncreas e com ação no duodeno, mecanismo de proteção e regulação VITAMINAS - moléculas orgânicas que funcionam como catalizadoras (cofatores enzimáticos) - não produzidas no corpo, necessárias em baixas quantidade vindas dos alimentos - essenciais na transformação de energia - podem perder o valor vitamínico calor e exposição ao oxigênio Hidrossolúveis - origem vegetal (exceto B12) - pouco armazenadas no organismo, excesso liberado na urina B1 – Tiamina - pirofosfato de tiamina (tpp) - encontrada no fígado, carne vermelha, legumes, ovos, cereais e leite - concentrada nos músculos esqueléticos, cérebro, coração, fígado e rins - coenzima na descarboxilação oxidativa do piruvato, do alfa-cetoglutarato, e na transcetolização na via das pentoses - se localiza nas membranas periféricas dos neurônios, sendo requerida na biossíntese de acetilcolina e nas reações de translocação de íons e na estimulação nervosa - deficiência leve: perda de apetite, constipação, enjoo, depressão, neuropatia periférica, irritabilidade e fadiga - deficiência moderada a severa: confusão mental, ataxia e oftalmoplegia - severa: beribéri B2 - Riboflavina - flavina mononucleotídeo (fmn) e flavina adenina dinucleotídeo (fad) - flavoproteinas: envolvidas na óxido-redução, fosforilação oxidativa - FAD auxilia na respiração celular pelo transporte de elétrons para a síntese de ATP - fundamental no processo metabólico de proteínas, carboidratos e gorduras - FMN participa da ativação da B6 - FAD participa da conversão do aa triptofano em B3 - pele saudável e produção de células sanguíneas - encontrada no fígado, carnes brancas e vermelhas, ovo, queijo e leite - FAD e FMN hidrolisados na parte superior do intestino para liberar a riboflavina - excretada na urina e na bile - a deficiência não provoca nenhuma doença humana importante, causa dermatite, queilose e glossite B3 – Niacina - acido nicotínico (plantas) e nicotinamida (organismo animal) - sintetizada a partir do triptofano - sua biossíntese necessita de tiamina, riboflavina e piridoxina - encontrada em ovos, fígado, trigo, carnes brancas e vermelhas - absorção no intestino - armazenada no organismo - acido nicotínico é componente das coenzimas NAD e NADP - relacionados à glicólise, respiração tecidual e síntese de gorduras - sistema nervoso, pele e sistema digestório saudáveis, mantem o tônus muscular - deficiência causa pelagra A 0,8 B1 1,4 B2 1,6 B3 18 B6 2 B9 0,2 B12 0,001 C 60 D 0,005 E 10 K 0,08 vit ml/dia B5 – ácido pantotênico - transferência de grupos acila, importantes para a formação do acetil-coA (molécula percursora no ciclo de Krebs) - encontrada no fígado, carne vermelha, ovo, batata, tomate, abacate e gérmen de trigo - a deficiência é rara e causa vômitos, fraqueza e baixa produção de anticorpos B6 – Piridoxina - piridoxina (álcool), piridoxal (aldeído), piridoxamina (amina) - coenzima para muitas enzimas principalmente as catalizadoras de aas - encontrada no fígado, carne vermelha, ovo, gérmen de trigo e leite - respiração celular (forma acetil-coA), mantem funções nervosas, auxilia na formação de hemácias - deficiência: doenças de pele, extrema apatia e distúrbios nervosos (irritação e crises convulsivas) B7 – Biotina = H - acido ligado à maioria das proteínas, coenzima nas reações de carboxilação (carregador de CO2) - encontrada nos cereais, carne vermelha, e gema B9/B10/B11 – Ácido fólico - é uma pterina, não é estável no calor mas é em relação à luz - absorvido no jejuno - os processos de redução e metilação ocorrem no fígado e a vitamina é liberada para a circulação sistêmica - excretada na urina e na bile - encontrada no milho, amendoim, vegetais folhosos, legumes e miúdos - fatores que alterama absorção: doença celíaca, álcool, contraceptivos, metotrexato e sulfanilamidas - forma ativa tetrahidrofolato, carreador de uma unidade de C para as oxidações e participa da síntese de purinas e piriminas - o acido fólico é essencial para manter níveis ideais de homocisteína, relacionada a demências, câncer e doenças renais, já que aumenta a produção de hemácias, auxilia na síntese de DNA e na multiplicação celular, também auxilia na digestão e utilização das proteínas - deficiência causa anemia megaloblástica, atraso no crescimento, infertilidade e malformação fetal (espinha bífida) - é obrigatória a adição na farinha de trigo e a suplementação nos três primeiros meses de gestação B12 - Cobalamina - mais complexa das vitaminas - anel tetrapirrol com íon cobalto no centro - sintetizada por microorganismos - encontrada em carnes brancas e vermelhas, frutos do mar, fígado, e cereais - o organismo armazena grandes quantidades de B12 - síntese da metionina a partir da conversão de propionil em succinil coenzima A, a partir do Metilmalonato - atua na maturação das hemácias, renovação celular e bom funcionamento do SNC - deficiência causa anemia megaloblástica, anemia perniciosa e sintomas neurológicos C – Ácido ascórbico - termolábil - agente redutor em diversas reações - absorvido no intestino delgado e é transportado para o sangue por difusão - armazenada no fígado e no baço - encontrada em frutas cítricas, caju, pimentão - coenzima nas reações de hidroxilação, necessária para a manutenção do tecido conjuntivo e para reparar tecidos danificados - facilita a absorção do ferro, manutenção da concentração de hemoglobina - a vitamina E oxidada é reciclada pela C, localizada na região hidrofílica da membrana, assim a E continua a atividade antioxidante enquanto a C oxidada é metabolizada e excretada do corpo - auxilia no sistema imunológico, oxidação de fenilalanina e tirosina, formação de noradrenalina e partir de dopamina - deficiência causa escorbuto, insônia e nervosismo em crianças, cansaço e apatia em adultos, alterações gengivais e dentarias, dores nas articulações Lipossolúveis - origem animal (exceto K) - base de isopropeno - pode provocar problemas de hipervitaminose - não necessárias diariamente já que são acumuladas K - fitoquinona nas plantas, menaquinona na flora intestinal - grande parte é sintetizada por bactérias intestinais - atua na coagulação sanguínea - encontrada em vegetais folhosos, tomate, amêndoas e castanhas - deficiência causa hemorragias recorrentes -a warfarina inibe a formação da protrombina ativa, é um potente rodenticida e uma droga coagulante para tratar pacientes em risco por coagulação excessiva, como pacientes cirúrgicos - a deficiência é incomum, já que as quantidades adequadas são produzidas na flora intestinal, mas a hipoprotrombinemia pode ser causada por desnutrição e uso de antibióticos, a deficiência costuma estar associada a síndromes de má absorção ou ao uso de anticoagulantes farmacológicos - a menadiona em doses altas na dieta pode causar hemólise E - Tocoferol - encontrada em milho, nozes, abacate, leite, folhas verdes, azeitona, óleos de amendoim e de germe de trigo e na margarina - absorvido pelo trato intestinal e pela bile - transportada o plasma com lipoproteínas - armazenada no tecido adiposo - eliminado na bile, urina e fezes - não funciona como cofator - presente na região hidrofóbica da membrana - alta ingestão de poli insaturados aumente o requerimento de vitamina E, aumentando a suscetibilidade à oxidação - protege células e tecidos de danos derivados da oxidação - promove fertilidade e previne aborto - antioxidante - deficiência é difícil de ocorrer e causa esterilidade masculina e aborto D - ergocalciferol nos vegetais e colecalciferol nos animais como vitamina D pré-formada - derivados dos compostos esteroides - os receptores nos ossos estão localizados nos osteoblastos, colágeno e fosfatase - regula a expressão genica - metabolismo de Ca e fosfato - grande numero de células receptoras - deficiência causa raquitismo, osteomalácia - é a mais tóxica de todas as vitaminas, armazenada e metabolizada vagarosamente - doses muito altas podem causar perda de apetite, náusea, sede e estupor A - retinol se for de origem animal e carotenoides em origem vegetal - álcool insaturado com 16 isômeros - após a absorção, são transportados pelo sistema linfático para o fígado, onde são estocados - no sangue circulam ligados à proteína carreadora de retinol e transtirretina, e tem receptores nucleares específicos - mantem a saúde da pele e mucosas para proteger contra infecções, desenvolvimento da retina - carência causa infecções recorrentes, queratinização epitelial, cegueira noturna e xeroftalmia (é componente de cones e bastonetes) - uso excessivo causa náusea, irritabilidade, anorexia, vômitos, icterícia, irritabilidade, visão turva, cefaleia, perda de cabelo, dor muscular e abdominal, fraqueza e alterações do estado mental CARBOIDRATOS - biomoléculas mais abundantes da Terra - a oxidação de carboidratos é a via central de obtenção de energia dos organismos não fotossintetizantes - também apresentam função estrutural – celulose em plantas - diversas funções: determinam os grupos sanguíneos, tecidos conectivos de animais, lubrificação das junções esqueléticas - complexos de carboidratos ligados covalentemente a proteínas ou lipídios podem atuar como sinalizadores intracelulares - estrutura geral: (CH2O)n ou Cn(H2O)n, com exceção se forem associados a sulfatos, amina, amida e fosfato - hidratos de carbono, glicídios, sacarídeos, açúcares Monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos - monossacarídeos: sólidos cristalinos e incolores solúveis em água, mas insolúveis em solventes apolares, são agentes redutores - todos os carboidratos (exceto a diidroxicetona) apresentam carbonos quirais, formando isômeros ópticos - monossacarídeos com carbono quiral tem duas formas enantiômeras (L e D) – na natureza a maioria é D - o carbono Alfa tem a hidroxila para cima no plano geométrico - o carbono Beta tem a hidroxila para o lado no plano geométrico - anômeros de D-glicose tem diferenças em propriedades químicas e físicas - variação conformacional dos carboidratos: anéis de piranose e furanose não são planares, tem carbono hibridizado em sp3 - ligações glicosídicas: usada para a formação de di/tri/oligo/polissacarídeos, é uma ligação covalente com liberação de água para o meio, os carbonos anoméricos também podem se ligar através de ligações glicosídicas para formar carboidratos compostos, e esses não são redutores - exemplos de dissacarídeos: maltose (glicose + glicose); sacarose (glicose + frutose) – mais abundante, vem da cana, sofre redução do C anomérico; lactose (glicose + galactose) – presente apenas no leite, o C anomérico livre não formou ligação glicosídica - aminoaçúcares: um grupo NH substitui um dos OH na hexose parental - desoxiaçúcares: substituição de H por OH - açúcares ácidos: tem carga negativa em pH neutro Nomenclatura: 1. prefixo aldo ou ceto 2. sufixo da quantidade de carbonos 3. sufixo final ose Aldoexose: glicose Aldopentose: ribose (C5H10O5) 2n = nº de isômeros n: quantidade de quirais - o numero se isômeros ópticos varia com o número de carbonos quirais encontrados na molécula - epímeros: isômeros que diferem na configuração de apenas um C assimétrico - em soluções aquosas, carboidratos que possuem 5 ou mais carbonos apresentam estrutura cíclica = requerem menos energia para se manter em solução ADICIONAR UM RODAPÉ 17 Carbono da carbonila C anomérico e pode assumir 2 conformações espaciais: α e β Observar posição da hidroxila no plano geométrico: Para baixo α (está trans em relação ao grupo álcool em C5) Para cima β (está cis em relação ao grupo álcool em C5 ) Processo Mutarrotacional 31 O Número de monômerose o tipo de ligação diferenciam os três homopolissacarídeos de maior relevância. Glicogênio Celulose Amido TIPOS Homopolissacarídeos - polissacarídeos de armazenamento: amido e glicogênio - polissacarídeos estruturais: celulose, quitina e peptidoglicano - tem forma de grânulo para que a pressão osmótica em hepatócitos e miócitos não seja muito aumentada, e possui grande capacidade de armazenamento Heteropolissacarídeos - família de polímeros lineares compostos por unidades de dissacarídeo repetidas, um dos monossacarídeos é obrigatoriamente N-acetiglicosamina ou N-acetilgalactosamina, e o outro, na maioria dos casos é um ácido urônico - são poliânions em que os grupos carregados negativamente ou são carboxilas ou ésteres de sulfatos - estimula o metabolismo de condrócitos e a síntese de colágeno e proteoglicanos, inibe enzimas destrutivas como a hialuronidase e a elastase - heparina: polímero mais altamente carregado nos tecidos de mamíferos, não constitui o tecido conjuntivo, envolvida no processo de coagulação sanguínea Glicoconjugados - associados às membranas celulares, fornecem comunicação entre as células e a matriz extracelular - sinalizam proteínas para o transporte e a localização em organelas especificas - atuam na coagulação, resposta imune, cicatrização e outros processos celulares - glicoproteínas: carboidratos variam de 1% a 90% em peso, compreendem o espectro inteiro das atividades das proteínas, incluindo enzimas, proteínas de transporte, receptores, hormônio e proteínas estruturais - proteoglicanos: macromoléculas nas quais uma ou mais cadeias de glicosaminoglicanos sulfatados estão covalentemente unidas a uma proteína de membrana ou a uma proteína secretada, tem forma de escova de garrafa, com cerdas ligadas não covalentemente a um suporte filamentoso de acido hialurônico - proteínas glicosiladas: quase todas as proteínas secretadas associadas a membranas. A glicolização é essencial para a biossíntese e enrolamento das proteínas, atividade de enzimas e hormônios, funcionamento de receptores, reconhecimento de anticorpos, transportadores e síntese de fatores de coagulação - glicolipídeos: encontrados na superfície de todas as membranas plasmáticas, lipídios com maior assimetria de distribuição nas membranas, localizam-se na monocamada não-citosólica Oligossacarídeos - serve como marcadores do destino da proteína, marcam as mal dobradas para a degradação, alteram a polaridade e a solubilidade das proteínas com as quais estão conjugados - protegem a superfície da proteínas, mudam a forma e o enovelamento de acordo com a necessidade - determinam os grupos sanguíneos humanos Glicobiologia - o glicoma é o conteúdo total de carboidratos simples e complexos de uma organismo - a glicômica é o estudo sistemático das estruturas e das funções de glicoma, como o glicoma humano LIPÍDIOS - formam o quarto principal grupo de moléculas encontradas nos seres vivos, com uma variedade estrutural maior do que outras classes de moléculas - funções em hormônios, moléculas mensageiras, reserva energética entre outros - majoritariamente hidrofóbicos, alguns anfipáticos - fontes: óleos, gorduras, coco, girassol, soja, milho, margarinas Lipídios de reserva energética - gorduras e óleos, derivados de ácidos graxos (CO2 + H20 + energia) - 1 grama de lipídio libera 9kcal (proteínas e carboidratos liberam 4kcal) - armazenados nos adipócitos Funções - componentes de membranas, sinalizadores intracelulares (Fosfolipase C) - isolantes térmicos e reserva de energia (TG), isolante elétrico - síntese de hormônios esteroides e vitaminas lipossolúveis - síntese de prostaglandinas (modulador de varias reações do metabolismo, exemplo: processo inflamatório) Classificação: - simples e neutros: formados pela esterificação de ácidos graxos e álcoois (glicerol) - gorduras: ésteres formados de ácidos graxos e glicerol - glicerídeos, sólidos a temperatura ambiente - ceras: misturas de ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxi álcoois, mais duras e quebradiças - trigliceróis (TG): derivados dos ácidos graxos mais abundantes na natureza, três moléculas de ácidos graxos esterificadas a uma molécula de glicerol; mono e di acilglicerois tem quantidades pequenas na síntese e degradação de lipídios; moléculas apolares podem ser armazenadas nas células de forma anidra - compostos: contem além do grupo éster da união do ácido graxo e glicerol, algumas outras substancias - fosfolipídios (fosfatídeos): possuem ésteres formados a partir do glicerol, ácidos graxos, ácido fosfórico e outros grupos, normalmente nitrogenados - cerebrosídeos (glicolipídios): formados por ácidos graxos, um grupo nitrogenado (esfingosina) e um carboidrato, não contendo grupo fosfórico - glicerofosfolipídeos: derivados do glicerol e tem fósforo na estrutura; são componentes de membranas e é intermediário na síntese de triglicerídeos e outros glicerofosfolipídeos - lecitinas/fosfatidilcolina: mais abundantes da membrana celular e representa maior proporção do armazenamento de colina; importante na transmissão nervosa (acetilcolina), diminui a tensão superficial evitando a aderência dos alvéolos pulmonares; sua deficiência em prematuros causa a síndrome de angustia respiratória - fosfatidilinositol: constituinte da membrana; atuam como segundos mensageiros - esfingolipídios: estrutura semelhante aos glicerofosfolipídeos, não contem glicerol, aminoálcool contendo uma longa cadeia de hidrocarbonetos - esfingomielinas (fosfolipídios): bainha de mielina – impulso nervoso - derivados: obtidos por hidrolise dos lipídios simples e neutros e outros compostos - ácidos graxos: possuem cadeia hidrocarbonada e um grupamento carboxila terminal, participam da construção das moléculas de glicerídeos; diferem no comprimento da cadeia, numero e posição das duplas ligações - saturados: sem dupla ligação, sólidos à temperatura ambiente; gorduras de origem animal (carne bovina, porco, galinha, gema), gorduras vegetais (óleo de coco, folhas de palmeiras) - insaturados: os da classe C18:2 E C18:3 são essenciais por que não podem ser sintetizados no organismo; são necessários para a integridade das membranas biológicas; crescimento e reprodução; manutenção da pele sadia; conhecidos como ômega; representados por: numero da carbono, numero de duplas ligações, posição que a primeira dupla ligação ocupa na sua estrutura a partir do grupo terminal metila (CH3); eles dão origem aos ácidos graxos poli-insaturados, fazem parte da composição das membranas biológicas, apresentam propriedades anti-inflamatórias, inibem o crescimento de placas ateroscleróticas - esteroides (colesterol): núcleo tetracíclico, composto chave do colesterol, percursor na síntese de outros esteroides, componente da membrana celular, transportados na circulação de lipoproteínas; da origem aos hormônios sexuais e do córtex adrenal, sais minerais biliares e vitamina D - anabolizantes: promovem crescimento e divisão celular, desenvolvimento de tecidos, principalmente androgênicos, sintéticos desenvolvidos com finalidade medica para que produz pouca testosterona, causa hipertrofia muscular, forca e resistência; com uso excessivo pode causar acne, problemas no fígado, aumento da pressão arterial, aumenta o colesterol, pelos na face e problemas no ciclo menstrual - hidrocarbonetos de cadeia longa - vitaminas lipossolúveis (Tocoferol vitamina E) - álcoois de alto PM (ceras) Reação de saponificação - se for usada uma base composta por sódio, o sabão formado se chama sabão duro, se for potássio, é sabão mole (detergente líquido) - ocorre entre um acido graxo existente em óleos ou gorduras com uma base forte em aquecimento - formação de micelas ao redor das gotículas de gordura Dislipidemias - níveis elevados ou anormais de lipídios/lipoproteínas no sangue - alto fator de risco para doenças cardiovasculares, devido à influencia do colesterol na aterosclerose - primárias: causa genética- secundárias: provenientes de outros quadros patológicos, como diabetes mellitus METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS - os aa não são armazenados pelo organismo, não há proteínas cuja única função seja manter um suprimento de aas para utilização posterior, quaisquer aminoácidos em excesso em relação às necessidades biossintéticas da célula são rapidamente degradados - não essenciais: prolina, glicina, alanina, ácido glutamínico, ácido aspártico, glutamina e aspardina. Produzidos pelo corpo - essenciais: triptofano, fenilalanina, metionina, treonina, lisina e BCAAs (valina, leucina e isoleucina). Não produzidos pelo corpo - condicionalmente essenciais: histidina, cisteína, serina, tirosina e arginina. Produzidos por outros aas mas não sintetizados - os aas livres estão presentes em todo o organismo, como por exemplo, nas células, no sangue e nos fluidos extracelulares - pool de aminoácidos: derivados de aas derivados de proteínas da dieta, aas liberados pela hidrólise das proteínas teciduais e aas não essenciais sintetizados a partir de intermediários simples do metabolismo; é a síntese de proteínas para o organismo, síntese de pequenas moléculas nitrogenadas essenciais e conversão dos aas em glicose, glicogênio, ácidos graxos, corpos cetônicos ou CO2 - em indivíduos saudáveis, é constante a quantidade de aas - a síntese de aas envolve: transaminação dos a-cetoácidos (ex: piruvato -> alanina), síntese a partir de outros aas (ex: fenilalanina -> tirosina), amidação (ex: aspartato -> asparagina) Aas liberados pela hidrólise das proteínas teciduais - sistema ubiquitina-proteassomo: - dependente de energia (ATP) no citosol, proteínas endógenas - apresentam meias vidas distintas influenciadas pela natureza do seu resíduo N-terminal (ex: serina – 20h, aspartato – 3 min, PEST (prolina, glutamato, serina e treonina) – menos de minutos) - enzimas degradativas dos lisossomos, não dependentes de ATP: principalmente proteínas extracelulares, como plasmáticas, captadas pela célula por endocitose, e proteínas da superfície da membrana celular, usadas na endocitose mediada por receptor Proteínas da dieta - as enzimas proteolíticas responsáveis pela degradação de proteínas são produzidas por 3 órgãos: estômago, pâncreas e intestino delgado Proteínas da dieta As enzimas proteolíticas responsáveis pela degradação das proteínas são produzidas por três diferentes órgãos: estômago, pâncreas e intestino delgado. 8 endopeptidase 11 10 Transporte de aas para o interior das células - pelo menos 7 diferentes sistemas de transporte são conhecidos, com especificidades que se sobrepõem em relação aos diferentes aas - as concentrações de aas livres nos fluidos extracelulares são significativamente mais baixas que aquelas dentro das células do organismo - o gradiente de concentração é mantido por sistema de transporte ativo Catabolismo de aas - envolve a remoção do grumo a-amino e o metabolismo dos esqueletos carbonados - os esqueletos convergem para produzir 7 produtos: - acetil-CoA e acetoacetil-CoA – classificados como cetogênicos, que produzem lipídeos e energia - piruvato, oxalacetato, fumarato, a-cetoglutamato e succinil-CoA – classificados como glicogênicos, que produzem lipídeos, energia e glicose Catabolismo dos esqueletos carbonados dos aminoácidos - os aminoácidos podem ser classificados como glicogênicos, cetogênicos ou glicocetogênicos, conforme os sete possíveis intermediários produzidos durante seu catabolismo 15 Destino dos aminoácidos nas células Precisa perder o grupo NH2 Resíduos nitrogenados - amônia (amoniotélicos): menor custo energético de produção, mais toxico e maior quantidade de H20 para diluição - ácido úrico (uricotélicos): maior custo energético de produção, menos toxico e menor quantidade de H2O para diluição - ureia (ureotélicos): produto intermediário entre a amônia e o ácido úrico Oxidação de aminoácidos - remoção e a excreção do grupo amino e a oxidação da cadeia remanescente - as reações são catalisadas por aminotransferases - o grupo amino é convertido em ureia e as 20 cadeias carbônicas resultantes são convertidas em alfa-cetoácido, compostos comuns ao metabolismo de carboidratos e lipídeos (piruvato, acetil-CoA e intermediários do ciclo de Krebs) Transaminação - primeiro passo na degradação dos aminoácidos - transferência de grupamento amina - são catalisadas pelas enzimas aminotransferases, e consiste na retirada dos grupamentos amino de todos os aminoácidos, produzindo os alfa-cetoácidos correspondentes - os grupamentos amino são transferidos para o alfa-cetoglutarato, que é convertido em glutamato - as amino transferases são enzimas que contém um grupamento de piridoxal fosfato (a forma ativa da vitamina B6) desempenhando um papel catalítico no seu centro ativo - esse processo concentra os grupamentos amino no aminoácido glutamato, que é o único que pode ser de- aminado na etapa seguinte: a desaminação oxidativa Desaminação oxidativa - etapa em que o nitrogênio é retirado do glutamato pela enzima Glutamato desidrogenase, gerando a amônia (transportada no sangue como forma de glutamina) - a produção de amônia gera um sério problema fisiológico porque essa molécula é extremamente tóxica - restrita apenas ao fígado, único tecido que tem a capacidade de metabolizar essa amônia convertendo-a em ureia uma molécula de baixa toxicidade e de alta solubilidade, muito adequada para a excreção via urina - o processo de retirada do grupamento amino do glutamato envolve dois passos: no primeiro a oxidação do glutamato é acoplada com a redução de um carreador de hidrogênio, que pode ser o NAD+ ou NADP+. Na segunda ocorre uma hidrólise que resulta na formação de alfa-cetoglutarato e de amônia UREIA - principal forma de eliminação dos grupos amino oriundos dos aminoácidos e perfaz cerca de 90% dos componentes nitrogenados da urina - parte da ureia difunde do sangue para o intestino, onde é clivada em CO2 e NH3 pela urease bacteriana. Essa amônia é parcialmente perdida nas fezes e parcialmente reabsorvida para o sangue Ciclo da ureia - é uma sequência de reações bioquímicas com o objetivo de produzir este composto, a partir da amônia - ocorre nas células do fígado e em, menor parte, nos rins. Inicia-se na mitocôndria e segue para o citosol da célula, onde se dá a maior parte do ciclo ETAPAS - há cinco enzimas envolvidas no ciclo da ureia: carbamil-fosfato sintetase, ornitina-transcarbomilase, arginino- succinato sintetase, arginino-succinato liase e arginase 1. A enzima carbamil-fosfato sintetase, presente na mitocôndria, catalisa a condensação da amônia com bicarbonato e forma carbamoilfosfato. Para essa reação há o consumo de duas moléculas de ATP 2. A condensação da ornitina, presente na mitocôndria, e do carbamoilfosfato gera citrulina, sob ação da enzima ornitina-transcarbomilase. A citrulina é transportada para o citosol e reage com aspartato gerando argininosuccinato e fumarato 3. A enzima arginino-succinato sintetase, presente no citosol, catalisa a condensação da citrulina e do aspartato, com consumo de ATP, e forma argininosuccinato https://pt.wikipedia.org/wiki/Ureia https://www.todamateria.com.br/figado/ https://www.todamateria.com.br/rins/ 4. A enzima arginino-succinato liase catalisa a transformação do argininosuccinato em arginina e fumarato 5. Por fim, a enzima arginase catalisa a quebra da arginina, originando ureia e ornitina. A ornitina volta para a mitocôndria e reinicia o ciclo Aminotransferases plasmáticas - são enzimas intracelulares, de modo que os baixos níveis observados no plasma representam a liberação de conteúdos celulares durante a renovação celular normal - presença de níveis plasmáticos elevados de aminotransferases indica lesão em células ricas nessas enzimas – doenças de traumas físicos ou processos patológicos – elevados em quase todas as doenças hepáticas - ALT (alanina-aminotransferase)é mais especifica que a AST (aspartato-aminotransferase) para doenças hepáticas, mas esta ultima é mais sensível, pois o fígado contem maiores quantidades de AST - as aminotransferases podem estar elevadas em doenças não hepáticas, como infarto do miocárdio e doenças musculares. Essas doenças, no entanto, são em geral clinicamente distintas das doenças hepáticas Hiperamonemia - efeito nefrotóxico direto no SNC - tremores, discurso inarticulado, sonolência, vômito, edema cerebral e visão borrada - os níveis de amônia sérica são normalmente baixos (5 a 35 mol/l) - a capacidade do ciclo hepático da ureia excede as velocidades normais de produção de amônia - adquirida: hepatite viral ou hepatotoxinas, cirrose. Causa insuficiência renal, diminuição do fluxo de sangue para os rins, podendo ser devido à insuficiência cardíaca congestiva e infarto, queimaduras graves e desidratação - hereditária: mutações em todas as enzimas. A deficiência da ornitina-transcarbomilase, que é ligada ao X, é a mais comum dessas doenças. Tem alta morbilidade e mortalidade - tratamento: inclui a limitação de proteína na dieta, na presença de calorias em quantidade suficiente para prevenir o catabolismo, e também a administração de compostos que se ligam covalentemente a aminoácidos Síntese dos aminoácidos - síntese da creatina: alta concentração nos músculos, 2% da creatina muscular é convertida em creatinina, que é excretada nos rins (prova de função renal) - síntese de neurotransmissores: os neurotransmissores excitatórios aumentam a probabilidade de o neurônio disparar um potencial de ação, e os inibitórios diminuem a probabilidade do neurônio disparar um potencial de ação - noraepinefrina: relacionada com o raciocínio e emoções, mantem a pressão sanguínea em níveis normais - epinefrina: prepara o organismo para a realização de grandes feitos - o GABA contribui para a visão, controle motor e desempenha um papel na ansiedade - a serotonina desempenha um papel importante na regulação e modulação do humor, sono, ansiedade, sexualidade e apetite - síntese da histamina: mastócitos, basófilos, plaquetas, neurônios histaminérgicos e células enterocromafins sintetizam a histamina. A prevalência de histamina é maior em regiões de contato com o “meio externo”, como na pele e nos tratos respiratório e gástrico. Sua degradação se dá pela ação de duas enzimas, a histaminase que através da desaminação oxidativa metaboliza a histamina, ou a histamina-N-metilltransferase que age metilando o anel de carbono da estrutura da molécula Moléculas derivadas de aminoácidos Produtos especializados dos aminoácidos 35 https://www.infoescola.com/citologia/basofilos/ https://www.infoescola.com/sangue/plaquetas/ https://www.infoescola.com/sistema-nervoso/neuronios/ Bicicleta de Krebs - conexão do ciclo da ureia com o ciclo de Krebs CICLO DE KREBS - passo central do metabolismo da célula - produz apenas 2 ATP a partir de 2 piruvatos - oxida a matéria orgânica - produz NADH e FADH2, que geram 20 ATP - pela produção indireta, ele acaba produzindo cerca de 95% da energia que uma célula humana precisa Piruvato Acetil CoA - a queda de energia proporcionada pela saída do CO2 torna possível a entrada da acetil CoA Acetil CoA + Oxalacetato Citrato - a saída da CoA que permite a formação do citrato Citrato Aconitato Isocitrato - na primeira reação sai uma molécula de água, que volta na segunda reação - faz as 2 reações só para mudar o OH de posição Isocitrato Alfa-cetoaglutarato - sai o CO2 e produz um NADH Alfa-cetoaglutarato Succinil CoA - a saída do CO2 permite a entrada da CoA - o hidrogênio do NADH vem do CH2 30 Conexão do ciclo da ureia com o ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico → bicicleta de Krebs Succinil CoA Succinato - a saída da CoA permite que pegue um fosfato sobrando, unindo a um GDP e forme um GTP (ADP só que guanina ao invés de adenina) - o GTP libera de novo um fosfato e volta a ser GDP, o fosfato que ele perdeu vai para um ADP - o GTP se liga ao ADP e forma um ATP Succinato Fumarato - pega um H de cada CH2 pra formar o FADH2 Fumarato Malato - adiciona o H2O pra formar o malato Malato Oxalacetato - produção de NADH + H+ pela retirada de dois hidrogênios da HOCH - no oxalacetato como não tem os 2H fica uma dupla ligação entre o C e o O Conclusão - 2 C entram no ciclo na molécula de acetil CoA e dois saem como CO2 - do piruvato até o fim do ciclo houve a produção de 4 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP - como começa com dois piruvatos, essa produção é em dobro GLICÓLISE - a molécula de glicose é quebrada em duas de piruvato, são gastos 2 ATP e produzidos 4 ATP - inicia a oxidação da glicose - os H que saem da glicose vão para o NAD+, que se converte em NADH 1ª reação - gasta 1 ATP, transfere fosfato de uma molécula para outra - quebra o ATP e produz a glicose-6-fosfato 2ª reação - da glicose pra frutose só muda o formado da molécula, a frutose é mais simétrica 3ª reação - gasto do segundo ATP - o ATP vira ADP e o P vai para o carbono 6 4ª reação - frutose é partida ao meio - é partida pela enzima aldolase 5ª reação - a Di-hidroxiacetona é transformada em Gliceraldeído 3-fosfato (são isômeros) - tudo a partir daqui acontece em dobro, já que tem dois Gliceraldeído 3-fosfato 6ª reação - produz NADH - a primeira parte da reação é a oxidação do aldeído, é uma oxidação favorável, ou seja, tem delta G negativo - a segunda parte é a entrada do fosfato inorgânico, é uma fosforilação desfavorável, tem delta G positivo - a soma dos delta G vira negativo, o que torna as reações possíveis 7ª reação - o fosfato do carbono 1 entra no ADP e forma ATP 8ª reação - o P passa do carbono 3 para o carbono 2 9ª reação - sai 2 H e 1 O pra formar uma molécula de água 10ª reação - o P junta com ADP para fazer mais um ATP - o que sobra é o piruvato Resumo - reações de 1 a 3: fase de investimento de energia - reações de 4 a 6: fase de clivagem - reações de 7 a 10: fase de geração de energia CADEIA RESPIRATÓRIA NADH - ocorre na membrana interna da mitocôndria, nas cristas mitocondriais - todos os NADH vão para a cadeia respiratória, libera um par de elétrons no complexo I e volta a ser NAD+ - o complexo I usa a energia do par de elétrons para bombear 4 H+ para o espaço entre a membrana externa e interna - esse par de elétrons é atraído pelo O2, ao chegar ao complexo II ele novamente bombeia 4 H+ para o espaço entre as membranas - ao chegar ao complexo IV, o par de elétrons já não tem tanta energia, então esse complexo só consegue bombear mais 2 H+ - no complexo IV, o par de elétrons se encontra com o O2 e forma a água - para produzir o ATP precisa do ADP e fosfato. No lado de fora da membrana interna mitocôndria é mais positivo, e na parte de dentro da membrana interna é negativo. Como o H+ é atraído pelas cargas negativas para a membrana, um dos H+ entra com um fosfato inorgânico. Outros 3 H+ retorna passando pelo dentro do ATP sintase, quando ele retorna, a ATP sintase gira, juntando o fosfato ao ADP para formar o ATP - com o NADH, foi possível bombear 10 H+, a cada 4 H+ é produzido 1 ATP. Ou seja, a partir de cada NADH são produzidos 2,5 ATPs FADH2 - tem a mesma função de levar elétrons para a cadeia respiratória - entrega um par de elétrons ao complexo II e volta a ser FAD, par é atraído pelo O2. Não passa no complexo I - quando chega no complexo III, bombeia 4 H+ e segue atraído pelo oxigênio - no complexo IV ele bombeia 2 H+ e se encontra com a água - o fosfato entra do mesmo jeito que no NADH - com o FADH2, foi possível bombear 6 H+. ou seja, a partir de 1 FADH2, são produzidos 1,5 ATPs GLICÓLISE KREBS SOMA CADEIA RESPIRATÓRIA NADH 2 8 10 X 2,5 = 25 ATP FADH2 0 2 2 X 1,5 = 3 ATP ATP 2 2 4 4 + 28 = 32 ATP Custoda produção de ATP Ciclo de Krebs - ao todo foram produzidos 10 H2 pela glicólise e 8 H2 pelo ciclo de Krebs - cada NADH bombeia 10H+, então 10 NAHD fornecerão energia para bombear 100 H+ - também foram produzidos 2 FADH2, como cada um fornece energia para bombear 6, são bombeados 12 H+ - até aí foram bombeados 112 H+, mas 2 serão desviados para trazer o fosfato para o ciclo de Krebs - assim o saldo cai para 110 H+ disponíveis para produzir ATP Na entrada dos 2NADH produzidos pela glicólise no citosol - circuito malato-aspartato: o aspartato vai ser convertido em oxalacetato, que é convertido em Malato - nessa conversão do oxalacetato em malato, são usados dois H+ que vem do NADH - quando o malato entra na mitocôndria, ele volta a ser oxalacetato, que volta a ser aspartato e vai pro lado de fora da mitocôndria - quando o aspartato sai, acontece o antiporte e um H+ entra GLICOGENÓLISE - o fosfato inorgânico não consegue tirar as glicoses com ramificação, então entra uma enzima e tira 3 glicoses de perto da ramificação alfa-1,6 - a alfa-1,6 é solta por outra enzima - no fígado, ele tira esse fosfato inorgânico e libera a glicose pura. Isso é feito no reticulo endoplasmático liso GLICONEOGÊNESE - síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos (glicerol, lactato e aas menos lisina e leucina) - acontece principalmente o fígado, usa o piruvato 100 H+ + 12 H+ 112 H+ - 2 H+ 110 H+ - 2 H+ 108 H+ : 4 27 ATPs + 2 ATP (glicólise) 29 ATPs + 2 ATPS (C de K) 31 ATPs - ocorre no citosol - quebra do glicogênio (varias moléculas de glicose unidas) - fosforólise: um fosfato inorgânico é ligado ao carbono 1 da glicose, gerando a glicose 1-fosfato e separando uma glicose do resto do glicogênio - assim forma glicogênio (n-1 glicoses) - a célula muda o fosfato do carbono 1 para o carbono 6, formando a glicose 6-fosfato - no músculo, o fosfato continua na glicose METABOLISMO DE LIPÍDIOS - tem papel relevante como fonte de alimentos por causa do alto valor energético (9 kcal/g) - boa molécula para reserva - tamanho reduzido por causa da baixa camada de solvatação - quantidade de H servem de elétrons na cadeia transportadora de elétrons - absorção: diariamente ingerimos cerca de 25 a 105 g de TG, além de fosfolipídios, colesterol, vitaminas lipossolúveis, glicolipídios e ésteres de colesterol - armazenamento: ácidos graxos na forma de TG é o mais eficiente e importante do que o de carboidratos na forma de glicogênio. Quando hormônios sinalizam a necessidade de energia metabólica, promove-se a liberação desses TG com o objetivo de converter eles em ácidos graxos livres, os quais serão oxidados para produzir energia Digestão - na boca quase não ocorre, tem uma lipase sublingual, mas ela não digere quase nada - no estômago também tem pouca digestão, no adulto, um vestígio de lipases resistentes ao pH ácido hidrolisa TG em pouca quantidade; nos recém nascidos, por causa do pH neutro, ocorre a digestão de lipídios - a vesícula biliar (armazena e secreta bile) é importante na digestão de lipídios - pâncreas tem dois tipos de suco pancreáticos, e um dele é rico em enzimas digestivas, como a lipase pancreática, que degrada os TG, e o colesterol esterase - a vesícula e o pâncreas solubilizam os ácidos graxos, mono gliceróis, colesterol e vitaminas lipossolúveis para que possam ser absorvidos no intestino delgado - há no intestino delgado também a captação de lipídeos, ressíntese de TG e ésteres de colesterol e a formação do quilomícron - alguns lipídios não são absorvidos (secretados nas fezes) - os sais biliares são reabsorvidos - o quilomícron é formado por: apoliproteínas, TG, colesterol e fosfolipídios Emulsificação - permite que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos - esse processo exige ácidos biliares conjugados revestindo as gotículas de gordura - os sais biliares são detergentes dos lipídios Formação da bile - é composta de 2 secreções - hepatócitos: colesterol, ácidos biliares, lipídios, lecitina e bilirrubina - ductos biliares: secreta sais minerais, como Na, K, Cl e Ca+2, e bicarbonato HCO3- adequa o pH para a formação das micelas e enzimas digestivas no intestino, neutraliza o acido gástrico no quimo, protege a mucosa contra ulceração Má absorção de lipídios - disfunção hepática severa, comprometendo a síntese de ácidos e sais biliares - obstrução do trato biliar, interrompendo a circulação enterohepática - fibrose cística: defeito na bomba de cloreto, as secreções que lubrificam se tornam espessas - a má absorção, resultando em uma perda de lipídios (incluindo vitaminas) nas fezes pode ser causada por uma serie de condições Uso dos lipídios da dieta pelos tecidos - TG são principalmente degradados pelo musculo esquelético e tecido adiposo - ácidos graxos livres são oxidados para produzir energia ou são armazenados na forma de TG no tecido adiposo - o glicerol que é liberado pelo TG é usado pelo fígado na via da glicólise ou na gliconeogênese - os quilomícrons remanescentes são removidos da circulação pelo fígado Transporte de lipídios - VLDL: lipoproteína de densidade muito baixa, transporta triaciglicerol endógeno - IDL: lipoproteína de densidade intermediaria, formada na transformação de VLDL em LDL - LDL: lipoproteína de densidade baixa, principal transportadora de colesterol, seus níveis aumentados no sangue aumentam o risco de infarto agudo do miocárdio - HDL: lipoproteína de densidade alta, atua retirando o colesterol da circulação, seus níveis aumentados no sangue estão associados a uma diminuição no risco de infarto agudo do miocárdio Lipoproteínas LIPOPROTEÍNAS PRINCIPAIS LIPÍDIOS (%) APOPROTEÍNA (%) ORIGEM FUNÇÃO QUILOMÍCRON TG: 90% 2% Intestino Transporte TG exógeno VLDL TG: 55% 5 a 8% Fígado e intestino Transporte TG endógeno LDL Colesterol: 4.5% 20 a 24% Intravascular Transporte de colesterol aos tecidos HDL Fosfolipídios: 30% 50% Fígado e intestino Transporte reverso do colesterol dos tecidos para o fígado - os componentes da lipoproteína estão em constante estado de síntese, degradação e remoção do plasma - funções: manter os lipídeos solúveis, fornecer um mecanismo para entregar seu conteúdo lipídico aos tecidos - se o sistema de entrega for deficiente, há a deposição gradual de lipídios (aterosclerose) Metabolismo de ácidos graxos e TG - acúmulo de gordura armazenada - mobilização das gorduras armazenadas: - liberação dos ácidos graxos a partir de TGs pela ativação da lipase sensível a hormônios (adipócitos) - enzima é ativada pelo AMPc, é produzido pela ação hormonal (epinefrina) nos adipócitos - essa lipase é inibida pela insulina e pela glicose - o substrato inicial da síntese de ácidos graxos é sempre o acetil-CoA, e o produto final, geralmente, é o acido palmítico - a síntese é estimulada quando há muito ATP e acetil-coA. Nesse caso, o citrato não segue no ciclo de Krebs porque o ATP inibe a isocitrato desidrogenase - o acetil-CoA tem 2 carbonos, e o acido palmítico tem 16. Para chegar no acido, são adicionados os carbonos de 2 em 2, chegando de uma molécula chamada malonil-CoA - síntese do malonil-CoA: - a sintase de ácidos graxos que vai fazendo essa união dos carbonos - investimento: - 8 acetil-coA: 1 acetil-CoA e 7 malonil-CoA; 7 ATP e 14 NADPH - síntese pela glicose: Beta Oxidação - destino do glicerol: - cada giro da beta oxidação faz o acido graxo perder 2 carbonos - em cada volta, há a produção de um FADH2, um NADH + H+ e um acetil-coA - energia do ácido palmítico: 7 voltas na B-oxidação 8 voltas no ciclo de Krebs soma Cadeia Respiratória Acetil-CoA 8 -8 0 NADH 7 24 31 x 2,5 = 77,5 ATP FADH2 7 8 15 X 1,5 = 22,5 ATP ATP 0 8 8 EXAMES LABORATORIAIS - aula pratica: uso das EPIs, amostra (plasma ou soro), orientaçãopara coleta, erros pré analíticos, analíticos e pós analíticos, materiais (reagentes, pipetas, água, ponteiras, canetas, fotômetro), leitura e interpretação - protocolo: indicações clinicas do exame, preparo do paciente, cuidados com a coleta e manuseio da amostra, fatores pré/pós analíticos, métodos usados, interpretação do resultado e comentários do patologista clinico - os resultados de exames laboratoriais tem influencia crucial nas principais decisões clinicas, 70% das condutas são baseadas em exames Fases - fase pré analítica: indicação e solicitação de exame; preparo do paciente; coleta, armazenamento e transporte - fase analítica: realização do teste - fase por analítica: análise do resultado; liberação do laudo do exame Principais erros - pré analítica: 62% - solicitação (7,5%), coleta (40%), transporte (5%) - analítica: 15% - inexatidão do equipamento (13%) - pós analítica: 24% - transmissão do resultado (22%), tempo de liberação (1,3%) Reação - método enzimático do colorimétrico - os ésteres do colesterol são hidrolisados pela colesterol esterase (CHE) formando colesterol livre que após a oxidação pela colesterol oxidase (CHOD) forma peroxido de hidrogênio. Este, reagindo com o fenol e 4- aminoantipirina, através da copulação oxidativa catalisada pela peroxidase (POD) produz uma quinonimina de cor vermelha Reagentes - reagente de cor: contem as enzimas, tampão fosfato pH 6,8, fenol e 4-aminoantipirina - padrão: solução de ésteres de colesterol 200 mg/dL - amostra: soro do paciente Espectrofotômetro - mede a absorbância das substâncias - zerar a absorbância com água (abs=0,000) - em 505 nm o composto quinonimina apresenta abs maior do que o branco (somente o reagente de cor) - a formação de um produto colorido medido em abs será proporcional a concentração da glicose - leitura da abs: CARACTERÍSTICA DA REAÇÃO Método enzimático colorimétrico Os ésteres do colesterol são hidrolisados pela colesterol esterase (CHE) formando colesterol livre que após oxidação pela colesterol oxidase (CHOD) forma peróxido de hidrogênio. Este, reagindo com o fenol e 4- aminoantipirina, através de copulação oxidativa catalisada pela peroxidase (POD), produz uma quinonimina de cor vermelha. A absorbância do complexo formado, medida em 505 nm, é diretamente proporcional à concentração de colesterol da amostra. Ésteres colesterol colesterol + ácidos graxos Colesterol + O2 colesterol-4-em-ona + H2O2 2H2O2 +4-aminoantipirina +fenol quinoneimina +4H20 CHE CHOD POD Tubos: Branco Padrão Teste Abs: 0,020 0,420 0,720 Tubos: leitura da abs no espetrofotômetro Reagente de cor 1000 uL Reagente de cor 1000 uL Reagente de cor 1000 uL Padrão 10 uL Soro 10 uL - a absorbância do complexo formado, medida em 500 nm, é diretamente proporcional à concentração de colesterol da amostra Colesterol total = absorbância do teste X 100 absorbância do padrão Valores de referência: Normal < 190 mg/dL Limítrofe 190 a 239 mg/dL Elevado > 240 mg/dL ETAPAS
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