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Bioquímica
Introdução ao metabolismo 
Definição metabolismo: Conjunto altamente organizado e complexo de reações bioquímicas catalisadas e reguladas por enzimas
Classificação
· Anabolismo: É o processo de construção de moléculas complexas a partir de moléculas simples com gasto de energia (ATP). Exemplos: síntese de proteínas, síntese de gorduras.
· Catabolismo: É o processo de quebra de moléculas complexas em moléculas simples com liberação de energia (ATP). Exemplos: Processo de emagrecimento, reações de oxidação
Anabolizante: Substância, geralmente sintética que estimula o anabolismo. A maioria dos anabolizantes tomadas por atletas são aqueles que estimulam a síntese proteica.
Por que no inverno nós sentimos mais fome? 
Porque no inverno a temperatura do corpo é maior em relação ao meio ambiente, com isso, tende a perder calor para o meio, e, consequentemente, preciso produzir mais calor, fazendo mais catabolismo. Por isso sentimos necessidade de nos alimentar em maior quantidade.
No verão, a temperatura do ambiente é maior que a do corpo e recebemos calor, não precisamos degradar tanta molécula para produzir calor. Por isso, sentimos menos fome.
Energia Livre de Gibbs, Variação de energia livre (ΔG)
· A energia livre de Gibbs é a energia disponível para fazer trabalho em um sistema.
· A mudança na energia livre de Gibbs é o que impulsiona as reações químicas
· A energia livre de Gibbs é uma combinação da energia total do sistema e da entropia (grau de desordem de um sistema).
A energia livre de Gibbs é calculada usando a equação ΔG = ΔH - TΔS
ΔG: Variação de energia livre de Gibbs;
ΔH: Variação de Entalpia (valor absorvido ou liberado durante uma reação química;
T: Temperatura absoluta do sistema; em Kelvin (K = ºC + 273)
ΔS: Variação de entropia do sistema (mede o estado de desorganização dos reagentes e produtos).
Bioenergética
· ΔG > 0 = reação endergônica (precisa de energia), não espontânea e absorve energia. (ANABOLISMO)
· ΔG Coenzimas (NAD ou FAD ---recebem e- e se tornam reduzidas) -->NADH+H+ ou FADH2 
Posteriormente essas coenzimas também irão sofrer oxidação na cadeia transportadora de e- e quando essas coenzimas sofrem oxidação seus e- são captados pelo oxigênio formando água
Adenosina Trifosfato (ATP)
Por que o ATP é uma molécula rica em energia?
O ATP é um nucleotídeo formada por:
· Base nitrogenada: Adenina
· Pentose (carboidrato)
· 3 ácidos fosfóricos
É rica em energia por causa das ligações entre os fosfatos, isso faz com que a molécula seja instável e rica em energia.
Tanto que quando quebro uma ligação fosfato (ADP + P) isso libera 7300 calorias
Enzimas e Coenzimas
Enzimas: São proteínas que aumentam a velocidade das reações (catalizadores biológicos) uma vez que diminuem a energia de ativação da reação.
Exceção: Nem toda enzima é uma proteína. As ribozinas são moléculas de RNA cm ação catalítica, mas não são proteínas
Estrutura das enzimas (daquelas que são proteínas, ou seja, a maioria)
· Primária: Sequência de aminoácidos;
· Secundária: Ocorre a ligação entre os elementos repetidos da cadeia, as mesmas enrolam-se em geral formando uma hélice (alfa-hélice ou beta-pragueada).
· Terciária: A hélice dobra-se (a cadeia de aminoácido), ficando com forma enovelada.
· Quaternária: Há a associação de duas ou mais cadeias polipeptídicas (de aminoácidos), para formar uma proteína.
· Geralmente uma enzima possui estrutura terciária
Toda enzima possui um centro ativo ou sitio catalítico que é o local onde o substrato se liga na enzima
Existem algumas enzimas que possuem sitio alostérico
Todo nome de enzima recebe o sufixo –ase, exceção: pepsina
Quanto mais substrato tiver disponível para uma enzima, mais rápido é, porém: há um limite de velocidade 
Fatores que alteram a velocidade 
· Temperatura 
· pH
· Concentração do substrato 
· Concentração da enzima 
· Presença de inibidores
A temperatura e pH podem desnaturar a enzima alterando a conformação tridimensional delas.
Desnaturação: perda da estrutura alostérica (perda do sítio ativo da enzima)
Reação enzimática
Exemplo: Hidrólise da lactose (açúcar do lite, produzindo gliose e glaactose). Isso acontece no intestino delgado após ingerir leite e derivados
E: Enzima S : Substrato EX: Complexo Enzima Substrato P: Produto 
Temos:
Lactose: Substrato 
Glicose e Galactose: Produtos
Enzima: Lactase
A água provoca a quebra da ligação entre glicose e galactose que forma a lactose do leite e temos como produto eles separados.
O substrato se liga à enzima pelo sítio catalítico para que ocorra a reação química.
Substrato: Toda substância sobre a qual a enzima atua 
Sitio ativo: Area de encaixe entre a enzima e substrato
Modelo de chave-fechadura: as enzimas são altamente específicas, portanto, cada enzima tem um “formato” para ligar-se especificamente, pois a forma tridimensional dos aminoácidos do sítio ativo se encaixa no substrato, o que garante a especificidade da enzima.
TODA REAÇÃO ENZIMÁTICA OBEDECE A ESSE PROCESSO
Enzima + Substrato --> Complexo Enzima Substrato --> Produto + Enzima.
A enzima não sofre transformação química
Especificidade da enzima: Cada enzima é ESPECIFÍCA para um substrato (chave-fechadura). Existem enzimas que atuam em mais de 1 substrato, mas são poucas exceções.
Cofatores
Cofatores: Substâncias não proteicas que se ligam a uma determinada região da enzima e também participam da reação.
Muitas enzimas só são ativas quando ligadas a moléculas não proteicas coadjuvantes conhecidas como cofatores.
Tipos de cofatores
· Ativadores: Elementos inorgânicas. Exemplos: Metais
· Coenzimas: Formadas por vitaminas hidrossolúveis (complexo B)
Região da molécula enzimática que participa da reação com o substrato
Coenzimas
· Coenzimas são substâncias que determinam a estrutura alostérica (formato) ATIVA da enzima.
· Molécula orgânica ou metaorgânica complexa; se ligam as enzimas apenas durante a reação, e ajudam na transferência de algum tipo químico nas reações. As coenzimas determinam o formato (estrutura alostérica/ativa da enzima).
· Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis (Complexo B)
Classificam-se em:
· Transportadores de hidrogênio
· Transportadoras de grupos químicos
Grupo acil: grupo derivados dos ácidos carboxílicos.
TODAS AS VITAMINAS DO COMPLEXO B FORMAM ESTRUTURA DE COENZIMAS
Por isso quando alguém apresenta cansaço físico ou mental o médico recomenda vitaminas do complexo B e minerais porque como funcionam com cofatores auxiliam no metabolismo celular melhorando com isso a produção de ATP na célula, melhorando estado físico e mental.
Metabolismo do etanol, glicólise e gliconeogênese
O metabolismo do álcool etílico (etanol)
O metabolismo do álcool inicia com a reação da enzima ADH (vasopressina; hormônio antidiurético) que transforma o etanol em acetaldeído, que, por sua vez, sofre reação das enzimas ALDH (aldeído desidrogenase) resultando em acetato.
Metabolismo do etanol
· 95% se dá na mucosa intestinal
· 5% é absorvido pela mucosa gástrica
Fatores que alteram a absorção
· Temperatura
· Alimentos 
· Presença de CO2
Distribuição
· 80-90% será metabolizado pelo fígado
· Uma pequena parte distribuída para outros tecidos
· 2-10% será eliminado pelo ar expirado ou excretado pela urina
Indicador de intensidade de efeito sobre o comportamento
· Sobriedade: 0,1 a 0,5 g/L
· Euforia: 0,3 a 1,5 g/L
· Embriaguez: 1 a 3 g/L
· Estupor: 2,5 a 4 g/L
· Coma e morte: 3,5 a 5 g/L
Supondo que o Sr. Romeu ingeriu 500mL de cachaça e que a concentração sanguínea de etanol é máxima após 1hora do início da ingestão. Determinar o tempo (em horas) que o Sr.Romeu levaria para metabolizar todo o etanol ingerido? 
Dados:· Peso do Sr.Romeu: 90kg 
· Tempo médio da velocidade de metabolização do etanol 0,1g/kg por hora. 
· Densidade do etanol = 1g/mL 
· Teor alcoólico da cachaça: 40ºGL (40% V/V)
Resolução
Passo 1: Determinar a quantidade de etanol ingerida
500 ml de cachaça
40% V/V (40 ml de etanol em 100 ml de cachaça)
40 ml etanol --- 100 ml de cachaça
X ml etanol ---- 500 ml 
X = 200 mL de etanol
Densidade = 1 g/ml 
Logo 1 g --- 1 ml 
 X g --- 200 ml 
X = 200g de etanol
Passo 2: Determinar a taxa de metabolização do etanol
0,1g/kg por hora
Sr Romeu tem 90 kg
Logo 90 x 0,1 = 9g/hora
Passo 3: Determinar o tempo necessário
200g/9g/hora = 22,22 horas para metabolizar todo etanol ingerido
Gliconeogênese
Definição: Síntese de GLICOSE a partir de compostos que não são carboidratos: 
· Lactato 
· Glicerol 
· Aminoácidos 
Ocorre no fígado e no rim.
Importância: Manutenção da taxa de glicose sanguínea durante o jejum prolongado (aproximadamente mais de 10 horas) durante um jejum menor do que 10 horas a glicemia é mantida através da quebra do glicogênio hepático.
Por que não podemos ter hipoglicemia?
Pois os neurônios usam como principal e única fonte de energia a glicose, assim, a sua falta nessas células leva a tremores e ao coma, podendo levar à morte.
Gliconeogênese a partir do glicerol
O glicerol é um dos constituintes do triacilglicerol (que são as gorduras, armazenadas no tecido adiposo).
Durante jejum prolongado essa gordura é quebrada em glicerol + ácidos graxos.
O glicerol cai na corrente sanguínea vai para o fígado. No fígado, forma a glicose a partir da gliconeogênese e essa glicose vai para a corrente sanguínea manter a glicemia.
Gliconeogênese a partir do Lactato
No musculo quando realizamos a oxidação da glicose anaerobicamente através da glicólise produzimos o lactato.
Esse lactato cai na corrente sanguínea, vai para o fígado e é utilizado para síntese de glicose através da gliconeogênese.
 Essa glicose volta para corrente sanguínea e pode ser utilizada novamente pelo músculo pra produção de energia.
Esse ciclo é conhecido como ciclo de Cori.
Gliconeogênese a partir de aminoácidos
As proteínas musculares durante jejum prolongado sofrem proteólise (quebradas em seus constituintes que são os aminoácidos).
A Alanina e a glutamina os principais aminoácidos que podemos utilizar para a gliconeogênese cai na corrente sanguínea, vai para o fígado.
No fígado é convertido em glicose pela gliconeogênese, essa glicose vai para a corrente sanguínea manter a glicemia e poderá também ser utilizada pelos músculos para produção de energia.
Inibição da gliconeogênese pelo etanol
Gliconeogênese: Síntese da glicose a partir de percussores não glicídicos (como aminoácidos, lactato e glicerol)
Via normal da gliconeogênese:
 lactato ⇔ piruvato ⇔ diidroxiacetona ⭢ glicose
A reação lactato ⇔ piruvato é deslocada para a produção de lactato ao invés de produzir piruvato e seguir para a gliconeogênese.
Glicólise 
É a quebra citoplasmática parcial da molécula de glicose sendo um processo anaeróbio (não consome O2 )
produz ATP a qual funciona para o fornecimento de energia para o organismo para que este realize as suas funções (redução do NAD em NADH+H+ ,produção de piruvato-ácido pirúvico).
Gliconeogênese
Síntese de glicose a partir de compostos que contém carbono, mas não são carboidratos tais como: aminoácidos, lactato, glicerol e piruvato
Produz glicose para ser lançada na circulação mantendo a glicemia em níveis normais
Glicólise e Gliconeogênese
Sobre a gliconeogênese
Nesse esquema observamos uma célula, no interior da célula temos a glicose.
Quando oxidamos a glicose para produção de energia para a célula essa glicose é quebrada em piruvato.
Esse piruvato em condições anaeróbias, principalmente na célula muscular, forma o lactato.
 A gliconeogênese é como se retornássemos a via glicolítica, com isso o piruvato forma fosfoenolpiruvato através da ação d duas enzimas: a piruvato carboxilase e a PEP carboxiquinase.
As demais reações são reversíveis, ou seja, são catalisadas pelas mesmas enzimas da glicólise.
Quando chega em frutose1,6-Bisfosfato um fosfato tem que ser retirado essa frutose para formar Frutose 6-P e a enzima que atua nesse processo é a Frutose1,6bifosfatoFosfatase.
De frutose 6-P para glicose 6p também é reversível, logo é a mesma enzima que catalisa a glicólise.
De Glicose6-P para Gliose onde é removido um fosfato da glicose essa reação é catalisada pela ação da Glicose-6PFosfatase e essa glicose formada cai na corrente sanguínea para manter a glicemia.
O glicerol é a mesma coisa:
Ele forma a Diidroxiacetona-P que forma a Frutose1,6-Bisfosfato que sore as ações das mesmas enzimas da gliconeogênese a partir do lactato (frutose1,6bisfosfatofosfatase e a Glicose-6PFosfatase) chegando até glicose.
Os aminoácidos formam piruvato e sofre ação das mesmas enzimas da gliconeogênese a partir do lactato, formando glicose que cai na corrente sanguínea para manter a glicemia.
Hormônios que ativam glicose e gliconeogênese
Glicose: Insulina
Gliconeogênese: Cortisol, Glucagon e adrenalina
Homens: +ADH no intestino
Mulher: +ADH no fígado 
Conclusão: homens começam a metabolizar o álcool logo que ingerem já as mulheres o álcool passará pela corrente sanguínea para ser metabolizado no fígado.
Glicose = absorvência da amostra x 100 / absorvência padrão
Metabolismo do etanol
Por que o etanol provoca hipoglicemia?
Durante a gliconeogênese o lactato volta a formar piruvato e piruvato forma glicose. Nessa reação de lactato ⇔ piruvato é uma reação em equilíbrio químico, podendo ocorrer nos dois sentidos. 
Porem quando piruvato forma lactato temos oxidação do NADH+H+ em NAD então eu utilizo os NADH+H+. De lactato para piruvato o NAD vai receber hidrogênio do lactato, vai sofrer redução e vai produzir NADH+H+.
No glicerol acontece a mesma coisa de glicerol para diidroxiacetona tenho a formação de NADH+H+ e diidroxiacetona para glicerol tenho a utilização dos NADH+H+ a
Já vimos que quando metabolizamos o etanol pela Álcool desidrogenase (ADH) até acetaldeído e depois esse acetaldeído formara acetato temos produção NADH+H+ com isso aumenta muito a concentração da coenzima NADH+H+ dentro da célula.
Pelo princípio de Le Chatelier que diz: Quando temos um equilíbrio e existe um fator perturbando o equilíbrio, ele é deslocado para ir contra esse fator.
Com isso o aumento do NADH+H+ desloca a reação para formação do lactato a partir do piruvato para poder utilizar os NADH+H+ em excesso. Logo, aumenta a concentração de lactato inibindo a gliconeogênese levando a hipoglicemia.
Cadeia Transportadora de elétrons e Fosforilação Oxidativa (1ª Semana Integradora)
A cadeia transportadora de elétrons (CTE) e a fosforilação oxidativa são processos fundamentais na respiração celular, ocorrendo nas mitocôndrias das células eucariotas. Esses processos são responsáveis pela produção de ATP, a principal moeda energética das células.
Cadeia Transportadora de Elétrrons (CTE)
1. Localização: A CTE está localizada na membrana interna da mitocôndria.
2. Componentes: É composta por uma série de complexos proteicos (Complexos I, II, III e IV) e transportadores móveis, como a Coenzima Q (ubiquinona) e o citocromo c.
3. Processo:
a. Oxidação de NADH e FADH₂: Os elétrons são doados por NADH e FADH₂, que são gerados durante o ciclo de Krebs.
b. Transferência de Elétrons: Os elétrons são transferidos através dos complexos da CTE, liberando energia em cada etapa.
c. Bombeamento de Prótons: A energia liberada é utilizada para bombear prótons (H⁺) do interior da mitocôndria para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico.
4. Coenzima Q (Ubiquinona):
a. A Coenzima Q é um transportador lipossolúvel que se move livremente na membrana interna da mitocôndria.
b. Ela aceita elétrons do Complexo I (NADH) e do Complexo II (FADH₂) e os transfere para o Complexo III.
c. A Coenzima Q é crucial para conectar os complexos da CTE e facilitar a transferência de elétrons.
5. Citocromo c:
a. O citocromo c é uma proteína solúvel que transporta elétronsdo Complexo III para o Complexo IV.
b. Ele contém um grupo heme que permite a transferência de elétrons, contribuindo para a redução do oxigênio (aceptor final de elétrons) no final da cadeia.
6. Redução do Oxigênio (aceptor final de elétrons): No final da cadeia, os elétrons são transferidos para o oxigênio, formando água (H₂O).
Fosforilação Oxidativa
1. Definição: É o processo que utiliza o gradiente de prótons gerado pela CTE para sintetizar ATP.
2. Mecanismo:
a. ATP Sintase: A ATP sintase é uma enzima que permite a passagem de prótons de volta para a matriz mitocondrial.
b. Síntese de ATP: A energia do fluxo de prótons é utilizada para converter ADP e fosfato inorgânico (Pi) em ATP.
3. Rendimento Energético: Cada molécula de NADH pode gerar aproximadamente 2,5 moléculas de ATP, enquanto cada FADH₂ gera cerca de 1,5 moléculas de ATP.
Imagens
· Disposição dos Complexos I, II, III e IV, transportadores de elétrons, na membrana interna da mitocôndria. 
· As setas indicam a trajetória dos elétrons provenientes do NADH ou do succinato até o oxigênio. C = citocromo c; Q = coenzima Q
· Esquema mostrando o bombeamento de prótons (setas verdes) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas pelos complexos I, III e IV, à custa da energia derivada do transporte de elétrons (setas vermelhas). 
· O gradiente de prótons (concentração maior de H+ no espaço intermembranas) e o gradiente elétrico (face interna da membrana interna mais negativa) constituem a força próton-motriz que é utilizada para sintetizar ATP pela ATP sintase, a única via de acesso de prótons para a matriz (seta roxa).
A transferência de elétrons pode ser bloqueada por inibidores específicos
Há drogas capazes de atuar especificamente sobre cada um dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial, impedindo o prosseguimento da transferência de elétrons. O resultado desta ação inibitória é a paralisação do transporte de elétrons e das vias metabólicas que dependem da cadeia para a reoxidação de coenzimas.
	Inibidores
	Complexo
	Barbituratos (hipnóticos)
	I
	Rotenona (inseticida)
	I
	Malonato (inibidor de succinato desidrogenase)
	II
	Antimicina A (antibiótico)
	III
	Cianeto (CN-), monóxido de carbono (CO), azida (N3-)
	IV
Lipídeo e Lipogênese
Caso disparador nº2: A jovem estudante Cristina
Lipídeos
Definição
· São classes de compostos com estrutura bastante variada, caracterizados por sua baixa solubilidade em água.
Tipos de lipídeos
· Triacilglicerol (triglicerídeos). Exemplos: óleos e gorduras
· Fosfolipídeo. Exemplo: bicamada da membrana plasmática.
· Glicolipídio: Exemplo: membranas;
· Lipoproteína. Exemplo: LDL, HDL;
· Esteroides. Exemplo: Colesterol;
· Ceras. Exemplo: ceras de ouvido, de abelha e da pele.
VAMOS FOCAR: Triacilglicerol
Triacilglicerol (triglicerídeos)
· São os óleos e as gorduras
· Constituição: Glicerol + 3 ácidos graxos (ácidos carboxílicos)
· Reação que forma: esterificação --> Álcool + Ácido carboxílico = Éster + Água
Tipos de ácidos graxos
· Saturados: Só ligação simples, simples entre carbonos
· Monoinsaturado: Apenas uma ligação dupla entre carbonos
· Polinsaturado: Múltiplas ligações duplas entre carbonos
Normalmente, ácidos graxos possuem número par de carbonos.
Estrutura química dos principais dos ácidos graxos
Explicação em relação ao ácido oleico.
· 18: número de carbonos
· :1 --> número de insaturação
· Δ9: posição dupla.
· ω: último carbono do ácido --> ω-9: contando do último carbono onde está a primeira insaturação
Os ácidos graxos monoinsaturados e polinsatruados podem reduzir o nível de colesterol/LDL no sangue por isso é melhor consumir eles.
Diferenças óleos/gorduras 
Óleos: 
· Maior quantidade de ácidos graxos insaturados. 
· Menor ponto de fusão. 
· Geralmente de origem vegetal. 
Gorduras: 
· Maior quantidade de ácidos graxos saturados. 
· Maior ponto de fusão. 
· Geralmente de origem animal.
A temperatura de fusão é a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o líquido. Como os óleos têm uma estrutura que não se compacta bem (porque existem insaturações que fazem como uma espécie de dobra na cadeia, portanto, o “empilhamento” de moléculas se torna menos compactas), eles permanecem líquidos em temperaturas mais baixas em comparação com as gorduras (tem apenas simples ligações, o empilhamento é mais compacto).
Funções do triacilglicerol 
· Reserva de energia. 
· Isolante térmico. 
· Proteção dos órgãos
Gordura Trans
· Inimigo nº1 do coração. 
· Melhor consumir gordura saturada do que gordura trans (eleva LDL, baixa o HDL. Aumenta o risco de problemas cardiovasculares).
· Onde: Sorvete, margarina, baconzitos.
Apesar dos ácidos graxos insaturados serem mais recomendados que os saturados. A estrutura dos ácidos graxos apresenta isomeria geométrica CIS. Ao aquecer a gordura com isomeria CIS a isomeria torna-se TRANS, fazendo com que a gordura vire TRANS.
Lipogênese
Metabolização do álcool forma AcetilCoA (onde entra o quadro branco do slide)
Lipólise = quebra de gordura (SERÁ VISTO NA PRÓXIMO AULA)
Tecidos onde ocorre a lipogênese: 
· Fígado 
· Tec. Adiposo 
· Glândula Mamária 
· Rim 
· Cérebro 
· Ocorre no citossol
Síntese de Ácidos graxos
1ª Etapa
Principal enzima: (QUESTÃO DE PROVA)
· AcetilCoA-carboxilase 
· Importância dessa enzima: ela que regula a via de síntese dos ácidos graxos, e, consequentemente a de gorduras. Significa que se ela está:
· Ativa: faz síntese de gordura. Logo, ao impedir que ela vá para o Ciclo de Krebs vai formar MalonilCoA e ácido graxo. ATIVADA PELA INSULINA
· Inibida: A AcetilCoA vai para o ciclo de Krebs, gerando energia. INIBIDA PELO GLUCAGON E PELA ADRENALINA
O sistema enzimático é formado por um conjunto de enzimas + proteína
Proteína Carreadora de Acila: 
Grupo Acila.
Se repete até formar 1º ácido graxo: ácido palmítico (saturado)
Se repete 7 vezes porque já começo com 2 carbonos
Questão prova:
Nos animais, só temos dessaturase que colocam dupla até o 9º carbono, depois não tenho.
Porque? Não temos o código genético, gen que codifica a dessaturase que coloca dupla depois do 9º carbono.
Que são os ácidos graxos insaturados?
· 1º Não consigo sintetizar no organismo o ácido linoleico (essencial): Tenho que ingerir, pois não sintetizo (óleo de soja, óleo de milha).
· 2º Não consigo sintetizar no organismo α Linôlenico (essencial): Linhaça, óleo de canola.
OBS: Não sintetizo, mas consigo metabolizar?
Sim, consigo (SETAS AMARELAS DO RESUMO, DIETA)
O que essas enzimas fazem?
· Desaturasse: produzir duplas ligações.
· Elongase: Aumentar número carbono.
As famílias se misturam? (Um ômega vira outro)
Animais: Não.
Plantas: Sim.
Os ácidos graxos, principalmente, os de 20 C, tem outras funções, eles formam substâncias conhecidas como Eicosanoides.
Eicosanoides: 4 grupos compostos e uma substância atuam no processo inflamatório, processo imunológico
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