fisiologia 4

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Exemplo de aplicação
Quando você for a um supermercado, observe se é fácil encontrar alimentos que atendam às pessoas com intolerância à lactose e com outras doenças que necessitem restringi-la no organismo. Observe também quais alimentos têm lactose em sua composição e compare os preços daqueles que a apresentam com aqueles que não a contêm. Reflita sobre o acesso e a disponibilidade desses produtos.
1.1.1 Transporte de glicose para dentro da célula
A glicose entra nas células através dos transportadores de glicose (GLUTs). Quatorze transportadores de glicose são conhecidos; eles são numerados de 1 a 14. Essa numeração indica a ordem de descoberta. O GLUT-1 foi o primeiro a ser descoberto, e o GLUT-14 foi o último.
Os GLUTs atuam por meio de mudança conformacional. Com a ligação da glicose extracelular, ocorre uma mudança na conformação do transportador, o que permite a entrada da glicose para o meio intracelular. Observe a figura a seguir:
Glicose
Meio extracelular
Permease
Meio intracelular
Figura 24 – Representação esquemática do transporte facilitado de glicose através de uma membrana celular
Os GLUTs apresentam especificidade tecidual: O GLUT-1 é abundante nos eritrócitos e no encéfalo; o GLUT-2 é encontrado no fígado, no rim e nas células  do pâncreas; o GLUT-3 está presente nos neurônios; o GLUT-4 é abundante no tecido adiposo e no músculo esquelético e o GLUT-5 é o principal transportador de frutose no intestino delgado.
O GLUT-4 é extremamente importante, pois esse transportador é dependente do hormônio insulina. A insulina promove o recrutamento dos transportadores de glicose presentes no músculo esquelético e nos adipócitos, os GLUT-4. Estes ficam armazenados em vesículas intracelulares e com a ação da insulina são encaminhados para a membrana plasmática. Com isso, a insulina aumenta o transporte da glicose.
1.1.2 Uso da glicose pelas células
Dentro das células, a glicose pode ter vários destinos, dependendo da condição fisiológica do organismo e da disponibilidade de oxigênio.
BIOQUÍMICA
Caso o organismo necessite de energia e tenha oxigênio disponível, a glicose pode ser quebrada liberando CO2, H2O e energia. Essa quebra envolve cinco etapas: a via glicolítica, também chamada de glicólise; a conversão de piruvato em acetil-CoA; o Ciclo de Krebs; a cadeia de transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa. Todos esses processos são chamados de respiração celular.30
Caso o organismo não necessite de energia, a glicose pode ser armazenada na forma de glicogênio, utilizado nos momentos de necessidade. Ele é armazenado no fígado e nos músculos. Quando necessário, por exemplo, nos períodos entre as refeições ou no jejum noturno, o glicogênio hepático é degradado gerando glicose, a qual é utilizada na manutenção da glicemia – concentração de glicose no sangue –, portanto a glicose proveniente do glicogênio hepático pode ser utilizada como fonte de energia para todas as células do corpo. Já o glicogênio muscular é utilizado como fonte de energia somente para as células musculares. O organismo consegue armazenar aproximadamente 350g de glicogênio, distribuídos em 250g como glicogênio muscular e 100g como glicogênio hepático.
Em condições de anaerobiose, ou seja, de carência de oxigênio, a glicose é convertida em lactato. Esse processo é utilizado por algumas bactérias, pelas hemácias, por fibras musculares de contração rápida – fibras brancas – e pelas fibras em geral quando submetidas a esforço intenso. Ele é denominado fermentação láctica.
1.1.3 Via glicolítica ou glicólise
A glicólise pode acontecer tanto na presença de oxigênio (e nessa condição é chamada de glicólise aeróbica) quanto na ausência de oxigênio (quando é denominada glicólise anaeróbica).
A glicólise aeróbica tem como produto final o piruvato, porém ele é convertido em acetil-CoA, passando posteriormente pelo Ciclo de Krebs, pela cadeia de transporte de elétrons e pela fosforilação oxidativa. Portanto, na presença de oxigênio, a glicólise é apenas o primeiro passo da degradação da glicose.
A glicólise anaeróbica tem como produto final o lactato, que vai para a corrente sanguínea.
1.1.4 Glicólise aeróbica
A conversão de glicose em duas moléculas de piruvato (glicólise aeróbica), depende de dez reações químicas e de duas fases. A glicólise aeróbica ocorre no citosol das células, pois nele encontram-se todas as enzimas necessárias para esse processo.
A primeira fase é chamada de fase de investimento ou fase preparatória; nela os compostos intermediários são fosfosforilados por intermédio do grupo fosfato obtido do ATP. Ela compreende as cinco primeiras reações da glicólise e são gastas 2 moléculas de ATP. As cinco reações subsequentes fazem parte da fase de produção ou fase de pagamento; nela são produzidas 4 moléculas de ATP e 2 moléculas de NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo). Em termos de produção de energia, a glicólise aeróbica contribui com 2 moléculas de ATP, pois 4 moléculas de ATP são produzidas na fase
Unidade I
de produção, mas 2 moléculas foram consumidas na fase de investimento. Assim, o saldo final é de 2 moléculas de ATP (figura a seguir).
glicose
BIOQUÍMICA
5 reações
5 reações
2 moléculas de piruvato
Fase de investimento ou preparatória
Gasto de duas moléculas de ATP
Fase de produção ou pagamento Produção de quatro
moléculas de ATP e duas moléculas de NADH.
Figura 25 – As fases da glicólise aeróbica: fase de investimento e fase de produção
As dez reações que compreendem a glicólise aeróbica serão detalhadas a seguir:
Reação 1: fosforilação da glicose
Na primeira reação da glicólise, ocorre sua fosforilação, ou seja, a adição de um grupo fosfato adquirido por intermédio de uma molécula de ATP. Essa reação é catalisada por duas enzimas, a hexoquinase, que atua na maioria dos tecidos, e a glicoquinase, que atua no fígado e nas células  do pâncreas. O grupo fosfato é adicionado ao carbono de número 6 da glicose e, por isso, após a reação, é obtida a glicose 6-fosfato (figura a seguir).
 Observação
Quinases são enzimas que transferem grupo fosfato de um composto de alta energia para outro composto.
6	6
CH2OH
5
Hexoquinase ou
CH2OH	P
5
C
4 C	OH
OH	C 3
O
C 1
C 2 OH OH
glicoquinase
ATP	ADP
C
4 C	OH
HO	C 3
O
C 1
C 2 OH OH
Glicose	Glicose 6-fosfato31
Figura 26 – Reação de fosforilação da glicose
A reação de fosforilação da glicose utiliza ATP como molécula doadora de grupo fosfato e, como catalisador, a enzima hexoquinase ou glicoquinase. O P representa PO 2-. A seta para cima indica que o ATP está entrando na reação – ou seja, nessa reação, ocorre o consumo de ATP – e a seta para baixo indica que o ADP está sendo formado pela reação.32
3
Essa reação é irreversível, ou seja, com a utilização dessas enzimas, a glicose só pode formar glicose 6-fosfato. A realização do contrário, glicose 6-fosfato funcionado como reagente e gerando o produto glicose, necessitaria de outra enzima.
 Observação
As reações irreversíveis são representadas com uma única seta (). Já as reações reversíveis podem ser representadas das seguintes maneiras:
 ou .
A membrana plasmática das células é impermeável à glicose 6-fosfato, pois não há proteínas carreadoras específicas para esse composto. Assim, depois dessa reação, a glicose 6-fosfato não consegue sair da célula, o que garante a continuação da glicólise.
A reação de fosforilação da glicose é considerada uma forma de ativá-la. A partir dela, é possível continuar o processo de degradação da glicose.
A hexoquinase é uma das enzimas regulatórias da glicólise, juntamente com a fosfosfrutoquinase e a piruvato quinase. Essas enzimas serão estudadas mais adiante.
Reação 2: isomerização da glicose 6-fosfato
A reação de glicose 6-fosfato para frutose 6-fosfato é catalisada pela enzima fosfoglicoisomerase, também chamada de fosfohexose isomerase (figura a seguir).
 Observação
Isomerases são enzimas que convertem um isômero no outro. Isômeros são substâncias que têm a mesma fórmula molecular, mas diferentes fórmulas estruturais.Unidade I
6	P	6	1
BIOQUÍMICA
CH2OH
5
P	OCH2	O	CH2OH
C	O
4 C	OH	C 1
fosfoglicoisomerase
5 C	C 2
HO
HO	C 3
C 2 OH
HO	OH
4 C	C
OH	3
Glicose 6-fosfato	OH
Frutose 6-fosfato
Figura 27 – A reação que transforma a glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato é catalisada pela enzima fosfoglicoisomerase
Essa reação é reversível, sendo que tanto a glicose 6-fosfato pode formar frutose 6-fosfato quanto o inverso pode acontecer. O que dita qual reação ocorrerá é a quantidade de cada substância. Caso exista grande quantidade da primeira, esta será convertida na segunda e caso haja grande quantidade da segunda, esta será convertida na primeira.
Há sempre uma maior quantidade de glicose 6-fosfato em relação à frutose 6-fosfato, pois esta é consumida pela próxima reação da glicólise e, portanto, a reação ocorre no sentido da conversão de glicose 6-fosfato em frutose 6-fosfato.
Reação 3: fosforilação da frutose 6-fosfato
A fosforilação da frutose 6-fosfato é similar à da glicose. A frutose 6-fosfato recebe um grupo fosfato, que é transferido da molécula de ATP através da ação de uma quinase: a fosfofrutoquinase. Essa reação é irreversível e é considerada a segunda ativação da glicólise (figura a seguir).
6
P	OCH2
5 C
HO
1
O	CH2OH
C 2
HO
OH
fosfofrutoquinase
6
P	OCH2
5 C
HO
1
O	CH2OH	P
C 2
HO
OH
4 C	C
3
OH
ATP	ADP
4 C	C
3
OH
Frutose 6-fosfato	Frutose 1,6-difosfato33
Figura 28 – A frutose 6-fosfato é fosforilada utilizando ATP e a fosfofrutoquinase como enzima. A seta para cima indica o consumo de ATP e a seta para baixo indica a produção de ADP
O produto formado nessa reação, a frutose 1,6-difosfato, também pode ser chamado de frutose 1,6-bifosfato ou frutose 1,6-bifosfato.
 Observação
O nome frutose 1,6-difosfato indica que ela apresenta dois grupos fosfatos, um próximo ao carbono 1 e outro ao carbono 6.
Reação 4: quebra da molécula frutose 1,6-difosfato
A próxima reação da glicólise é a quebra da frutose 1,6-difosfato em duas moléculas: gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona fosfato. Essa reação é catalisada pela enzima aldolase e é reversível (figura a seguir).
H	O 	 O
6	1	H	O	O
Unidade I
P	OCH2	O	CH2OH	P
aldolase
CH2OH	P
5 C	C 2
HO
Gliceraldeído 3-fosfato
HO	OH
4 C	C
3
OH
+
CH2OH	P
C 	 O
Frutose 1,6-difosfato
CH2OH
Didroxiacetona fosfato
Figura 29 – A frutose 1,6-difosfato é quebrada em gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona fosfato pela ação da enzima aldolase
 Observação
Nessa reação, uma molécula que contém 6 carbonos é quebrada em 2 moléculas, cada uma com 3 carbonos.
Reação 5: conversão de gliceraldeído 3-fosfato em diidroxiacetona fosfato
A diidroxiacetona fosfato é transformada em gliceraldeído 3-fosfato por meio da enzima triose fosfato isomerase. A enzima que faz essa conversão é uma isomerase, pois gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona fosfato são isômeros (figura a seguir).
CH2OH
P	Triose fosfato isomerase
H	C 	 O
C 	 O	H	O	OH
CH2OH
CH2OH	P
image3.png
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