BIOQUÍMICA VETERINÁRIA resumo prova.

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BIOQUÍMICA VETERINÁRIA
PROVA I
GLICÓLISE
Introdução ao metabolismo
Nas células as reações enzimáticas não ocorrem isoladas e sim são organizadas em sequências de múltiplos passos que denominamos de vias. 
Em uma via o produto de uma reação serve como substrato para a reação subsequente. Há também as vias que estabelecem intersecções, isto é, formam uma rede integrada de reações químicas com propósitos definidos.
Essas redes de reações são denominadas de metabolismo.
METABOLISMO= Soma de todas as mudanças químicas que ocorrem nas células, nos tecidos ou nos organismos. 
As vias podem ser classificadas como:
Anabólicas: De síntese. Formam produtos finais complexos a partir de precursores simples, como a síntese de um polissacarídeo, o glicogênio a partir da glicose.
Catabólicas: De degradação. Quebram moléculas complexas, como proteínas, polissacarídeos e lipídeos, em uma variedade de moléculas mais simples, como NH³ CO² e água.
Ciclos: São as vias que regeneram um de seus componentes.
Enzima: Pode catalisar ou regular.
VIAS CATABÓLICAS – oxidativo
Reações catabólicas: propósito de capturar energia química, obtidas das reações da degradação de moléculas combustíveis ricas em energia, formando o ATP. Também permite que moléculas da dieta sejam convertidas em blocos constitutivos necessários para a síntese de moléculas complexas. A energia gerada pela degradação de moléculas complexas, ocorre em 3 estágios. 
Hidrólise de moléculas complexas: As moléculas complexas são quebradas em seus blocos constitutivos. Ex: proteínas em monossacarídeos e triacilglicerois em ácidos graxos e glicerol; 
Conversão dos constitutivos em intermediários mais simples: Então, os blocos constitutivos são degradados em acetil-coA, e em uma pequena variedade de moléculas simples. Parte da energia é capturada como ATP, porém essa quantidade é pequena se a comparamos com a energia produzida durante o 3º estágio.
Oxidação de acetil-coA: O ciclo dos ácidos tricarboxílicos é a via final comum da oxidação de moléculas combustíveis como acetil-coA. Grandes quantidades de ATP são geradas na fosforilação oxidativa, à medida que os elétrons do NADH e do FADH² para o oxigênio. 
VIAS ANABÓLICAS
Essas reúnem moléculas pequenas, como aminoácidos para formar moléculas complexas como as proteínas. As reações anabólicas são endergônicas, isto é, precisam de energia, via de regra, fornecida pelo ATP, gerando ADP + Pi. Frequentemente, as reações anabólicas envolvem reduções químicas em que o poder redutor vem do doador de elétrons, o NADPH. O catabolismo é convergente: uma ampla variedade de moléculas é transformada em poucos produtos finais. Em contraste o anabolismo é divergente: Poucos precursores biossintéticos são transformados em uma ampla variedade de produtos poliméricos.
REGULAÇÃO DO METABOLISMO
As vias devem ser coordenadas de modo que a produção de energia e a síntese de produtos finais estejam de acordo com as necessidades da célula. As células individuais não funcionam isoladamente, mas são parte de uma comunidade de tecidos que interagem. Dessa forma, há um sistema de comunicação que coordena as funções do organismo. Os sinais regulatórios que informam determinada célula sobre estado metabólico do organismo como um todo incluem: hormônios, neurotransmissores e a disponibilidade de nutrientes. Esses influenciam os sinais gerados dentro das células.
Sinais intracelulares
A velocidade de uma via pode responder a sinais reguladores que surgem no interior de uma célula. Por exemplo, a velocidade de uma via pode ser influenciada pela disponibilidade de substratos, pela inibição ocasionada pelos produtos ou por alterações nos níveis de ativadores ou inibidores alostéricos. Esses sinais determinam respostas rápidas e são importantes para a regulação do metabolismo a cada momento. 
Comunicação intercelular 
Responder a sinais extracelulares é essencial para a sobrevivência e desenvolvimento dos organismos. A sinalização intercelular fornece uma integração ampla do metabolismo e normalmente é mais lento se comparado com a intracelular. A comunicação intercelular pode ocorrer pelo contato entre as superfícies e em alguns tecidos pelas junções gap, Para o metabolismo o método mais importante é o de sinalização química, mediada, por exemplo, por hormônios trazidos via corrente sanguínea ou por neurotransmissores. 
Sistemas de segundos mensageiros
Os hormônios e os neurotransmissores podem ser imaginados como sinais. E seus receptores como detectores de sinal. Cada componente age como um elo na comunicação entre os eventos extracelulares e os intracelulares. Muitos receptores sinalizam o reconhecimento de um ligante acoplado por meio do desencadeamento de uma série de reações que no fim resulta em uma resposta intracelular específica. Moléculas denominadas segundo-mensageiro atuam entre o mensageiro original (neurotransmissor, hormônio) e o efeito final dentro da célula. Exemplo: cálcio/fosfatidilinositol e adenilato/ciclase.
ADENILATO-CICLASE – (Enzima ligada à membrana que converte ATP em AMP cíclico.)
Um sinal químico (que pode ser hormônios ou neurotransmissores) atua nas células através dos receptores determinados específicos de membrana, como os adrenérgicos, alfa2 e beta, assim, esse sinal químico, ativa ou reduz a atividade da adenilato ciclase. Desse modo, tecidos que respondem a mais de 1 sinal químico devem ter vários receptores, cada um dos quais pode estar ligado à adenilato-ciclase. Algumas toxinas ativam e outras inibem a enzima. Os receptores possuem uma região extracelular, na qual o ligante se acopla, possui também 7 hélices transmembrana e um domínio intracelular que reage com a proteína G.
Proteínas reguladoras dependentes de GTP 
A formação do segundo mensageiro através da ligação entre o sinalizador e o receptor não é direto e sim, mediado por proteínas trimétricas especializadas que estão na membrana celular. Essas proteínas são as proteínas G, por ligarem GTP e GDP a elas e formar um elo de cadeia de comunicação entre o receptor e a adenilato ciclase. 
Quando inativa, a proteína G se liga ao GDP. O receptor ativado interage com proteínas G e realiza troca de GDP por GTP. A proteína G trimétrica dissocia-se em uma subunidade alfa e um dímero beta e gama. A subunidade alfa ligada ao GTP move-se do receptor para a adenilato ciclase que é ativada. 
As ações do complexo proteína G + GTP, são de curta duração, pois a proteína G promove a hidrólise rápida do GTP a GDP. Causando a inativação da proteína G. 
OBS: A ativação ou inibição da adenilato ciclase por um hormônio ou neurotransmissor, depende do tipo de proteína G ligada. 
Proteína-cinases
As proteína-cinases também são ativadas através do AMPc. O AMPc ativa a proteína-cinase A ligando-se às suas duas subunidades regulatórias, determinando a liberação de subunidades catalíticas ativas, essas subunidades catalisam a transferência do fosfato do ATP para resíduos específicos de serina ou treonina em proteínas substratos dessa enzima. As proteínas fosforiladas podem atuar sobre os canais iônicos diretamente, ou ativar/inibir-se. A proteína cinase A também pode fosforilar proteínas específicas que se ligam a regiões promotoras no DNA, determinando aumento na expressão de determinados genes.
Desfosforilação de proteínas
As proteínas-fosfatases são responsáveis pela retirada do fosfato das proteínas (adicionadas pelas proteína-cinases). As proteínas fosfatases clivam hidroliticamente ésteres de fosfato, assegurando que mudanças enzimáticas promovidas por fosfato não sejam permanentes.
Hidrólise do AMPc
A hidrólise do AMPc é promovida por meio da fosfodiesterase do AMPc, representante de uma família de enzimas que cliva ligações 3’-5’-fosfodiéster cíclico. O 5’AMP não é uma molécula e sinalização intracelular. Assim, os efeitos do neurotransmissor terminam quando o sinal extracelular é removido.
VISÃO GERAL DA GLICÓLISE
A via glicolítica é usada em quase todos os tecidos para a quebra da glicose, como objetivo de fornecer energiana forma de ATP e intermediário para outras vias metabólicas. A glicólise é o centro do metabolismo dos carboidratos, pois praticamente todos os glicídios (provenientes da dieta e também de reações catabólicas do organismo) podem ser convertidos em glicose. 
O produto final da glicólise nas células com mitocôndrias e oxigênio é o piruvato. Essa série de 10 reações é denominada glicólise aeróbica, pois é necessário oxigênio para a reoxidação do NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. Na conversão de piruvato a acetil-coA (principal combustível no ciclo do ácido cítrico) ocorre uma descarboxilação oxidativa e isso é possível graças às condições que a glicólise dá para que isso aconteça.
GLICOLISE ANAERÓBIA: Quando a glicose é convertida a piruvato, que é reduzido pelo NADH para formar lactato, assim reoxidando o NAD+. Essa conversão de glicose a lactato não necessita de oxigênio. A glicólise anaeróbia permite a produção de ATP em tecidos sem mitocôndrias (eritrócitos p. ex) ou em condições de hipoxia.
TRANSPORTE DA GLICOSE PARA DENTRO DAS CÉLULAS
A glicose não é capaz de difundir-se diretamente para dentro das células. Por isso utiliza:
1. Sistema de transporte por difusão facilitada, independente de NA+ 
2. Sistema de co-transporte monossacarídeo+NA.
1. Transporte por difusão facilitada, independente de NA+
Esse sistema é mediado por uma família de pelo menos 14 transportadores de glicose encontrados nas membranas celulares, são designados de GLUT-1 a GLUT-14. Ocorrem em 2 estados: A glicose extracelular liga-se ao transportador que altera sua conformação, transportando a glicose através da membrana.
Especificidade tecidual da expressão gênica dos GLUTs.
GLUT-3= transportador de glicose nos neurônios
GLUT-1= Abundante nos eritrócitos e no encéfalo, mas pouca expressão no músculo do adulto
GLUT-4= Abundante no tecido adiposo e no músculo esquelético.
OBS: O número de transportadores ativos do GLUT-4 é aumentado pela insulina.
GLUT-5= Principal transportador para a frutose no intestino delgado e nos testículos.
GLUT-7= Encontrado no fígado e em outros tecidos gliconeogênicos, medeia o fluxo de glicose através da membrana do retículo endoplasmático.
Funções especializadas das isoformas de GLUT 
Na difusão facilitada, o movimento da glicose segue um gradiente de concentração, do maior para o menor.
GLUT-1, GLUT-3 e GLUT-4 estão envolvidos principalmente na captação de glicose a partir do sangue. Em contraste o GLUT-2, que se encontra no fígado e no rim pode transportar a glicose para dentro (níveis altos no sangue) e glicose para fora (níveis baixos no sangue). 
OBS: O GLUT-2 é encontrado também no pâncreas.
2. Sistema de co-transporte monossacarídeo-Na+
Esse processo requer energia, pois transporta a glicose contra o gradiente de concentração, da menor para a maior concentração. Esse sistema é mediado por um carreador, em que o movimento da glicose está acoplado ao gradiente de concentração do Na+, que é transportado concomitantemente à glicose para o interior da celular. O carreador é um transportador de glicose dependente de sódio. Esse tipo de transporte ocorre nas células epiteliais do intestino, dos túbulos renais e do plexo coroide. 
REAÇÕES DA GLICÓLISE
A conversão de glicose a piruvato acontece em dois estágios. As primeiras cinco reações da glicólise correspondem a uma fase de investimento de energia, em que as formas fosforiladas dos intermediários são sintetizadas com o gasto de ATP. As reações subsequentes constituem uma fase de produç~~ao de energia em que ocorre a produção líquida de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glicose metabolizada por fosforilação no nível do substrato. 
OBS: 2 moléculas de NADH são formadas quando é produzido piruvato [glicólise aeróbia], enquanto o NADH é convertido em NAD+ quando o lactato for o produto final [glicólise anaeróbica].
Saldo da glicólise aeróbia.
FOSFORILAÇÃO DA GLICOSE
As moléculas de glicídeos fosforiladas não atravessam facilmente as membranas celulares, pois não há carreadores específicos na membrana para esses compostos. Eles são muito polares para difundir-se na membrana. A fosforilação irreversível da glicose, retém efetivamente o glicídio na forma de glicose-6-fosfato citosólica, assegurando seu metabolismo na célula. Os mamíferos possuem diversas isoformas da enzima hexocinase que catalisa a fosforilação da glicose a glicose-6-fosfato.
Hexocinase: Na maior parte dos tecidos, a fosforilação da glicose ocorre pela hexocinase, uma das 3 enzimas reguladoras da glicólise (juntamente com a fosfofrutocinase e a piruvato-cinase). A hexocinase apresenta especificidade ampla quanto ao substrato: é capaz de fosforilar outras hexoses, além da glicose. A hexocinase é inibida pelo produto da reação, glicose-6-fosfato, que se acumula quando a metabolização dessa hexose-fosfato está reduzida. A hexocinase apresenta um baixo km e uma alta afinidade pela glicose. Isso permite uma eficiente fosforilação e o metabolismo posterior da glicose, mesmo quando as concentrações teciduais de glicose estiverem baixas. 
ISOMERIZAÇÃO DA GLICOSE-6-FOSFATO
A isomerização da glicose-6-fosfato, com a produção de frutose-6-fosfato, é catalisada pela fosfoglicose-isomerase. A reação é reversível.
FOSFORILAÇÃO DA FRUTOSE-6-FOSFATO
A reação irreversível de fosforilação, catalisada pela fosfofrutocinase-1 (PFK-1), é o mais importante ponto de controle e o passo limitante de velocidade da glicólise. A PFK-1 é controlada pelas concentrações disponíveis de seus substratos, ATP e frutose-6-fosfato, e pelas seguintes substâncias reguladoras:
Regulação pelos níveis energéticos dentro da célula
A PFK-1 é inibida alostericamente por níveis elevados de ATP, que atuam como sinal de “riqueza energética”, indicando a abundância de compostos de alta energia. Níveis altos de citrato, um intermediário do ciclo de Krebs, também inibe a PFK-1. Essa enzima por outro lado é ativada alostericamente por altas concentrações de AMP, que sinalizam depleção das reservas energéticas. 
Regulação pela frutose 2-6-bisfosfato
A frutose-2-6-bisfosfato é o mais potente ativador da PFK-1, sendo capaz de ativar a enzima mesmo quando os níveis de ATP estão altos. A frutose-2-6-bisfosfato é formada pela fosfofrutocinase-2 (PFK-2), que é diferente da PFK-1. A PFK-2 é uma proteína bifuncional, tendo tanto atividade cinásica que produz frutose-2-6-bisfosfato, quanto atividade fosfatásica que converte a frutose-2,6-bisfosfato novamente em frutose-6-fosfato. 
No fígado, o domínio cinase é ativo quando desfosforilado e ativo quando fosforilado. 
OBS: A frutose-2,6-bisfosfato também atua como inibidor da Frutose-1,6-bisfosfatase, uma enzima da gliconeogênese. 
As ações recíprocas da da frutose-2,6-bisfosfato sobre a glicólise [ativação] e a gliconeogênese [inibição] asseguram que essas vias mão estejam completamente ativas ao mesmo tempo, prevenindo um ciclo inútil, em que a glicose seria convertida a piruvato enquanto ocorreria a síntese de glicose, a partir do piruvato.
Durante o estado alimentado:
A diminuição dos níveis de glucagon, juntamente com níveis elevados de insulina, como ocorre em uma refeição rica em carboidratos, causa aumento na frutose-2,6-bisfosfato e, portanto, na velocidade da glicólise no fígado. Desse modo, a frutose-2,6-bisfosfato atua como sinal intracelular, indicando abundância de glicose. 
Durante o Jejum:
 Níveis elevados de glucagon e baixos de insulina como no jejum, determinam uma diminuição na concentração intracelular de frutose-2,6-bisfosfato hepática. Isso resulta na diminuição geral da glicólise e um aumento na gliconeogênese.
Clivagem da frutose-1,6-bisfosfato
A aldolase cliva a frutose-1,6-bisfosfato, dando diidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. A reação é reversível e não-regulada. 
OBS: A aldolase B, isoforma encontrada no fígado e no rim, também cliva a frutose-1,6-bisfosfato e funciona no metabolismo da frutose da dieta. 
Isomerização da diidroxiacetona-fosfato
A triose-fosfato-isomeraseinterconverte essas duas trioses, a diidroxiacetona-fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato. A diidroxiacetona-fosfato isomeriza, dando gliceraldeído-3-fosfato, para posterior metabolismo pela via glicolítica. Essa isomerização resulta na produção líquida de 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato pelos produtos da clivagem da frutose-1,6-bisfosfato. 
Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato
A conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bisfosfoglicerato pela gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase é a primeira reação de oxido-redução da glicólise. 
OBS: Uma vez que há apenas uma quantidade limitada de NAD+ na célula, o NADH produzido nessa reação deve ser reoxidado a NAD+ para que a glicólise continue. Os dois principais mecanismos para a oxidação do NADH são: (1) a conversão ligada ao NADH de piruvato em lactato [anaeróbica]. (2) a oxidação NADH via cadeia respiratória [aeróbia].
Síntese do 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG)
A oxidação do grupo aldeído do gliceraldeído-3-fosfato a um grupo carboxila está acoplada à ligação de um Pi a esse grupo carboxila. O grupo fosfato de alta energia no carbono 1 do 1,3-BFG conserva boa parte da energia livre produzida pela oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. A energia desse fosfato de alta energia impele a síntese de ATP na próxima reação da glicólise. 
Síntese de 2,3-bisfosfoglicerato nos eritrócitos
Parte do 1,3-BFG é convertido em 2,3-BFG pela ação da bisfosfoglicerato-mutase. O 2,3-BFG, encontrado apenas em quantidades-traço na maior parte da células, está presente em alta concentração nos eritrócitos. O 2,3-BFG é hidrolisado por uma fosfatase, dando 3-fosfoglicerato. 
Síntese do 3-fosfoglicerato com produção de ATP
Quando o 1,3-BFG é convertido em 3-fosfoglicerato, o grupo fosfato de alta energia do 1,3-BFG é utilizado na síntese de ATP a partir de ADP. Essa reação é catalisada pela fosfoglicerato cinase, que ao contrário das cinases é fisiologicamente reversível. Uma vez que duas moléculas de 1,3-BFG são produzidas por cada molécula de glicose que entra na via glicolítica, a reação desse cinase repõe 2 moléculas de ATP consumidas na formação inicial de glicose-6-fosfato e frutose-1,6-bisfosfato. 
Troca do grupo fosfato do carbono 3 para o carbono 2
A mudança do grupo fosfato do carbono 3 para o carbono 2 do fosfoglicerato pela fosfoglicerato mutase é livremente reversível. 
Desidratação do 2-fosfoglicerato
A desidratação do 2-fosfoglicerato pela enolase redistribui a energia dentro da molécula do 2-fosfoglicerato, resultando na formação do fosfoenolpiruvato (PEP), que contém um enol fosfato de alta energia. A reação é reversível, apesar do produto ser um composto de alta energia.
Formação do piruvato, com produção de ATP
A conversão do PEP é catalisada pela piruvato cinase, a terceira reação irreversível da glicólise. O equilíbrio da reação da piruvato-cinase favorece a síntese de ATP.
OBS: Esse é outro exemplo de fosforilação no nível do substrato.
Regulação por proação
No fígado, a piruvato cinase é ativada pela frutose-1,6-bisfosfato, o produto da reação da fosfofrutocinase. Essa regulação por proação (ao invés da por retroalimentação) tem o efeito de unir as atividades das 2 cinases: o aumento: o aumento na atividade da fosfofrutocinase resulta em níveis elevados de frutose- 1,6-bisfosfato, ativando a piruvato-cinase.
Modulação covalente da piruvato-cinase
A fosforilação por uma proteína-cinase dependente de AMPc leva à inativação da piruvato cinase no fígado. Quando os níveis sanguíneos de glicose estão baixos, um aumento no glucagon provoca a elevação provoca nos níveis intracelulares de AMPc levando à fosforilação e à consequente inativação da piruvato-cinase. Desse modo, o PEP não consegue prosseguir na via glicolítica, entrando, então, na via da gliconeogênese. Isso explica, em parte a inibição da glicólise e a estimulação da gliconeogênese observadas em resposta ao glucagon. A desfosforilação da piruvato-cinase, por fosfoproteína-fosfatase resulta na reativação da enzima. 
Deficiência da piruvato-cinase
Um eritrócito maduro normal não apresenta mitocôndrias e é, portanto, completamente dependente da glicólise para produção de ATP. Esse composto de alta energia é necessário para satisfazer as necessidades energéticas do eritrócito e também para alimentar as bombas necessárias para a manutenção da forma bicôncava e flexível dessa célula, o que permite que ela force o seu caminho por capilares muito estreitos. A anemia observada na deficiência de enzimas glicolíticas é consequência da redução da velocidade da glicólise, levando a diminuição na produção de ATP. As alterações na membrana do eritrócito, resultantes dessa condição levam a mudanças no formato da célula e, por fim, à sua fagocitose por células do sistema reticuloendotelial, especialmente pó macrófagos do baço. A morte prematura desses eritrócitos resulta em anemia hemolítica. Entre os pacientes com defeitos genéticos em enzimas glicolíticas, cerca de 95% apresentam deficiência na piruvato cinase e 4% apresentam deficiência na fosfoglicose-isomerase.
GLICÓLISE ANAERÓBIA:
Redução de piruvato a lactato
O lactato, formado pela ação da lactato-desidrogenase, é o pruduto final da glicólise anaeróbia nas células eucarióticas. A formação do lactato é o principal destino do piruvato no cristalino e na córnea do olho, na medula renal, nos testículos, nos leucócitos e nos eritrócitos, pois todos eles apresentam-se pobremente vascularizados ou privados de mitocôndrias.
Consumo do lactato
O sentido da reação da lactato-desidrogenase depende das concentrações intracelulares relativas de piruvato e lactato e da razão NADH/NAD+ na célula. Por exemplo no fígado e no coração, a razão NADH/NAD+ é mais baixa do que no músculo em exercício. Esses tecidos oxidam lactato (obtido a partir do sangue), produzindo piruvato. No fígado, o piruvato pode ser convertido em glicose pela gliconeogênese, ou oxidado no ciclo do ácido cítrico. O músculo cardíaco oxida lactato a CO² e H²O, na via do ciclo de Krebs.
Acidose láctica 
Concentrações elevadas de lactato no plasma sanguíneo, uma condição denominada acidose láctica, ocorrem quando há um colapso do sistema circulatório, como infarto de miocárdio, na embolia pulmonar, ou na hemorragia não controlada ou quando o indivíduo está em choque. A falha em levar quantidades adequadas de O² aos tecidos resulta em prejuízo na fosforilação oxidativa e diminuição da síntese de ATP, produzindo ácido láctico como produto final. O aumento no oxigênio, necessário para a recuperação após um período em que sua disponibilidade foi inadequada, e denominado débito de oxigênio.