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O tubo digestivo apresenta as seguintes regiões: Boca Faringe Esôfago Estômago Intestino delgado Intestino grosso Ânus Glândulas anexas: glândulas salivares, pâncreas e fígado A parede do tubo digestivo tem a mesma estrutura da boca ao ânus, sendo formada por 4 camadas: mucosa, submucosa, muscular e adventícia. Mucosa Submucosa Adventícia Muscular Camada externa Camada interna Os dentes e a língua preparam o alimento para a digestão, por meio da mastigação, os dentes reduzem os alimentos em pequenos pedações, misturando-os à saliva, facilitando a futura ação das enzimas. A língua movimenta o alimento empurrando-o em direção à garganta, para que seja engolido. Na superfície da língua existem dezenas de papilas gustativas, cujas células sensoriais percebem os 4 sabores primários (doce, salgado, azedo e amargo). A presença dos alimentos na boca, como sua visão e cheiro, estimula as glândulas salivares a secretar saliva, que contém amilase salivar (ou ptialina), além de sais e outras substâncias. A amilase salivar digere o amido e outros polissacarídeos, reduzindo-os em moléculas de maltose (dissacarídeo). Os sais, na saliva, neutralizam substâncias ácidas e mantém, na boca, um pH levemente ácido (6,7), ideal para a ação da amilase salivar (ptialina). O alimento, que se transforma em bolo alimentar é impulsionado pelas ondas peristálticas, levando entre 5 e 10 segundos para percorrer o esôfago. Nesse momento, surge um mecanismo para fechar a laringe (evitando que o bolo alimentar entre penetre nas vias respiratórias). Quando o esfíncter relaxa, permite a passagem do alimento para o estômago. No estômago, o alimento é misturado com a secreção estomacal, o suco gástrico (solução rica em ácido clorídrico e em enzimas – pepsina e renina). A pepsina decompõe as proteínas em peptídeos pequenos. A renina, produzida em grande quantidade no estômago de recém-nascidos, separa o leite em frações líquidas e sólidas. Apesar de estarem protegidas por uma densa camada de muco, as células da mucosa estomacal são continuamente lesadas e mortas pela ação do suco gástrico. Por isso, a mucosa está sempre sendo regenerada (estima-se que a superfície estomacal seja totalmente reconstruída a cada 3 dias). O estômago produz cerca de 3 litros de suco gástrico por dia. O alimento (bolo alimentar) pode permanecer no estômago por até 4 horas ou mais e se mistura ao suco gástrico auxiliado pelas contrações da musculatura estomacal. No estômago, o bolo alimentar se transforma em uma massa acidificada e semilíquida, chamada quimo. Passando por um esfíncter muscular (piloro), o quimo vai sendo, aos poucos, liberado no intestino delgado, onde ocorre a parte mais importante da digestão. Depois de 2 a 4 horas no estômago, o quimo passa adiante onde se inicia a digestão intestinal (3ª etapa da digestão) – a digestão ocorre predominantemente no duodeno e nas primeiras porções do jejuno. Após sucessivos movimentos peristálticos, o quimo penetra na 1ª porção do intestino delgado, o duodeno. No duodeno atua também o suco pancreático (produzido pelo pâncreas, contendo diversas enzimas digestivas) e a bile (produzida no fígado, e apesar de não conter enzimas, tem a função de transformar gordura em gotículas microscópicas). No jejuno há secreção das enzimas (suco entérico): Erepsina: responsável pela quebra de peptídeos em aminoácidos. Sacarase: quebra a sacarose em glicose e frutose. Maltase: quebra a maltose em 2 glicoses. Lactase: quebra a lactose em glicose e galactose. Lipase entérica: quebra as gorduras já emulsionadas em ácidos graxos e glicerol. Enteroquinase: responsável pela ativação do tripsinogênio em tripsina (digestão de proteínas). No intestino delgado, sob ação do suco pancreático e entérico, o quimo se transforma em quilo. O quilo (alimento que não foi digerido), sai do intestino delgado pelo íleo e penetra na primeira parte do intestino grosso, o ceco. Os alimentos e materiais de secreção atravessam o intestino movido por movimentos peristálticos dos músculos. O intestino grosso tem a função de absorção de água. Assim, o conteúdo se condensa até formar detritos inúteis, que serão evacuados – na região final do cólon (cólon sigmoide) a massa fecal se solidifica e se transforma em fezes. O cólon sigmoide se conecta ao reto, o qual se relaciona ao ânus, por onde as fezes serão eliminadas. Língua Órgão muscular e móvel, composto por músculo estriado (musculatura voluntária). Funções: fala, mistura saliva com o alimento, percepção de sabores, mantém o bolo alimentar prensado entre os dentes, impulsiona o alimento para trás (deglutição). Anatomia: Estruturas externas: o Arco o Filtro o Tubérculo o Rimas o Vermelhão Cavidade oral: o Porção vestibular e a cavidade oral propriamente dita Limites: o Superior: palato duro e palato mole o Inferior: músculos do assoalho o Laterais: bochechas o Anterior: rima da boca o Posterior: istmo das fauces Arcos dentais Língua: o Ápice o Corpo o Dorso o Raiz Glândulas salivares: o Parótidas o Submandibulares o Sublinguais Tonsilas palatinas Histologia: o Palato duro (MHS 246) o Língua (MHS 108) Lâmina histológica de uma glândula parótida (MH 094): maior glândula salivar. o Células serosas – acinares o Células mucosas o Ductos intralobulares, intercalados, estriados, interlobulares (ou extralobulares) Palato Palato Forma o céu da boca separando as cavidades oral e nasal. É constituído pelo palato duro (porção óssea anterior) e pelo palato mole (porção muscular posterior. Palato duro Submucosa Mucosa Língua Glândula parótida Glândulas Salivares Saliva: produção de aproximadamente 1L/dia – constituída por água, proteína mucina (secreção mucosa), sais minerais e amilase salivar/ptialina (secreção serosa) – líquido levemente alcalino, uma solução aquosa, de consistência viscosa, que umedece a boca, amolece os alimentos e contribui para realizar a digestão. Na cavidade bucal, a amilase salivar atual sobre o amido (CHO) transformando-o em moléculas menos complexas. Três partes de glândulas salivares lançam sua secreção na cavidade bucal: Papilas gustativas Células musculares Células serosas Glândula Parótida: massa variável entre 14-28g, é a maior das 3, situa-se na parte lateral da face, abaixo e adiante do pavilhão da orelha. Glândula Submandibular: é arredondada, tamanho de uma noz, possui um ducto que faz um trajeto profundo e posteriormente abre-se em um a três orifícios numa pequena papila sublingual ao lado do frênulo lingual. Glândula Sublingual: é a menor das 3, fica abaixo da mucosa do assoalho da boca, inúmeros ductos sublinguais abrem-se no assoalho da boca em torno do frênulo da língua. As glândulas parótidas produzem quase toda a secreção de tipo seroso, enquanto as glândulas submandibulares e sublinguais produzem secreção serosa e mucosa. Faringe Canal membranoso, situado atrás das fossas nasais e da boca. É um tubo oco que liga a boca ao esôfago e as fossas nasais a laringe. Ao descer pela faringe, o bolo alimentar passa por uma região chamada glote, onde uma válvula, a epiglote, dobra-se para trás fechando a faringe, impedindo que o alimento passe para as vias respiratórias. Esôfago Tubo muscular com aproximadamente 20cm de comprimento, que apresenta uma contração muscular rítmica (movimentos peristálticos). Anatomia: o Porção cervical o Porção torácica o Porção abdominal Camadas do esôfago: camada mucosa (epitélio pavimentoso estratificado), camada submucosa, camada muscular e camada serosa ou camada adventícia, dependendo da região. Lâmina histológica MH 109 Mucosa Submucosa MuscularCamada interna Camada externa Estômago Órgão cavitário, situado entre o esôfago e o intestino delgado, com capacidade de 2 a 4 litros. O estômago vazio tem calibre apenas ligeiramente maior que o do intestino grosso; entretanto, é capaz de se expandir muito e pode conter 2 a 3 litros de alimento. O estômago digere os alimentos por acidificação e quebra de proteínas. Ácido clorídrico* – produzido pelas células parietais (fundo estomacal) - protege a cavidade gástrica contra possíveis infecções (destrói a maioria das bactérias), e desempenha a ativação da enzima pepsinogênio (forma inativa) para a forma ativa que é denominada pepsina. Gastrina – produzida pelas células G (antro do estômago) – estimula a secreção de ácido clorídrico e estimula a motilidade do estômago. O suco gástrico começa a ser produzido quando o alimento ainda está sendo mastigado. À medida que o alimento entra no estômago, este será armazenado no corpo e no fundo. Esta estrutura tem capacidade de distender pouco a pouco, acomodando quantidades cada vez maiores de alimentos, até seu limite. Em seguida, inicia-se o processo de mistura (bolo alimentar e suco gástrico). O suco gástrico/digestivo é secretado pelas glândulas gástricas, localizadas na parede do corpo do estômago. Ácido clorídrico*: Ação germicida, restringindo a fermentação bacteriana. Facilita a absorção do ferro. Ativa o pepsinogênio e proporciona pH ótimo para a ação da pepsina. Ação preliminar sobre proteínas, facilitando o primeiro ataque enzimático sobre as mesmas. Pepsina: Principal enzima secretada pelas células principais; é formada como pepsinogênio; não tem atividade digestiva Ativada ao entrar em contato com o ácido clorídrico. Transforma proteínas em polipeptídeos. Renina ou quimosina: Atua sobre a caseína do leite, coagulando-se, afim que permaneça mais tempo no estômago para sofrer digestão. Lipase gástrica: atua sobre as gorduras já emulsionadas, que desdobra ácidos graxos e glicerol. Sua ação é pequena no estômago, devido ao seu pH de ação ser em torno de 5,5 a 7,5. Quando o estômago está cheio, ondas fracas e movimentos peristálticos movem-se gradualmente, facilitando a ação do suco gástrico. Anatomia: Região cárdia – relação com o esôfago Fundo gástrico – parte “de cima” Corpo gástrico – maior parte do órgão Curvaturas maior e menor Região pilórica – porção terminal Histologia – lâminas MH 111a e MH113 Camada mucosa o Epitélio cilíndrico simples o Células parietais e células principais o Fossetas gástricas o Lâmina basal o Muscular da mucosa Camada submucosa Camada muscular: longitudinal e circular Camada serosa Intestino Delgado No intestino delgado ocorre a parte mais importante da digestão, a absorção da maior parte dos nutrientes. O intestino delgado é um tubo com mais de 6m de comprimento e aproximadamente 4cm de diâmetro e é dividido em 3 regiões: duodeno (+/- 25cm), jejuno (+/- 5m) e íleo (+/- 1,5m). A superfície interna, ou mucosa do intestino delgado, apresenta, além de inúmeros dobramentos maiores, milhões de pequenas dobras (4 a 5 milhões), microvilosidades, cuja função é melhorar a capacidade de absorção (grande superfície de contato). Abaixo das microvilosidades e envolvendo o intestino, existe uma grande quantidade de finíssimos vasos sanguíneos e linfáticos, responsáveis pelo transporte de nutrientes. Mucosa Submucosa Muscular Adventícia Movimentos peristálticos No intestino, as contrações rítmicas e os movimentos peristálticos das paredes musculares, movimentam o alimento, ao mesmo tempo em que este é atacado pela bile, enzimas e outras secreções. Os nutrientes absorvidos pelos vasos sanguíneos do intestino passam ao fígado para serem distribuídos pelo resto do organismo. Duodeno: tem forma de arco, compreende o piloro, que abraça a cabeça do pâncreas. Tem função associada à mistura do quimo (alimento que passa por digestão no estômago) com a bile (produzida no fígado) e com o suco pancreático (secreção exócrina do pâncreas). Histologia do duodeno (MHS 272): Mucosa (ou membrana mucosa) o Vilosidades – projeções altas e delgadas semelhantes a dedos que se estendem até o lúmen. Células absortivas (ou enterócitos) – células colunares simples com microvilosidades (ou borda em escova) para expandir a superfície absortiva. Células caliciformes – secretam muco para a lubrificação. Criptas – glândulas intestinais encontradas na base das vilosidades. Muscular da mucosa – separa as criptas intestinais na mucosa das glândulas de Brunner na submucosa. Submucosa – somente no esôfago e no duodeno a submucosa contém glândulas. o Glândulas de Brunner – secretam muco alcalino. Muscular externa – 2 camadas ortogonais de músculo liso (circular interna e longitudinal externa). Adventícia – tecido conjuntivo frouxo. Jejuno e íleo: O jejuno não tem limite com o íleo. O jejuno-íleo constitui a porção móvel do intestino delgado e está preso à parede do abdome por uma prega abdominal ampla, conhecida como mesentério. Jejuno – função: Quebra de nutrientes. Absorção de nutrientes lipofílicos. Absorção de água Íleo – função: Quebra enzimática de nutrientes. Absorção da vitamina B12, gorduras (especialmente ácidos graxos e glicerol) e sais biliares. Função imunológica (acesso e transferência de antígenos). Vilosidades Mucosa Submucosa Glândulas de Brunner Muscular Histologia do jejuno e íleo (MHS 219, MHS 248, MHS 119, MHS 120): Pregas circulares (ou válvulas de Kerckring) Mucosa: o Vilosidades – células absortivas (enterócitos) e células caliciformes. o Criptas ou glândulas intestinais (Lieberkuhn): células de Paneth e células tronco. o Lâmina própria (vasos linfáticos ou quilíferos) e muscular da mucosa. Submucosa – plexo submucoso (Meissner). Muscular – camada circular e camada longitudinal. Plexo mioentérico (Auerbach). Jejuno Íleo Válvulas de Kerckring Submucosa Muscular Adventícia Muscular Submucosa Mucosa Válvulas de Kerckring Intestino Grosso O intestino grosso tem um importante trabalho na absorção de água (determinando a consistência do bolo fecal). Mede cerca de 1,5m de comprimento. Ele divide-se em: Ceco Cólon ascendente Cólon transversal Cólon descendente Cólon sigmoide Reto Uma parte do ceco é o apêndice vermiforme, com cerca de 8cm de comprimento, cuja posição se altera com frequência. Serve para alojar algumas bactérias e possui função imunológica. A saída do reto se chama ânus, é fechada por um músculo que o rodeia, o esfíncter anal. Flora intestinal: Numerosas bactérias (vários tipos) vivem em simbiose no intestino grosso. Seu trabalho consiste em dissolver os restos alimentícios não assimiláveis, reforçar o movimento intestinal e proteger o organismo contra bactérias estranhas (patogênicas), geradoras de enfermidades. As bactérias produzem as vitaminas K, B12, riboflavina (B2) e timina (base nitrogenada). Reto: Na região final do cólon, a massa fecal se solidifica, transformando- se em fezes. Cerca de 30% da parte sólida das fezes é constituída por bactérias (vivas e mortas) e 70% é constituída por sais, muco, fibras, celulose e outros não digeridos. A cor e estrutura das fezes são devido à presença de pigmentos provenientes da bile. O reto acumula quantidade de fezes suficiente para uma evacuação, a distensão de suas paredes provoca estímulos nervosos que, após percorrerem a medula espinhal, chegam ao cérebro e provocam o desejo de defecar. Se este estímulo fica sem resposta, as paredes do reto relaxam, as fibras nervosas deixam de enviar estímulos ao cérebro e o desejo desaparece. Histologia (MH 123 e MHS 274): PâncreasGlândula digestiva de secreção interna e externa, possui aproximadamente 15cm de comprimento e tem formato triangular. Está localizada transversalmente sobre a parede posterior do abdome, na alça formada pelo duodeno, sob o estômago. Mucosa Submucosa Muscular Camada interna Camada externa Camada externa Camada externa Camada externa Muscular Camada interna Submucosa Mucosa Glândulas endócrinas VS Glândulas exócrinas Enquanto as glândulas endócrinas liberam suas secreções na circulação sanguínea, as exócrinas secretam suas substâncias em outros órgãos ou para o exterior corporal Anatomia: Cabeça (processo uncinado) – se encaixa no quadro duodenal. Corpo Cauda Ductos: pancreático principal e principal acessório o Pancreático principal: início na cauda do pâncreas. Relaciona-se com o Ducto colédoco (formando a Ampola hepatopancreática), com o qual esvazia-se na Papila maior do duodeno. o Pancreático Acessório: com frequência patente. Drena uma parte da cabeça. A secreção externa do órgão é dirigida para o duodeno pelos canais de Wirsung (ducto pancreático principal) e de Santorini (ducto pancreático acessório). Tanto o suco pancreático, quanto a bile, chegam ao duodeno através da Ampola de Vater (ou hepatopancreática – formada pelo ducto de Wirsung e pelo ducto colédoco). Histologia (MH 131, MH 132, MH 211, MH 133): Pâncreas exócrino: secreta enzimas digestivas, reunidas em estruturas denominadas ácinos. Os ácinos pancreáticos estão ligados através de finos condutos, por onde sua secreção é levada até um condutor maior, que desemboca no duodeno, durante a digestão. – Suco pancreático. Pâncreas endócrino: secreta os hormônios insulina e glucagon, reunidos em estruturas denominadas Ilhotas de Langerhans, cujas células Beta secretam a insulina e as células Alfa secretam o glucagon. Os hormônios produzidos nas Ilhotas de Langerhans caem diretamente nos vasos sanguíneos pancreáticos. Suco pancreático: fluido claro produzido pelo pâncreas, contém cerca de 98,7% de água e 1,3% de componentes sólidos. É rico em bicarbonato de sódio, que Ilhotas de Langerhans Ácinos Insulina e Glucagon A regulação da glicemia no organismo depende basicamente de dois hormônios, o glucagon e a insulina. A ação do glucagon é estimular a produção de glicose pelo fígado, e a da insulina é bloquear essa produção, além de aumentar a captação da glicose pelos tecidos periféricos insulino-sensíveis. Com isso, eles promovem o ajuste, minuto a minuto, da homeostasia da glicose. misturado ao quimo, neutraliza a acidez. Além disso contém as seguintes enzimas: Tripsinogênio: enzima inativa que em contato com a enzima enteroquinase é convertida em tripsina, fortemente proteolítica, capaz de quebrar as proteínas em fragmentos polipeptídicos (proteoses e peptonas). Quimotripsinogênio: enzima inativa que após ser secretada e em contato no intestino com a tripsina é convertida em quimotripsina (também atua na quebra de proteínas). Carboxipeptidase: hidrolisa os polipeptídios em peptídeos menores e aminoácidos. Esta enzima ataca principalmente ligações peptídicas próximas de um aminoácido terminal. Amilase pancreática: enzima lipolítica, potencializada por inúmeras substâncias: sais biliares, íons de cálcio e certos peptídeos (atua sobre os carboidratos). Colipase: desbloqueia a ação da lipase pancreática, a qual atua na quebra de gorduras (lipídeos). Fígado É o maior órgão interno, possuindo extrema importância; víscera mais volumosa (pesa cerca de 1,5 kg no homem adulto e entre 1,2 e 1,4 kg na mulher adulta); tem a cor vermelho-amarronzada. Está situado no quadrante superior direito da cavidade abdominal. As células do fígado recebem o nome de hepatócitos ou células hepáticas. Funções: Produzir e secretar a bile, líquido que atua no emulsionamento das gorduras ingeridas, facilitando a ação da lipase. Remover moléculas de glicose no sangue, reunindo-as quimicamente para formar glicogênio (que será armazenado) – nos momentos de necessidade, o glicogênio é reconvertido em moléculas de glicose, que serão relançadas na circulação. Armazenar ferro e certas vitaminas e suas células. Sintetizar diversas proteínas presentes no sangue de fatores imunológicos e de coagulação e de substâncias transportadoras de oxigênio e gorduras. Degradar álcool e outras substâncias tóxicas, auxiliando na desintoxicação do organismo. Destruir hemácias (glóbulos vermelhos) velhas ou anormais, transformando sua hemoglobina em bilirrubina, pigmento castanho-esverdeado presente na bile. Tecido hepático: É possível perder cerca de 75% deste tecido (doença, intervenção cirúrgica), sem que ele pare de funcionar. O tecido hepático é constituído por formações diminutas que recebem o nome de lobos, compostos por colunas de células hepáticas ou hepatócitos, rodeadas por canais diminutos (canalíticos), pelos quais passa a bílis segregada pelos hepatócitos. Estes canais se unem para formar o ducto hepático que, junto com o ducto procedente da vesícula biliar, forma o ducto comum da bílis, que descarrega seu conteúdo no duodeno. As células hepáticas ajudam o sangue a assimilar as substâncias nutritivas e a excretar os materiais residuais e as toxinas, bem como esteroides, estrógenos e outros hormônios. O fígado é um órgão muito versátil. Armazena glicogênio, ferro, cobre e vitaminas. Produz carboidratos a partir de lipídeos ou proteínas, e lipídeos a partir de carboidratos ou proteínas. Sintetiza também o colesterol e purifica muitos fármacos e muitas outras substâncias, como as enzimas. Bile: Solução amarelada e esverdeada, formada por: água, sais biliares, pigmentos biliares, lectina e colesterol. Não contém enzimas digestivas, mas é decisiva para a digestão adequada de gordura devido a sua eficiente ação emulsificante. Os sais biliares emulsionam os lipídeos aumentando a sua superfície, facilitando a ação das lipases e a absorção dos produtos finais da digestão lipídica. A absorção das vitaminas lipossolúveis e caroteno também depende da presença da bile. Anatomia: Faces o Diafragmática o Visceral Lobos o Direto e esquerdo o Caudado e quadrado Impressões o Gástrica o Renal o Duodenal o Cólica Ligamentos o Falciforme o Coronário o Redondo Porta hepática Pedículo hepático: ductos biliares, artéria hepática própria e veia porta Ductos biliares: o Ductos hepáticos direito e esquerdo o Ducto hepático comum o Ducto cístico o Ducto colédoco Histologia (Lâminas MH 126b e MH 127): o Lóbulos hepáticos: hepatócitos, trama reticular, capilares sinusoides. o Tríade portal microscópica: arteríola, vênula, ducto biliar. Vesícula Biliar É um saco membranoso, em forma de pera, e é um reservatório alongado, situado na face inferior do fígado (lobo direito). É um órgão muscular em que se acumula a bile no intervalo das digestões (até 50 cm3) – a bile, produzida no fígado, passa pela vesícula biliar através de um pequeno tubo chamado ducto cístico. Os tecidos que constituem as paredes musculares da vesícula biliar concentram a bile, absorvendo grande parte da sua água e mantêm-na recolhida até o início do processo de digestão. Quando estimulada, a vesícula biliar contrai-se e manda a bile concentrada através do ducto biliar até o intestino delgado, auxiliando a digestão. A afecção mais frequente da vesícula biliar é a presença de cálculos que ocorrem devido à existência de quantidades excessivas de cálcio e colesterol na bile. Histologia (lâmina MH 130a): Hormônios Durante a digestão ocorre a formação de certos hormônios: Hormônio Produtor Alvo Função Gastrina Estômago Estômago Estimula a produção de suco gástrico (hormônio da fome).Secretina Intestino Pâncreas Estimula a liberação de bicarbonato. Colecistoquinina Intestino Pâncreas e vesícula Estimula a liberação da bile pela vesícula e a liberação de enzimas pelo pâncreas. Enterogastrona Intestino Estômago Inibe o peristaltismo estomacal. Metabolismo é o conjunto das reações químicas que ocorrem num organismo vivo com o fim de promover a satisfação de necessidades estruturais e energéticas. Funções: Obter energia química pela degradação de nutrientes ricos em energia oriundos do ambiente. Converter as moléculas dos nutrientes em unidades fundamentais precursoras das macromoléculas celulares. Reunir e organizar estas unidades fundamentais em proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes celulares. Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às funções especializadas das células. O catabolismo é a fase degradativa do metabolismo; nela, as moléculas orgânicas nutrientes, carboidratos, lipídios e proteínas provenientes do ambiente ou dos reservatórios de nutrientes da própria célula são degradados por reações consecutivas em produtos finais menores e mais simples. O anabolismo é uma fase sintetizante do metabolismo. É nele que as unidades fundamentais são reunidas para formar as macromoléculas componentes das células, como as proteínas, DNA etc. Para ocorrer essas duas "fases" do metabolismo, é necessário um trânsito acentuado de energia. No catabolismo, por haver a "quebra" de moléculas, há a liberação de energia; por outro lado, o anabolismo é uma fase de síntese, necessitando de energia para sua ocorrência. Metabolismo basal: Mínimo de energia necessária para regular a fisiologia normal de um organismo. Taxa metabólica basal = quantidade de energia necessária para a manutenção dos processos vitais básicos (trabalho osmótico, bombeamento do sangue, respiração, atividade do sistema nervoso, etc.). Nutrientes São todas as substâncias químicas que fazem parte dos alimentos e que são absorvidas pelo organismo, sendo indispensáveis para o seu funcionamento. Também pode-se dizer que os nutrientes são os produtos dos alimentos depois de degradados. Assim, os alimentos são digeridos para que os nutrientes sejam absorvidos (processo pelo qual os nutrientes chegam ao intestino e, daí, passam para o sangue, agindo sobre o organismo). A caloria é a unidade de calor usada na Nutrição. Esta unidade de calor é a medida de energia liberada a partir da “queima” (digestão) do alimento e que é então utilizada pelo corpo. Cada nutriente fornece diferentes quantidades de energia (caloria). Quanto maior for a variedade de nutrientes que um alimento tiver, maior será o seu valor nutricional (equilíbrio entre qualidade e quantidade). Assim, os alimentos são divididos em grupos, pelas semelhanças que apresentam, sendo uma delas a concentração de nutrientes. Macronutrientes: São os nutrientes dos quais o organismo precisa em grandes quantidades e que são amplamente encontrados nos alimentos. São especificamente os carboidratos, as gorduras e as proteínas. Carboidratos: São nutrientes que fornecem energia para o organismo. A ingestão de carboidratos evita que as proteínas dos tecidos sejam usadas para o fornecimento de energia. Quando isso ocorre, há comprometimento do crescimento e reparo dos tecidos, que são as funções importantes das proteínas. Os carboidratos podem ser simples ou complexos. Os simples são moléculas menores de carboidratos e estão presentes em alimentos como o açúcar e o mel. Podem também ser resultados da digestão dos carboidratos complexos. Os carboidratos complexos são moléculas maiores, que levam mais tempo para serem absorvidas, já que, antes disso, precisam ser transformadas em carboidratos simples. Estão presentes nos pães, arroz, milho e massas. (Energéticos) Lipídeos (colesterol e gordura): São os principais fornecedores de energia, além dos carboidratos. Também são responsáveis por proteger os órgãos contra lesões, manter a temperatura do corpo, ajudar na absorção de algumas vitaminas (A, D, E, K) e produzir uma sensação de saciedade depois das refeições. (Energéticos) Proteínas: São componentes necessários para o crescimento, construção e reparação dos tecidos do corpo. Elas entram na constituição de qualquer célula, sejam células nervosas no cérebro, células sanguíneas (hemácias), células dos músculos, coração, fígado, das glândulas produtoras de hormônio ou quaisquer outras. As proteínas ainda fazem parte da composição dos anticorpos do sistema imunológico corporal, participam ativamente de inúmeros processos metabólicos e de muitas outras funções do corpo. Quando necessário, as proteínas são convertidas em glicose para fornecer energia. (Construtores) Micronutrientes: Ao contrário dos macronutrientes, existem nutrientes que não precisamos absorver em grandes quantidades, embora eles sejam muito importantes para o bom funcionamento do organismo. São os micronutrientes, encontrados nos alimentos em concentrações pequenas. Existem dois tipos de micronutrientes: as vitaminas e os minerais. Vitaminas: Podem ser encontradas nas frutas, vegetais e em alimentos de origem animal. Elas são importantes na regulação das funções do nosso organismo, ou seja, são indispensáveis para o seu bom funcionamento, contribuindo para o fortalecimento do corpo e evitando gripes frequentes e outras doenças. Por isso, são essenciais para ajudar as proteínas a construir e/ou manter os tecidos e os processos metabólicos. O organismo precisa de quantidades muito pequenas de vitaminas para realizar as suas funções vitais. (Reguladores) Minerais: Podem ser encontrados nos alimentos de origem animal e vegetal. As melhores fontes alimentares são aquelas nas quais os minerais estão presentes em maior quantidade e são melhor absorvidos pelo organismo, ou seja, quando são melhor aproveitados. Os minerais são indispensáveis para regular as funções do nosso organismo e compor a estrutura dos ossos e dentes. O cálcio é o principal responsável por essa função e pode ser encontrado em maior quantidade nos leites e derivados. Como ocorre com as vitaminas, a suplementação de minerais geralmente não é importante, já que a maioria deles está disponível nos alimentos e na água (rica em flúor, importante para a saúde dos dentes). Para garantir uma quantidade adequada de todas os minerais, portanto, deve-se ter uma alimentação balanceada. (Reguladores) Pirâmide alimentar: A dieta é dividida em seis refeições, e o valor energético total (VET), distribuído em café da manhã (25%), lanche da manhã (5%), almoço (35%), lanche da tarde (5%), jantar (25%) e lanche da noite (5%) (Tabela 1.2) com distribuição dos macronutrientes (proteínas, carboidratos e lipídios) em função do VET da dieta de 2.000 kcal. Carboidratos Os carboidratos (glicídios ou sacarídeos) são as principais fontes alimentares para produção de energia, além de exercerem inúmeras funções estruturais e metabólicas nos organismos vivos. São substâncias que contém carbono, hidrogênio e oxigênio ([CH20]n, onde n é maior ou igual a 3) e ocorrem como compostos simples e complexos. São classificados como: monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos de acordo com o número de unidades de açúcares simples que contém. Os carboidratos ligados a outros compostos são denominados glicoconjugados (proteínas e lipídeos ligados covalentemente aos carboidratos) e estão distribuídos em todos os seres vivos, principalmente nos eucariontes. Alguns carboidratos (ribose e desoxirribose) fazem parte da estrutura dos nucleotídeos e dos ácidos nucleicos. Os carboidratos também participam de vários processos biológicos como a transdução de sinal, interações célula-célula e endocitose, que envolvem tanto os glicoconjugados (como as glicoproteínas e os glicolipídios) ou as moléculas de carboidratoslivres. Monossacarídeos: São as unidades básicas do carboidrato – açúcares simples. Glicose Frutose Galactose Dissacarídeos: São glicosídeos compostos por 2 monossacarídeos. Maltose (glicose + glicose) Sacarose (glicose + frutose) Lactose (glicose + galactose) Oligossacarídeos: polímeros relativamente pequenos, com 3 a 10 monossacarídeos. Polissacarídeos (glicanos): formados por longas cadeias de unidades de monossacarídeos unidas entre si por ligações glicosídicas (mais de 10 monossacarídeos). São classificados em: Homopolissacarídeos (homoglicanos): contém apenas 1 tipo de monossacarídeo. Exemplos: amido, glicogênio, celulose, quitina. Heteropolissacarídeos (heteroglicanos):contém 2 ou mais tipos diferentes de monossacarídeos. Exemplos: glicosaminoglicanos e peptídeosglicanos. Digestão e Absorção Digestão: Processo pelo qual as moléculas ingeridas podem ser absorvidas pelas células endoteliais do trato gastrointestinal. Absorção: É a passagem das moléculas do trato gastrointestinal para a corrente sanguínea. A primeira enzima a agir sobre os glicídios é a amilase salivar, que atua sobre o amido, transformando-o em maltose (como os alimentos permanecem por pouco tempo na boca, a digestão ali é reduzida). No momento em que o bolo alimentar entra no estômago, a amilase salivar é inativada pelo meio ácido (HCL), embora a digestão continue se processando no interior do bolo, até que este seja atingido pelo meio ácido. No intestino delgado é onde se faz mais intensamente a digestão pela ação de enzimas específicas (Amilase pancreática, Sacarase, Maltase e Lactase). Os carboidratos são absorvidos no intestino delgado e levados ao fígado, por meio da circulação sanguínea na forma de monossacarídeos, principalmente glicose (a frutose e a galactose são convertidas em glicose no fígado) – sistema porta-hepático. OBS.: Após a absorção a glicose aumenta e as células beta das ilhotas pancreáticas secretam insulina, que estimula a captação de glicose, principalmente pelos tecidos adiposo e muscular. OBS.: A absorção da glicose usa o transportador por simporte SGLT Na+ - glicose e o transportador GLUT2. A frutose usa os transportadores GLUT5 e GLUT2. (GLUT = proteínas). Os carboidratos chegam ao fígado através de vasos que se conectam, do intestino delgado, estômago e baço, desembocando na veia porta, a qual se liga diretamente ao fígado. Após a metabolização dos nutrientes, a glicose cai novamente na corrente sanguínea. Vias metabólicas Existem algumas vias metabólicas que são essenciais para a obtenção de reserva energética, são elas: Glicólise (aeróbia e anaeróbia) Via das pentoses-fosfato Glicogênese Glicogenólise Gliconeogênese Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa (Cadeia respiratória) Glicólise: Consiste na oxidação da molécula de glicose formando duas moléculas de ATP e duas moléculas de Ácido Pirúvico. Acontecendo no hialoplasma (citosol), é um processo de catabolismo, anaeróbio e aeróbio. Ocorre uma sequência de 10 reações e duas fases: preparatória (compreendem 5 reações nas quais a glicose é fosforilada por dois ATP e convertida em duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato) e de pagamento (as duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato são oxidadas pelo NAD+ e fosforiladas em reação que emprega o fosfato inorgânico. O resultado líquido do processo total de glicólise é a formação de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvato, às custas de uma molécula de glicose). Em organismos e tecidos aeróbios, em condições aeróbias, o Piruvato é oxidado (com perda do grupo carboxílico) originando o grupo Acetil-CoA que depois é oxidado a CO2 durante o Ciclo de Krebs. Em organismos e tecidos em condições de pouco oxigênio ou Veia porta hepática Formada pela fusão da veia esplênica e da veia mesentérica superior. As veias que contribuem para a veia esplênica incluem a veia mesentérica inferior e seus ramos, as veias pancreáticas, a veia gastroepiplóica esquerda e as veias gástricas curtas. *Em atividades físicas de longa duração, por exemplo, o suprimento de oxigênio nem sempre é suficiente. O organismo busca energia em fontes alternativas, produzindo o lactato. O acúmulo desta substância nos músculos pode gerar uma hiperacidez que causa a dor e desconforto logo após o exercício físico. em condições anaeróbias, o Piruvato é reduzido a Lactato* ou convertido a Etanol + CO2. Via das pentoses-fosfato: É um dos três possíveis destinos que a glicose-6-fosfato pode seguir, além da via glicolítica e a gliconeogênese. Ao final do processo tem-se a formação da ribose-5-fosfato e NADPH (forma reduzida da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato). Além desses dois importantes compostos, também se tem a produção de vários de açúcares fosforilados com número variáveis de átomos de carbono. Nesta via, a energia derivada da oxidação da glicose é armazenada sob a forma de NADPH e não de ATP, como ocorre na glicólise. A ribose-5- fosfato é a pentose constituinte dos nucleotídeos que vão compor os ácidos nucleicos, e de muitas coenzimas como o ATP, NADH, FADH2 e coenzima A. O NADPH atua como coenzima doadora de hidrogênio em sínteses redutoras e em reações para proteção contra compostos oxidantes. A via das pentoses é importante para regenerar o equivalente redutor NADPH, o qual é oxidado em várias reações de síntese permitindo a redução do substrato (função contrária à da coenzima NAD+). Assim como a via glicolítica, a via das pentoses ocorre no citosol da célula. Essas vias, apesar de possuírem funções diferentes, compartilham alguns intermediários, como a glicose-6-fosfato, frutose-6fosfato e gliceroaldeído-3- fosfato. Fase oxidativa: A etapa oxidativa é catalisada por desidrogenases específicas, na presença de NADP+, que levam à conversão de glicose-6-fosfato em ribulose-5-fosfato e CO2. A conversão de NADP+ a NADPH é irreversível graças à reação catalisada pela enzima lactonase. Inicialmente, a glicose-6-fosfato vai à 6-fosfogluconato pela reação catalisada pela glicose-6-fosfato desidrogenase, já havendo a formação de NADPH. Posteriormente, pela ação da enzima 6-fosfogluconato desidrogenase, tem-se a formação de rubulose-5-fosfato e mais uma molécula de NADPH, a qual entra na etapa não oxidativa. Glicose 6-fosfato + 2 NADP+ + H2O Ribulose 5-fosfato + 2 NADPH + 2 H+ + CO2 Fase não-oxidativa: Nesta etapa, a partir da ribulose-5-fosfato, ocorre a formação de ribose- 5- fosfato por ação de uma isomerase, ou formação da xilulose-5-fsofato por ação de uma epimerase. Três moléculas de ribulose-5-fosfato são necessárias para esta etapa: duas moléculas darão origem à xilulose-5- fosfato e a outra formará a ribose-5-fosfato. A ribose-5-fosfato formada poderá formar DNA ou RNA, ou reagir com uma das xiluloses, via enzima transcetolase, formando duas moléculas distintas: gliceraldeido-3-fosfato e sedoheptulose-7-fosfato. Ambas as moléculas formadas, por meio da transaldolase, podem reagir e formar frutose-6-fosfato e eri- trose-4-fosfato. Esta última é convertida a frutose-6- fosfato ao reagir com a outra molécula xilulose. Todas as reações desta etapa são reversíveis, permitindo a livre interconversão de açúcares diferentes. Como mencionado, na via das pentoses tem-se a formação de compostos comuns à glicólise, como a glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato e gliceroaldeído-3-fosfato. O compartilhamento de compostos é a reversibilidade das reações da etapa não oxidativa dão grande flexibilidade à tais vias que conversam entre si. Sendo assim, quando há aumento da demanda de NADPH, este pode ser constantemente produzido sem o acúmulo de ribulose-5-fosfato, já que este pode ser convertido a gliceroaldeído-3-fosfato e frutose-6- fosfato, os quais serão consumidos pela glicólise. Ao mesmo tempo que os mesmos intermediários mencionadospodem originar ribose-5-fsofato para a síntese de nucleotídeos. A atividade da via das pentoses varia de acordo com o tecido, ocorrendo de forma mais intensa naqueles com grande formação de ácidos graxos como fígado e tecido adiposo. A utilização da glicose-6-fosfato pela via das pentoses ou pela glicólise depende das relações ATP/ADP e NADPH/NADP existentes nas células. Basicamente, quando a carga energética celular está alta, o excesso de glicose-6-fosfato no citoplasma da célula, favorece a via das pentoses. Sendo assim, quando a relação ATP/ADP é baixa e a relação NADPH/NADP é alta, a glicose tenderá a ser degrada na via glicolítica (produzindo ATP) e a síntese de ácidos graxos será inibida, assim como a via das pentoses. Por outro lado, quando a relação ATP/ADP é alta e a NADPH/NADP é baixa, a via glicolítica ficará inibida enquanto a via de formação de ácidos graxos é favorecida, havendo maior consumo de NADPH, impedindo que este iniba as desidrogenases. A via das pentoses também é estimulada quando a glicemia está alta. Altos níveis de insulina aumenta a permeabilidade da glicose no tecido adiposo e, no fígado, intensifica a síntese de glicoquinase. Essas condições propiciam a síntese de ácido graxos, também estimulada pela insulina. As etapas oxidativa e não-oxidativa da via das pentoses podem ser reguladas separadamente, como por exemplo: Em situações em que há necessidade tanto de NADPH quanto de ribose-5-fosfato, predomina-se a etapa oxidativa da via. Em alguns tecidos como no músculo, que não se encarregam de vias redutoras embora necessitem de ribose-5-fosfato para a síntese de nucleotídeos, pode ocorrer da necessidade de ribose-5- fosfato estar maior que a de NADPH. Nesse caso, a etapa oxidativa não é acionada, e a ribose-5-fosfato é obtida pela glicólise a partir da frutose-6-fosfato e gliceroaldeído-3-fosfato. Em tecidos com alta produção de ácido graxo, por outro lado, a demanda de NADPH pode estar maior do que a de ribose-5- fosfato, de modo que esta, obtida na etapa oxidativa, é convertida a gliceroaldeído-3-fosfato e frutose-6-fosfato na etapa não-oxidativa. A frutose-6-fosfato pode retornar à via das pentoses quando convertida à glicose-6-fosfato, enquanto o gliceroaldeído- 3-fosfato pode originar glicerol-3-fosfato, utilizado na estratificação de ácidos graxos e formação de triacilgliceróis. Seu excedente é, então, conduzido para a via glicolítica. Glicogênese: Quando a glicose livre está em excesso, esta é convertida em glicogênio como forma de estoque em um conjunto de reações denominada glicogênese. Esse processo corre em todos os tecidos animais, mas é proeminente no fígado (10%) e músculos (2%). O músculo armazena apenas para o consumo próprio e só o utiliza durante o exercício, quando há necessidade de energia rápida. Já o fígado é o reservatório de glicose para outros tecidos quando não há glicose disponível. O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição. De forma geral, a síntese do glicogênio consiste na repetida adição de resíduos de glicose às extremidades de um núcleo de glicogênio, formando assim um nucleotídeo de açúcar. Este é vantajoso por garantir a irreversibilidade da reação, contribui para a atividade catalítica, além de facilitar seu armazenamento. O ponto de início é a glicose-6-fosfato que pode ser derivada da glicose livre pela ação da glicoquinase (no fígado) ou pela ação da hexoquinase I e II (no músculo). No entanto, grande parte da glicose ingerida durante as refeições toma um outro rumo para a formação do glicogênio. Inicialmente, é captada pelos eritrócitos e convertida à Glicogenoses Glicogenoses é o nome dado às doenças hereditárias causadas por deficiência no armazenamento de glicogênio. Vários tipos de glicogenoses são conhecidas. A chamada glicogenose do tipo Ia, descrita pelo casal Cori, é causada por deficiência na enzima glicose-6-fosfatase, de modo que a glicose 6 fosfato não é convertida em glicose, impossibilitando sua saída da célula. O quadro é caracterizado por hepatomegalia, hipoglicemia entre as refeições, ausência de hiperglicemia mesmo na presença de epinefrina ou glucagon, além de crises convulsivas. Por outro lado, o tipo Ib de glicogenose é causado pela deficiência no transportador de glicose do retículo endoplasmático, de modo que a glicose 6 fosfato consegue ser convertida à glicose, mas esta fica aprisionada no retículo. lactato, este é então captado pelo fígado e convertido em glicose-6- fosfato pela via gliconeogênica. Glicogenólise: É o processo de degradação do glicogênio, para que o mesmo seja reduzido à glicose. Ocorre a nível hepático e muscular. No fígado, sua degradação visa manter a glicemia durante o estado de jejum pelo transporte da glicose livre ao sangue. Já no músculo, a quebra do glicogênio visa fornecer glicose, e, portanto, energia, para abastecer as fibras musculares, possibilitando a contração muscular quando a demanda energética ultrapassa o aporte de oxigênio. A glicogenólise consiste na sucessiva remoção de resíduos de glicose, a partir da extremidade não redutora da molécula. Esse processo conta com a atuação de três principais enzimas: Glicogênio fosforilase Enzima desramificadora Fosfoglicomutase Isto acontece em momentos que o corpo carece por energia (geralmente no jejum). Exemplo: Atividade física - Primeiros estoques de glicogênio muscular são logo recrutados. O hormônio sinalizador é o glucagon, o qual atua na conversão de ATP na glicogenólise, com imediata produção e liberação de glicose pelo fígado. Gliconeogênese: É o processo de formação de novas moléculas de glicose a partir de moléculas menores, como precursores não-glicídicos (lactato, piruvato, glicerol, cadeias carbonadas). Entre as refeições, os teores adequados de glicose sanguínea são mantidos pela hidrólise do glicogênio hepático. Quando o fígado esgota seu suprimento de glicogênio (exemplo, jejum prolongado ou exercício vigoroso), a gliconeogênese fornece a quantidade apropriada de glicose para o organismo. Considerando o piruvato como ponto inicial da gliconeogênese, as reações podem ser comparadas com as da via glicolítica, porém, no sentido inverso. Muitas das enzimas e intermediários são idênticos. Sete reações são reversíveis, no entanto, três são irreversíveis e devem ser contornadas por meio de outras reações catalisadas por enzimas diferentes. Ciclo de Krebs: O Ciclo do ácido Cítrico, também chamado Ciclo de Krebs, corresponde à segunda etapa da via de oxidação da glicose, ocorrendo na mitocôndria após a formação do piruvato pela via glicolítica. Este Ciclo não é importante somente para vias catabólicas de obtenção de energia, mas apresenta também um papel anabólico pela formação de intermediários empregados como precursores biossintéticos de várias substâncias. O complexo enzimático da piruvato desidrogenase, composto por três enzimas e cinco coenzimas, está localizado na mitocôndria das células eucariotas. Uma série de intermediários químicos permanece ligados à superfície das enzimas à medida que o substrato é transformado em seu produto. O complexo da piruvato desidrogenase resulta num processo irreversível de descarboxilação oxidativa que atua sobre o piruvato formando a molécula inicial do Ciclo de Krebs: Acetil-Coa. Para dar início ao Ciclo faz-se necessária a formação da molécula de Acetil-CoA. Esta é proveniente da remoção do grupo carboxila na forma de CO2 do piruvato, vindo da via glicolítica, de forma que os dois carbonos remanescentes na molécula se tornam o grupo acetil do acetil- CoA. Essa reação ocorre com a redução de um NAD+, a molécula aceptora de elétrons. O Ciclo do ÁcidoCítrico conta com oito reações, sendo que quatro delas ocorrem com a liberação de energia que é armazenada na forma de NADH e FADH2. A última das reações do Ciclo do Ácido Cítrico culmina na formação do produto com o qual o ciclo se iniciou: o oxaloacetato. Dessa forma, a regeneração deste intermediário permite sua reação com uma nova molécula de Acetil-CoA, dando continuidade ao Ciclo. Em uma única volta do ciclo são gerados: 2 moléculas de CO2. 3 moléculas de NADH. 1 molécula de FADH2. 1 molécula de ATP. Os valores acima são para uma volta do ciclo, correspondendo a 1 molécula de Acetil-CoA. No entanto, cada glicose produz 2 moléculas de Acetil-Coa, dessa forma, esses valores devem ser multiplicados por 2, para se obter o rendimento por glicose. Etapas do Ciclo de Krebs 1. O Acetil-CoA transfere seu grupo acetil para o oxaloacetato (composto por quatro carbonos) formando o citrato por ação da enzima citrato sintase. A Coenzima A, deixada livre após a reação, pode ser reciclada em outras reações inclusive em outra descarboxilação do piruvato para formar Acetil-CoA. 2. O citrato é transformado em isocitrato, também composto por seis carbonos. 3. O isocitrato é desidrogenado, ocorrendo a liberação de CO2 e a formação de um composto com cinco carbonos chamado α cetoglutarato. Esta reação ocorre graças a enzima isocitrato desidrogenase que utiliza NAD+ para aceptar elétrons. Outra forma desta mesma enzima pode ser encontrada tanto na matriz mitocondrial quanto no citosol, sendo, no entanto, dependente de NADP. Sua função é importante para a regeneração da forma reduzida no NADPH utilizado em reações anabólicas. 4. Mais um CO2 é liberado da molécula do α cetoglutarato, formando o succinil-CoA pela ação do complexo enzimático α cetoglutarato desidrogenase. O elétron liberado é aceptado pelo NAD+ e a energia de oxidação do α cetoglutarato é conservada pela formação de uma ligação tio éster do succinil-CoA. 5. A ligação de alta energia da molécula de succinil-CoA é rompida, formando o succinato, e a energia liberada é empregada na formação de um GTP (guanosina trifosfato) a partir de GDP (guanosina difosfato) e fosfato inorgânico. O GTP tem o mesmo nível energético do ATP, logo, a formação de GTP equivale à formação de ATP, já que o GTP pode transferir seu grupo fosfato ao ADP. 6. O succinato formado é oxidado a fumarato pela enzima succinato desidrogenase cujo grupo prostético FAD é reduzido a FADH2. 7. O fumarato é, então, hidratado na reação catalisada pela enzima fumarase originando o malato. 8. Por fim, o malato é oxidado a oxaloacetato por ação da enzima malato desidrogenase ligada ao NAD. Fosforilação oxidativa: Após o Ciclo de Krebs, este é um processo metabólico de síntese do ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória. Ocorrendo nas cristas mitocondriais, é um sistema de transferência de elétrons provenientes do NADH e FADH2 (estas coenzimas são carreadoras do O2, o qual serve como aceptor de H+). Durante o fluxo de elétrons, há liberação suficiente de energia livre para a síntese de ATP nos sítios de fosforilação oxidativa. Neste fluxo, os elétrons são passados de molécula para molécula nos citocromos presentes nas cristas mitocondriais. Estes “pulam” de um citocromo para outro até chegar no O2 e fazer a liberação de energia convertida em ATP. Neste processo, o NADH se liga ao complexo I e transfere seus elétrons para este complexo, iniciando a cadeia de transporte de elétrons. Este complexo é um canal de prótons e bombeia 4 prótons para o espaço intermembranar e transfere elétrons para a ubiquinona (uma proteína inserida na membrana). A ubiniquona transfere os elétrons para o complexo III (bomba de prótons), que bombeia mais 2 prótons para o espaço intermembranar. Os elétrons são transportados pelo complexo III até o citocromo C (que só transfere elétrons) e deste para o complexo IV que além de ser uma bomba de prótons (bombeia 4 prótons) transfere elétrons para o oxigênio reduzindo-o até H2O. Desta maneira, a cada um NADH que inicia esta via, 10 prótons são bombeados para o espaço intermembranar. O FADH2 possui afinidade ao complexo II, que não é uma bomba de prótons, transfere seus elétrons para a ubiquinona e daí em diante tudo se repete. O FADH2 é responsável pelo bombeamento de 6 prótons para o espaço intermembranar. Estes prótons retornam através da ATP síntase e são responsáveis pela maior síntese de ATP que acontece na mitocôndria. As três etapas da fosforilação oxidativa: 1. Cadeia de transporte de elétrons 2. Gradiente de prótons 3. Síntese de ATP O processo de fosforilação oxidativa produz, por molécula de glicose, 30-32 ATP. (2 ATP vêm da glicólise e 2 ATP vêm do Ciclo de Krebs). Utilização do glicogênio hepático e muscular Uma vez que todos os nutrientes de uma refeição tenham sido digeridos, absorvidos e distribuídos para várias células, a concentração de glicose no plasma começa a cair. Isso é o sinal para o corpo mudar o metabolismo do estado alimentado (absortivo) para o estado de jejum (pós-absortivo). O metabolismo está sob o controle predominante de hormônios, os quais têm o objetivo de manter a homeostasia da concentração de glicose no sangue e, por consequência, a oferta da mesma como fonte de energia para o encéfalo e os neurônios. A homeostasia da glicose é mantida por meio do catabolismo de conversão de glicogênio, proteínas e gorduras em intermediários que podem ser utilizados para a produção de glicose ou de ATP. Utilizar proteínas e gorduras para a síntese de ATP poupa a glicose plasmática para ser utilizada pelo encéfalo. Conversão do glicogênio em glicose: A fonte mais fácil de obtenção de glicose da homeostasia da glicose plasmática é pelo estoque de glicogênio do organismo, predominantemente localizado no fígado. O glicogênio hepático é capaz de suprir a demanda por glicose por cerca de 4 a 5 horas. Na glicogenólise, o glicogênio é quebrado em glicose ou em glicose-6-fosfato. A maior parte do glicogênio é convertida à glicose- 6-fosfato em uma reação que separa a molécula de glicose do polímero de glicogênio, que ocorre com o auxílio de fosfatos inorgânicos obtidos no citosol. Somente cerca de 10% dos estoques de glicogênio são hidrolisados a moléculas de glicose pura. No estado de jejum, o glicogênio do músculo esquelético pode ser metabolizado em glicose, mas não diretamente. As células musculares, como a maioria das outras células, não possuem a enzima que produz glicose a partir da glicose-6- fosfato. Como resultado, a glicose-6-fosfato produzida a partir da glicogenólise no músculo esquelético é metabolizada a piruvato (condições aeróbias) ou a lactato (condições anaeróbias). O piruvato e o lactato são, então, transportados para o fígado, que os usa para produzir glicose via gliconeogênese. Reservas de substratos energéticos do corpo: O corpo humano carrega suprimentos de substratos energéticos, os quais são leves em peso, grandes em quantidade e prontamente convertidos em substância oxidáveis. A principal reserva de substratos energéticos do corpo são as gorduras, as quais se localizam no tecido adiposo. Porém além dos lipídeos, o corpo possui outras reservas importantes (embora muito menores), de carboidratos na forma de glicogênio localizado principalmente no fígado e nos músculos – o glicogênio consiste em resíduos de glicose unidos para formar um polissacarídeo grande, ramificado. A proteína corporal, particularmente aa das grandes massas musculares, também serve, em alguma extensão, como reserva de substratos energéticos quando o corpo está em jejum. Gordura: A principal reserva de substratos energéticos do corpo é o triacilglicerol adiposo (triglicerídeo), lipídeo comumente conhecido como gordura. Duas características fazem do triacilglicerol adiposo uma reserva de substratos energéticosmuito eficiente: o fato de conter mais calorias/grama do que o carboidrato ou proteína (9 kcal/g VS 4 kcal/g) e o fato de que tecidos adiposos não contém muita água (contém cerca de 15% de água, ao passo que tecidos, como os músculos, contém cerca de 80%). Exemplo: um homem de 70 kg tem aproximadamente 15 kg armazenados como triacilglicerol, o que corresponde a cerca de 85% de suas calorias totais armazenadas e possui cerca de 18 kg de tecido adiposo. Glicogênio: As reservas de glicogênio no fígado, no músculo e em outras células são relativamente pequenas em quantidade, no entanto são importantes. O glicogênio hepático é utilizado para manter níveis de glicose sanguínea entre as refeições – ou seja, o tamanho da reserva varia durante o dia. O glicogênio muscular fornece energia para a contração muscular durante o exercício. Quase todas as células, incluindo neurônios, mantém um pequeno suprimento de emergência de glicose como glicogênio. Exemplo: um homem de 70 kg pode ter 200g ou mais de glicogênio hepático após uma refeição, mas apenas 80g após uma noite de jejum. Em repouso, o homem de 70 kg possui aproximadamente 150g de glicogênio muscular. Proteína: As proteínas têm muitos papeis importantes no corpo – diferentes da gordura e do glicogênio, elas não são apenas uma reserva de substratos energéticos. A proteína muscular é essencial para o movimento corporal. Outras proteínas funcionam como enzimas (catalisadores de reações bioquímicas) ou como componentes estruturais de células e tecidos. Apenas uma quantidade limitada de proteína corporal pode ser degradada, antes que as funções corporais sejam comprometidas. Exemplo: um homem de 70 kg pode degradar cerca de 6 kg de proteínas. Lipídeos Os lipídeos são substâncias com aspecto e consistência untosa, presente nos tecidos animais e vegetais. São insolúveis em água, mas solúveis em éter e clorofórmio. Composição: Cada molécula de gordura possui glicerol combinado com ácido graxo – Os lipídeos são ésteres. Ácidos Graxos: Há uma grande diversidade de ácidos graxos sendo mais de 100 identificados. Os ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos de longas cadeias de hidrocarbonetos acíclicas, não-polares, sem ramificações e, em geral, número par de átomos de carbono. Nos óleos e gorduras naturais os ácidos graxos ocorrem principalmente como ésteres, que podem estar sob a forma esterificada denominado ácidos graxos livres, forma em que é transportada no plasma Ácido graxo saturado: somente ligações simples entre carbonos – carnes, leite, queijo, óleo de coco e palma – tem acúmulo de gordura (“ruim”) – aumento do LDL e diminuição do HDL. Ácido graxo insaturado: apresenta dupla ligação entre carbonos – alimentos de origem vegetal – não tem acúmulo de gordura (“bom”). Classificação dos ácidos graxos: Essenciais: são aqueles que o organismo não consegue elaborar, devendo recebê-los através da dieta. No organismo são importantes pois compõem todas as membranas celulares, transmitem impulsos nervosos e mantém as funções cerebrais em condições normais. São encontrados em óleos vegetais; são eles: linoleico e linolênico (ômega 3) – o ácido araquidônico (ômega 6), que também é essencial, é sintetizado no organismo a partir dos ácidos linoleico e linolênico. Não essenciais: são aqueles que independente da dieta, o organismo sintetiza-os à medida que são necessários. São eles: palmítico, esteárico e mirístico. Classificação dos lipídeos quanto à composição da molécula: Lipídeos simples: São ésteres de ácidos graxos com vários álcoois (gliceróis). o Gorduras: São ésteres de ácidos graxos com glicerol. A gordura no estado liquido é conhecida como óleo. o Ceras: São ésteres de ácidos graxos com álcoois monohidroxílicos. Lipídeos Complexos: São ésteres de ácidos contendo outros grupos além de um álcool e de um ácido graxo. o Fosfolipídeos: São lipídeos que contêm, além de ácidos graxos e um álcool, um resíduo de ácido fosfórico. o Glicolipídeos (glicoesfigolipídeos): São lipídeos que contêm um ácido graxo, esfingosina e carboidrato. o Outros lipídeos complexos: São lipídeos, tais como sulfolipídeos e aminolipídeos. As lipoproteínas também podem ser enquadradas nesta categoria. Precursores e derivados de lipídeos: Estes incluem: ácidos graxos, glicerol e esteróis, aldeídos graxos e corpos cetônicos, hidrocarbonetos, vitaminas lipossolúveis e hormônios. Dentro destes grupos os de maior destaque são: • Ácidos graxos e seus derivados • Triacilgliceróis • Ceras • Fosfolipídeos (glicerofosfolipídeos e esfingosinas) • Esfingolipídeos (contêm moléculas do aminoálcool esfingosina) • Isoprenóides (moléculas formadas por unidades repetidas de isopreno, um hidrocarboneto ramificado de cinco carbonos) constituem os esteróides, vitaminas lipídicas e terpenos. Funções dos lipídeos no organismo: Produção de energia. Proteção à órgãos vitais. Proteção no frio. Veículo de vitamina (A, D, E, K). Estrutural (membranas celulares). Produção de hormônios e sais biliares. Digestão e absorção Digestão: Cerca de 80% dos lipídeos provenientes da dieta são predominantemente triacilgliceróis ou triglicerídeos. Boca: O início da digestão de lipídeos da alimentação não começa na boca efetivamente. Embora, nenhuma hidrólise de triglicérides ocorra na boca, os lipídeos estimulam a secreção da lipase das glândulas serosas na base da língua (por isso se chama lipase lingual), mas como não permanece na boca sua função é quase nula. Estômago: A lipase gástrica provavelmente corresponde àquela secretada pela língua. Porém, o pH extremamente ácido do estômago não possibilita a ação integral desta lipase gástrica, diminuindo a velocidade de sua ação enzimática, havendo apenas a quebra de algumas ligações de ésteres de Ácidos Graxos de cadeia curta. A ação gástrica na digestão dos lipídios está relacionada com os movimentos peristálticos do estômago, produzindo uma emulsificação dos lipídios, dispersando-os de maneira equivalente pelo bolo alimentar. Intestino: A chegada do bolo alimentar acidificado (presença de gordura e proteína) no duodeno induz a liberação hormônio digestivo colecistocinina (CCK) que, por sua vez, promove a contração da vesícula biliar, liberando a bile para o duodeno e estimula a secreção pancreática. Os ácidos biliares são derivados do colesterol e sintetizados no fígado. São denominados primários (ácido cólico, taurocólico, glicocólico, quenodesoxicólico e seus derivados) quando excretados no duodeno, sendo convertidos em secundários (desoxicólico e litocólico) por ação das bactérias intestinais. A bile, ainda, excreta o colesterol sanguíneo em excesso, juntamente com a bilirrubina (produto final da degradação da hemoglobina). Sais biliares fazem a emulsificação da gordura, para que a enzima lipase pancreática possa agir quebrando as triglicérides em diglicérides e ácidos graxos livres, os diglicérides sofrem uma nova ação da lipase dando origem a monoglicérides, ácidos graxos e glicerol. Cerca de 70% do diglicerídeos são absorvidos pela mucosa intestinal o restante 30% é o que será convertido em monoglicérides, glicerol e ácidos graxos. A colecistocinina possui, ainda, função de estímulo do pâncreas para a liberação do suco pancreático, juntamente com outro hormônio liberado pelo duodeno, a secretina. O suco pancreático possui várias enzimas digestivas (principalmente proteases e carboidratases) sendo a lipase pancreática a responsável pela hidrólise das ligações ésteres dos Lipídios liberando grandes quantidades de colesterol, Ácidos Graxos, glicerol e algumas moléculas de monoacilgliceróis. Ácidos graxos livres e monoglicerídeos produzidos pela digestão formam complexos chamados micelas, que facilitam a passagem dos lipídeos através do ambiente aquoso do lúmen intestinal para borda em escova.Os sais biliares são então liberados de seus componentes lipídicos e devolvidos ao lúmen do intestino. Na célula da mucosa, os AG e monoglicerídeos são reagrupados em novos triglicerídeos, estes juntamente com o colesterol e fosfolipídios são circundados em forma de quilomícrons (QM). Os QM são transportados e esvaziados na corrente sanguínea, e então levados para o fígado, onde os triglicerídeos são reagrupados em lipoproteínas e transportados especialmente para o tecido adiposo, para o metabolismo e para o armazenamento. O Colesterol é absorvido de modo similar, após ser hidrolisado da forma de éster pela esterase colesterol pancreática. As vitaminas lipossolúveis A, D, E e K também são absorvidas de maneira micelar, embora algumas formas hidrossolúveis de vitaminas A, E e K e caroteno possam ser absorvidas na ausência de sais biliares. Absorção e transporte: Os Lipídios livres são, então, emulsificados pelos sais biliares em micelas e absorvidos pela mucosa intestinal que promove a liberação da porção polar hidrófila (sais biliares) para a circulação porta hepática e um processo de ressíntese dos Lipídios absorvidos com a formação de novas moléculas de triacilglicerois e ésteres de colesterol, que são adicionados de uma proteína (apo-proteína 48) formando a lipoproteína quilomícron, que é absorvida pelo duto linfático abdominal, seguindo para o duto linfático torácico e liberada na circulação sanguínea ao nível da veia jugular. O glicerol será absorvido por vasos linfáticos e levado ao fígado. Os monoglicerídeos e ácidos graxos livres quando absorvidos pela parede intestinal sofrem uma no esterificação pela enzima triacil sintetase dando origem a novos triacilgliceróis que por sua vez se ligam a proteínas produzidas no REG formando os quilomícrons que são partículas lipoprotéicas (98%lipídios e 2%proteínas).Após isso se formarão vacúolos que com destino aos espaços intersticiais atingindo os vasos linfáticos > ducto torácico e veia cava superior. Os quilomícrons atingem finalmente a corrente sanguínea, mas antes de chegar ao fígado passam por tecido muscular e adiposo aumentando sua densidade, pois são enriquecidos com proteínas podendo resultar em: - VLDL (very low density lipoprotein) 80-90% de lipídios. - LDL (low density lipoprotein) 70% lipídeos. - HDL (high density lipoprotein) 45% lipídeos. Os quilomícrons geralmente os VLDL saem do fígado com intenção de levar triglicérides para os tecidos, e com a absorção de triglicérides a VLDL vai aumentando sua densidade até chegar a LDL. O tamanho da lipoproteína se refere à quantidade de proteína e lipídeo, sendo que VLDL apresenta mais lipídeo e menos proteína enquanto que o HDL é o inverso. LDL também leva triglicérides para os tecidos. HDL troca colesterol por triglicérides com os tecidos e então volta para o fígado, recolhe colesterol dos quilomícrons também, este colesterol que foi recolhido é então excretado na forma de sais biliares. A célula adiposa é capaz de retirar lipídios circulantes do sangue e armazená-los na forma de deposito de gordura. A célula adiposa também é pode remover glicose da corrente sanguínea, degradá-la até acetil-coA e no interior de suas mitocôndrias utilizá-las para a síntese de ácidos graxos, e posteriormente triglicérides e fosfolipídios (lipogenese). Quando necessário a gordura armazenada é hidrolisada em glicerol e ácidos graxos que são lançados na corrente sanguínea, podendo ser utilizados pelo fígado e músculos. Células musculares degradam e queimam ácidos graxos até CO2 e H2O, utilizando a energia liberada para a produção de ATP que é utilizado no processo de contração muscular. O fígado utiliza ácidos graxos para a produção de triglicéride, colesterol que é utilizado para a produção de sais biliares, corpos cetônicos que serão lançados para a corrente sanguínea e consumidos pelos músculos em caso de o excesso, excretado pelos pulmões e rins. Geração de energia A oxidação dos ácidos graxos é o processo que produz energia. O metabolismo dos ácidos graxos ocorre no interior da mitocôndria. Para que eles sejam metabolizados é necessário primeiro ativá-los, transformando seu grupo carboxilato num tio-éster da CoASH. Observação O que diferencia o sistema porta- hepático do metabolismo dos carboidratos do sistema porta- hepático do metabolismo lipídico é a passagem pelos vasos linfáticos. A enzima acilCoA sintetase inicialmente ativa o ácido graxo com uma molécula de ATP. O oxigênio da carboxila ataca o fósforo-α do ATP, formando acil-AMP e pirofosfato. O pirofosfato é hidrolisado à dois fosfatos inorgânicos. Em seguida a CoASH ataca a carbonila da acil-AMP, saindo o grupo abandonador AMP e formando acil-CoA. Os ácidos graxos com até 12 carbonos atravessam a membrana mitocondrial sem problemas. Para ácidos graxos maiores entram em ação as enzimas carnitina-aciltransferase I e carnitina aciltransferase II. A primeira catalisa a transesterificação da acil-CoA com a carnitina formando acilcarnitina e CoASH. A acil-carnitina atravessa sem problemas a membrana mitocondrial, e do outro lado a segunda enzima catalisa a transesterificação da acil-carnitina com a CoASH, formando acil-CoA e carnitina. No interior da mitocôndria os ácidos graxos serão oxidados em quatro etapas, quebrando sua estrutura de dois em dois carbonos, até convertê-los em acetil-CoA, NADH e FADH2. O acetil-CoA segue para o ciclo do ácido cítrico e os NADH e FADH2 seguem para a fosforilação oxidativa. Colesterol O Colesterol é um componente estrutural das paredes das membranas celulares e precursor de ácidos biliares e hormônios esteroidais. O risco cardiovascular de um paciente está diretamente ligado ao seu colesterol sérico, principalmente as frações HDL e LDL que apresentam ação direta na formação de ateromas. O Colesterol Total engloba todo o colesterol ligado as várias lipoproteínas, sendo cerca de 60 a 70% transportados pela LDL, 20 a 35% pela HDL e 5 a 12% pela VLDL. A elevação do Colesterol Total pode ser encontrada em hepatites viróticas, cirrose porta, síndrome nefrótica, diabetes mellitus, hipotireoidismo, hipercolesterolemia familiar, hipercolesterolemia poligênica, gota, aterosclerose, anorexia nervosa, Síndrome de Cushing e uso de corticosteroides. A redução do Colesterol Total pode ser encontrada em hepatopatias graves, inanição, septicemia, hipertireoidismo, má nutrição, anemia perniciosa, anemia hemolítica, anemia hipocrômica severa, grandes queimaduras e doenças infecciosas agudas. Funções: O colesterol é uma substância essencial para o nosso organismo, pois é utilizado por nossas células para a produção das membranas celulares e dos hormônios esteroides (estrógeno e testosterona), sendo, por esse motivo, produzido em nosso próprio organismo, principalmente no fígado. VLDL: Lipoproteínas de densidade muito baixa – transporte triglicérides e colesterol para outros tecidos do corpo (principalmente para os músculos e tecido adiposo) – ao longo do transporte essas triglicérides são hidrolisadas à ácidos graxos livres e glicerol. LDL (Ruim): Lipoproteínas de baixa densidade – assim como o VLDL, transporta triglicérides e colesterol para os tecidos do corpo, no entanto o LDL tem a capacidade de transportá-los para áreas mais periféricas. Estatina As estatinas (inibidores da HMG-CoA redutase) são os medicamentos de primeira linha para reduzir os níveis de LDL-Colesterol em adultos (18-55%). A ação é decorrente da inibição da HMG-CoA redutase, enzima responsável pela síntese do colesterol. As estatinas também elevam o HDL-C de 5-15% e reduzem os triglicerídeos de 7-30%, podendo também ser utilizadas no tratamento das hipertrigliceridemias leves a moderadas. As estatinas diminuem os eventos isquêmicos coronarianos, a necessidade de revascularização domiocárdio, a mortalidade por causas cardíacas e totais e os acidentes vasculares cerebrais. Sivastatina: A sinvastatina é um medicamento altamente eficaz para reduzir o colesterol, quando a dieta apenas for insuficiente – tipo de estatina A forma ativa da sinvastatina é um inibidor específico da HMG-CoA redutase, a enzima que catalisa a conversão da HMG-CoA a mevalonato. Em virtude dessa conversão ser um passo precoce na biossíntese do colesterol, não se espera que a terapia com sinvastatina provoque acúmulo de esteróis potencialmente tóxicos. Além disso, a HMG-CoA é também metabolizada rapidamente de volta para acetil-CoA, que participa em muitos processos de biossíntese no organismo. HDL (Bom): Lipoproteínas de alta densidade – capta/remove os triglicérides e colesterol dos tecidos e transporta ao fígado, o qual irá metabolizar. (Transporte de colesterol para o fígado = transporte reverso). A quantidade de colesterol que o fígado não consegue metabolizar, é armazenada em forma de gordura. LDL = consumo de gorduras maior que o fígado consegue metabolizar. Macrófagos – captam o excesso de LDL não metabolizado pelo fígado. IDL: Lipoproteínas de densidade intermediária: As Lipoproteínas de Densidade Intermediárias são VLDL que foram metabolizadas e que perderam grande quantidade de triglicerídeos, ou seja, são remanescentes de VLDL. Origem do colesterol: Colesterol proveniente da dieta: O colesterol encontra-se em todos os alimentos de origem animal, em quantidades variáveis. A maioria do colesterol nos alimentos está presente na sua forma não esterificada, sendo a proporção de ésteres de colesterol inferior a 15%. A sua absorção é feita na mucosa intestinal, em conjunto com os demais lipídeos, exigindo a sua emulsificação e incorporação em micelas, processo desempenhado pelos ácidos biliares. Como apenas o colesterol na sua forma não-esterificada tem a capacidade de incorporar as micelas formadas pela ação dos sais biliares, a hidrolase dos ésteres de colesterol dos enterócitos converte os ésteres de colesterol presentes no lúmen intestinal em colesterol na sua forma livre, de modo a que o fenômeno se processe. Após a digestão enzimática pela lipase pancreática, as micelas formadas por colesterol na sua forma livre e os demais lipídeos, são absorvidas pelos enterócitos e estes produtos são incorporados nos quilomícrons, para serem utilizados pelo organismo. Síntese endógena: A síntese de colesterol ocorre no citosol e no retículo endoplasmático de todas as células nucleadas do organismo a partir da acetil-CoA. Em teoria, todas as células dos mamíferos, excetuando eritrócitos maduros, têm a capacidade de sintetizar colesterol. Contudo, a síntese endógena ocorre primariamente, em mamíferos, em nível de fígado e intestino (cerca de 10% do total do colesterol sintetizado no organismo), sendo que os tecidos extra-hepáticos contribuem com uma fração menor. A via da biossíntese do colesterol se processa em quatro fases. Na primeira, acontece a conversão do acetilcoenzima A (acetil-coA) em mevalonato, um composto com seis carbonos (C-6), em três passos: duas moléculas de acetil-coA condensam, por ação da enzima tiolase (primeiro passo), formando acetoacetil-coA, o qual condensa com uma terceira molécula de acetil-CoA (segundo passo) para formar o β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA), reação catalisada pela HMG-CoA sintetase. O HMG-CoA é depois reduzido a mevalonato pela HMG-CoA redutase (terceiro passo). Na segunda fase, ocorre a conversão do mevalonato em unidades isoprenoides ativadas através da adição de três grupos fosfato ao mevalonato, provenientes de três moléculas de ATP, em três passos sucessivos. Na terceira fase, forma-se o esqualeno (C-30), através da condensação de seis unidades isoprenoides (C-5). Na quarta e última fase, ocorre a ciclização do esqualeno para formar os quatro anéis do núcleo esteroide do colesterol, ao nível do retículo endoplasmático. Proteínas São as principais substâncias construtoras do organismo, sendo mais importantes para a construção e reparo de tecidos. São elementos formativos essenciais das células, hormônios e enzimas. A semelhança dos lipídeos e dos carboidratos é a composição química de carbono, hidrogênio e oxigênio, no entanto as proteínas possuem, além desses, o nitrogênio, junto com o enxofre e alguns outros minerais (como fósforo, ferro e cobalto) – as proteínas são substâncias orgânicas formadas pela união de aminoácidos. Existem 22 aminoácidos conhecidos, subdivididos em 2 grupos de acordo com a sua importância para o organismo, os essenciais e não essenciais. Aminoácidos essenciais: são aqueles que o organismo não consegue sintetizar, portanto devem ser recebidos através da alimentação. Sua importância para o organismo é que os mesmos são responsáveis pela função plástica/construtora das proteínas (crescimento, formação de células e tecidos, bem como reparação e substituição de células). Aminoácidos não essenciais: são aqueles que o organismo consegue sintetizar, independente da dieta e não exercem função plástica. Semi-essenciais: histidina e arginina são necessários até o crescimento. Essenciais – 8 Não essenciais – 12 Metionina Ácido aspártico Treonina Ácido glutâmico Leucina Ácido hidroxiglutâmico Lisina Serina Triptofano Citrulina Valina Prolina Isoleucina Hidroxiprolina Fenilalanina Tirosina Norleucina Glicina Cistina Alanina Os aminoácidos se juntam para formar uma proteína e dependendo de suas associações possui nomenclatura diferente: Dois aminoácidos: dipeptídeo. Três aminoácidos: tripeptídeo. Quatro ou mais aminoácidos: polipeptídio. Classificação quanto à origem: Exógenas: ingeridas na dieta. Endógenas: degradação das proteínas celulares do organismo. Classificação quanto à composição: Simples: contém somente aminoácidos – ex.: albumina, globulina. Compostas/Conjugadas: contém proteínas simples unidas a outras substâncias não proteicas – ex.: glicoproteínas, fosfoproteínas, lipoproteínas. Derivados: fragmentos de proteínas – ex.: polipeptídios, tripeptídeos, dipeptídeos. Classificação quanto ao valor biológico: Completas: proteínas de alto valor biológico (PAVB) – contém todos os aminoácidos essenciais em quantidades suficientes e em proporção adequada – garante um crescimento adequado – carnes, ovos, leite e derivados. Incompletas: proteínas de baixo valor biológico (PBVB) – não possui um ou mais aminoácidos essenciais – não garante crescimento adequado quando utilizada como fonte única – proteínas dos cereais, leguminosas. Classificação estrutural: Estrutura primária: é simplesmente uma sequência de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica. – Por exemplo, o hormônio insulina tem duas cadeias polipeptídicas, A e B. Estrutura secundária: refere-se às estruturas dobradas sobre si mesmas que se formam em um polipeptídeo, devido às interações entre os átomos da espinha dorsal – A espinha dorsal refere-se apenas à cadeia polipeptídica que não é dos grupos R, ou seja, estrutura secundária não envolve átomos do grupo R. Estrutura terciária: estrutura geral tridimensional de um polipeptídeo – A estrutura terciária é principalmente resultante das interações entre os grupos R dos aminoácidos que compõem a proteína. Estrutura quaternária: Muitas proteínas são constituídas por uma cadeia única de polipeptídeos e têm apenas três níveis de estrutura (primária, secundária e terciária). No entanto, algumas proteínas são constituídas por várias cadeias polipeptídicas, também conhecidas como subunidades. Quando estas subunidades se juntam, dão à proteína sua estrutura quaternária. – Por exemplo a hemoglobina. Funções: Estrutural: algumas proteínas constituem estruturas celulares (glicoproteínas,histonas) e outras conferem elasticidade e resistência a órgãos e tecidos (colágeno, elastina e queratina). Regulação/Hormonal: alguns hormônios são de natureza proteica (insulina, glucagon, calcitonina, hormônio do crescimento). Regulação da expressão gênica: algumas proteínas regulam a expressão de certos genes, como fatores de transcrição e de tradução, outras regulam a divisão celular (ciclina). Defesa: formação de anticorpos (glóbulos brancos) – imunoglobulina, trombina, fribrinogênio, mucina. Transporte: lipídeos, vitaminas, oxigênio, gás carbônico, etc. são transportados no sangue, presos a uma proteína – hemoglobina, mioglobina, lipoproteínas, citocromos. Contrátil: contração muscular, movimentação de cílios e flagelos – actina e miosina, deneína. Reserva: fonte e reserva de aminoácidos (ovoalbumina, gliadina, hordeína, lactoalbumina). Enzimática: as proteínas com função enzimática são as mais numerosas e especializadas. Atuam como catalisadores biológicos das reações químicas do metabolismo celular. Digestão e absorção A proteína precisa ser digerida a aminoácidos livres ou pequenos peptídeos e absorvida no intestino. A digestão da proteína começa no estômago, por ação da pepsina, em pH baixo, promovido pela secreção de ácido clorídrico no suco gástrico, que é secretado por ação do hormônio gastrina. Em seguida, continua no intestino delgado com a inserção de secreções pancreáticas. O pâncreas libera bicarbonato de sódio para neutralizar o conteúdo gástrico, aumentando o pH para aproximadamente 7. Além disso, são secretadas enzimas pancreáticas como a tripsina, a quimotripsina e as carboxipeptidases em suas formas inativas (zimogênios) e são ativadas no intestino. Com o auxílio de algumas enzimas proteolíticas localizadas na borda em escova das células do intestino delgado, o processo de quebra das proteínas em aminoácidos é completado. Depois que todos os dipeptídeos e tripeptídeos remanescentes são degradados nos enterócitos, os aminoácidos livres são transportados pela veia porta ao fígado para o metabolismo energético, ou distribuídos para outros tecidos. Órgão Hormônio Enzima Ação Estômago Gastrina (estimula a secreção de HCL) Pepsina Pepsina proteoses e peptona Renina ou quimosina Caseína coagulação na presença do cálcio Intestino delgado Secretina (estimula a secreção do suco pancreático) Pancreáticas: tripsina, quimotripsina, carboxipeptidase Proteína Proteoses e peptona Polipeptídeos Dipeptídeos Peptídeos Aminoácidos Colecistoquinina - CCK (estimula a secreção da bile) Entéricas: aminopeptidase, dipeptidase Síntese proteica: Desnaturação proteica Uma proteína nativa é aquela que se apresenta numa conformação espacial que permite a sua funcionalidade. A desnaturação proteica é a perda da funcionalidade em decorrência de uma alteração conformacional, originada pela ruptura de algumas ligações de sua estrutura (em nível de estruturas quaternária, terciária e secundária). A desnaturação de uma proteína pode ser reversível ou irreversível. Os fatores que podem ocasionar a desnaturação proteica são variações de temperatura e pH. Hormônios anabolizantes e suplementação dietética Anabolizantes são hormônios esteroides naturais e sintéticos que promovem o crescimento celular e a sua divisão, resultando no desenvolvimento de diversos tipos de tecidos, especialmente o muscular e ósseo. São substâncias geralmente derivadas do hormônio sexual masculino, a testosterona, e podem ser administradas principalmente por via oral ou injetável. Efeitos adversos: tremores; acne severa; retenção de líquidos; dores nas juntas; aumento da pressão sanguínea; tumores no fígado e pâncreas; alterações nos níveis de coagulação sanguínea e de colesterol; aumento da agressividade, que pode resultar em comportamentos violentos, às vezes, de consequências trágicas. Há também os efeitos crônicos causados pelo consumo indevido desses produtos: Em homens: redução na quantidade de esperma; calvície; crescimento irreversível das mamas (ginecomastia); impotência sexual. Em mulheres: engrossamento da voz; crescimento de pelos no rosto e no corpo; redução dos seios; irregularidade ou interrupção das menstruações. Se o consumo começa cedo, na pré-adolescência, o crescimento pode ser interrompido, deixando o usuário com baixa estatura. O uso das injeções de anabolizantes esteroides pode levar ao risco de infecção pelo HIV e pelos vírus da hepatite, se as agulhas forem compartilhadas. Usar anabolizantes para fins estéticos ou para aumentar o rendimento esportivo é proibido, além de ser um grande risco para a saúde. São medicamentos sob controle especial e só podem ser vendidos em farmácias e drogarias, com retenção da receita médica, de acordo com a legislação. Exemplos: Os principais medicamentos esteróides anabolizantes utilizados no Brasil são: Durasteton®, Deca-Durabolin®, Androxon®. A utilização de suplementos alimentares tem se tornado cada vez mais popular entre frequentadores de academias, influenciados pelo culto ao corpo perfeito quase sempre imposto pela mídia. Os suplementos podem ser compostos de carboidratos, lipídeos, vitaminas, minerais e principalmente de proteínas/aminoácidos. A suplementação alimentar é recomendada quando se identifica a deficiência de um nutriente, seja por não alcançar a necessidade diária pela ingestão alimentar ou por enfermidade. Ela é indicada para um pequeno grupo de pessoas, no qual os atletas competitivos estão incluídos. No entanto, nos últimos anos se observa que a influência midiática do culto ao corpo perfeito tem contribuído cada vez mais com uso de suplementos por indivíduos praticantes de exercícios físicos. Estudos da prevalência do uso de suplementos alimentares evidenciam que a maioria dos frequentadores das academias faz uso de algum tipo de suplemento, sendo mais comum entre adolescentes, com maior consumo entre homens e com o objetivo de hipertrofia muscular. O suplemento alimentar de maior uso é do grupo proteico e, em todos os estudos, identificou-se o educador físico como principal responsável pela sua prescrição. É importante observar que o educador físico não é capacitado para avaliar a necessidade de suplementação nutricional em praticantes de exercícios físicos e que a escolha inadequada do suplemento ou sua ingestão excessiva podem apresentar efeitos adversos à saúde, como: sobrecarga renal e hepática, aumento do sono e maior produção de espinhas, desidratação e redução da densidade óssea, alterações psicológicas, e cardíacas. Suplementação com proteínas: Cada vez mais atletas e esportistas têm aumentado a utilização de suplementos com proteínas e aminoácidos. As proteínas geralmente não são utilizadas como substrato energético, elas apenas contribuem com 5 a 10% das necessidades energéticas em alguns casos, mas respondem pelo suprimento de aminoácidos essenciais, garantindo assim crescimento, desenvolvimento e reconstituição tecidual do músculo esquelético para aqueles indivíduos praticantes de exercícios físicos. Os preparados proteicos são os suplementos alimentares mais consumidos, principalmente as proteínas do soro do leite (“whey proteins”) e albumina. As proteínas do soro do leite são obtidas após a extração da caseína do leite desnatado, apresentando alto teor de cálcio, aminoácidos essenciais e de cadeia ramificada. A proteína do soro do leite deve ser consumida na dosagem de 30 g/dia, pela manhã em jejum ou logo após a atividade física. A albumina é obtida a partir da clara do ovo desidratada e pasteurizada, possuindo alta digestibilidade e elevado valor biológico, sendo utilizada na dose de 1g/dia. A creatina é um composto nitrogenado derivado do aminoácido glicina. A maiorreserva de creatina no organismo está nos músculos esqueléticos (95%), representado de forma absoluta entre 120 e 140g. As reservas de creatina fosfato esgotam rapidamente durante o exercício, sendo responsáveis pelo declínio do desempenho. O efeito ergogênico da creatina é dado pelo aumento da sua concentração muscular, prolongando o metabolismo anaeróbico. Desde que foi demonstrado que a suplementação de creatina (20 g/dia por 5-7 dias) promove aumento de 20% nas concentrações de creatina muscular, diversos estudos investigaram o efeito da suplementação no rendimento esportivo. A suplementação com aminoácidos de cadeia ramificada (leucina, isoleucina e valina) surgiu com a hipótese de retardar a fadiga central, que afeta o cérebro. O aparecimento da fadiga seria causado pela diminuição da concentração plasmática de aminoácidos de cadeia ramificada (AACR), tendo assim uma maior concentração de triptofano livre no cérebro. O triptofano é precursor do neurotransmissor serotonina que está relacionado ao estado de bem-estar e relaxamento, que não são ideais durante o exercício físico. O aminoácido que estiver em maior concentração é transportado para dentro do cérebro, pois o triptofano e os AACR competem na barreira hematoencefálica. A ingestão de AACR em conjunto com o carboidrato diminui a degradação muscular durante o exercício, por oferecer substratos energéticos, evitando o catabolismo proteico, sendo a ingestão recomendada de leucina, valina e isoleucina de 14, 10 e 10 mg por kg/dia, respectivamente.