14 - Integração metabólica

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Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 1
Integração Metabólica 
 
Níveis de Organização 
Organismo (indivíduo) 
• Necessidades Nutricionais 
• Alimentação (dieta) 
 
Tecidual 
• Músculos 
• Fígado 
• Tecido Adiposo 
• Rins 
 
Subcelular 
• Citosol 
• Mitocôndria 
• Retículo endoplasmático 
• Núcleo 
 
 
Especialização dos Órgãos 
 
Músculo Esquelético e Cardíaco 
Função 
• mecânica. 
 
Adventos Metabólicos 
• Manutenção de ATP para a contração. 
• O metabolismo é predominantemente oxidativo: glicose, AG e 
corpos cetônicos são usados como combustíveis. 
• O controle envolve escolha do combustível apropriado. 
• Quando a glicose está escassa, a energia é obitida dos lipídeos. 
• Controle das reservas de glicogênio e TAG 
• Manutenção dos estoques durante o descanço muscular 
(músculo esquelético). 
• Degradação de proteínas para a gliconeogênese (inanição). 
Integrados pela circulação sanguínea 
Integrados por processos compartilhados 
(maquinaria enzimática) e metabólitos 
comuns. 
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Fígado 
Função 
• Primeiro órgão exposto ao sangue vindo do intestino (veia porta). 
Responde à composição da dieta. 
• Capaz de realizar todas as reações metabólicas que ocorrem em 
células de mamíferos. 
• Controla a concentração da glicose sangüínea. 
• Único órgão que produz Corpos Cetônicos 
• Único local para a síntese de uréia 
• Principal órgão produtor de ácidos graxos e esteróides 
• Órgão que processa os lipídeos da dieta em lipoproteínas 
• Estoca glicose como glicogênio e produz glicose através da 
gliconeogênese. 
• Sintetiza as principais proteínas plasmáticas, ex.: albumina 
 
Adventos Metabólicos 
 
Pós-Prandial 
• Primeiro sintetiza glicogênio e depois ácidos graxos. Processa 
os lipídeos da dieta em lipoproteínas. 
Jejum prolongado ou Inanição 
• Libera glicose: inicialmente a partir de glicogênio e depois 
através da gliconeogênese. A degradação de AAs acelera o 
ciclo da uréia. Uso de ácidos graxos para produção de energia 
e também produção de Corpos cetônicos . 
 
Tecido Adiposo 
Função 
• Estocagem de lipídeos da dieta e os sintetizados no fígado. 
• Síntese de novo de ácidos graxos a partir de glicose. 
 
Adventos Metabólicos 
• Durante o jejum ou exercício prolongado a síntese e estocagem de 
lipídeos é parada e a lipólise ocorre liberando glicerol e ácidos 
graxos. 
 
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Especialização Metabólica 1
Órgão Função Vias Substratos Produtos Enzimas
Fígado Homeostase Todas AG, glicose, Glicose, VLDL, GK, G6Pase,
lactato, glicerol, HDL, CCs, uréia, glicerol cinase,
AAs ácidos biliares, PEPCK, frutocinase
proteínas HMG CoA sintase/
plasmáticas liase
Cérebro Coordenação Glicoólise, Glicose, AAs, CCs Lactato
Coração Bombeamento Aeróbicas, AGs, CCs, lactato, Lipoproteína lipase
de sangue (CK, ß-oxid) VLDL TAG, glicose
Adiposo Estoque TAG Esterificação, Glicose, LP TAG AGs, glicerol Lipoproteína lipase,
lipólise, HS lipase
lipogênese 
 
 
Especialização Metabólica 2
Órgão Função Vias Substratos Produtos Enzimas
Músculo -
Contração- Movimentos Glicólise Glicose Lactato
rápida rápidos
Contração- Movimentos Aeróbica CCs, VLDL TAG LP lipase
lenta sustentados (CK, ß-oxid) AGs 
Rim Excreção, gli- Gliconeo- AGs, lactato, Glicose PEPCK ,glicerol cinase
coneogênese gênese glicerol
Eritrócito Transporte Glicólise, Glicose Lactato (Hemoglobina)
O2 via pentoses 
 
 
 
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Organização Subcelular 
Citosol 
• Glicólise 
• Via das Pentoses fosfato 
• Síntese e degradação de glicogênio 
• Síntese de ácidos graxos (AG) 
• Giconeogênese (parcialmente) 
• Ciclo da uréia (parcialmente) 
• Síntese de Nucleotídeos 
• Síntese de degradação de aminoácidos (parcialmente) 
Mitocôndria 
• Ciclo de Krebs 
• Fosforilação Oxidativa 
• ß-oxidação de AG 
• Formação de Corpos Cetônicos (cetogênese) 
Retículo Endoplasmático 
• Síntese de Triacilglicerois 
• Síntese de proteínas (RER) 
 
Fluxo de Metabólitos – carboidratos e Proteínas 
 
Glicose
Aminoácidos
Proteínas
Uréia
Glicogênio
CO2
Glicose
AAs Carboidratos
Proteínas
Dieta
Lactato
Glicose
Proteínas
Aminoácidos
Aminoácidos
Alanina, etc
Glicose
6-fosfato
CO2
Glicogênio
Uréia
Urina
Rim
Fígado
Veia Porta
Hepática
Eritrócito
Músculo
Intestino Delgado
Glicose
Aminoácidos
Proteínas
Uréia
Glicogênio
CO2
Glicose
AAs Carboidratos
Proteínas
Dieta
Lactato
Glicose
Proteínas
Aminoácidos
Aminoácidos
Alanina, etc
Glicose
6-fosfato
CO2
Glicogênio
Uréia
Urina
Rim
Fígado
Veia Porta
Hepática
Eritrócito
Músculo
Intestino Delgado 
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Junções entre vias do metabolismo de carboidratos 
 
 
 
 
Fluxo de Metabólitos - Lipídeos 
 
 
MG +
Ácidos graxos TAG
Lipoproteínas
TAG
LPL
LPL
Ácidos Graxos
TAG
TAG
Ácidos
Graxos
TAG
Ácidos
Graxos
Quilomícrons Músculo
Adipócito
Fígado
Intestino Delgado
Dieta
TAG
VLDL
CO2
CO2
Corpos
Cetônicos
Corpos
Cetônicos
Glicose
Glicose
MG +
Ácidos graxos TAG
Lipoproteínas
TAG
LPL
LPL
Ácidos Graxos
TAG
TAG
Ácidos
Graxos
TAG
Ácidos
Graxos
Quilomícrons Músculo
Adipócito
Fígado
Intestino Delgado
Dieta
TAG
VLDL
CO2
CO2
Corpos
Cetônicos
Corpos
Cetônicos
Glicose
Glicose
 
 
 
 
 
Glicose 
Glicose-6-fosfato 
Frutose-6-fosfato 
Piruvato 
6-Fosfogliconato Glicose-1-fosfato 
Glicogênio Ribose-5-fosfato 
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Junções entre vias do metabolismo de carboidratos, lipídeos e 
aminoácidos 
 
 
 
 
Ciclo da Glicose-alanina 
 
A atividade anaeróbica do músculo produz alanina via transaminação. A 
alanina é transportada para o fígado e convertida em glicose. 
Glicose
Alanina
Glicose
Piruvato
Alanina
Amino
ácidos
Alanina
Piruvato
Glicose Uréia
-NH2
-NH2
Fíagado Sangue Músculo
Proteínas
Glicose
Alanina
Glicose
Piruvato
Alanina
Amino
ácidos
Alanina
Piruvato
Glicose Uréia
-NH2
-NH2
Fíagado Sangue Músculo
Proteínas
 
 
Lactato Glicose-6-fosfato 
Alanina 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Oxalacetato 
CO2 
Ácidos graxos 
Colesterol 
Corpos cetônicos 
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Ciclo de Cory 
 
Lactato formado nos músculos é convertido em glicose no Fígado 
Fígado Sangue Músculo
Glicose
Piruvato
LactatoLactatoLactato
Piruvato
Glicose
G6P
Glicose
Fígado Sangue Músculo
Glicose
Piruvato
LactatoLactatoLactato
Piruvato
Glicose
G6P
Glicose
 
 
Compartimentação do metabolismo 
 
piruvato
carbamil-P
citrato
2-OG
succ-CoA
fum
acetil-CoA
CCs
CO2
CO2
CO2
AA AA
AA
AA
AA
AA
piruvato
AG
ß-oxidação
lipogênese
TAGlactato
PEP
TP
glicerol-P
G6P
glicoseglicogênio
G6P
glicose
glicerol
AA
AA proteínas
RE
MITO
ribossomas
NH4+
CO2
uréia
Acetil-CoA
piruvato
carbamil-P
citrato
2-OG
succ-CoA
fum
acetil-CoA
CCs
CO2
CO2
CO2
AA AA
AA
AA
AA
AA
piruvato
AG
ß-oxidação
lipogênese
TAGlactato
PEP
TP
glicerol-P
G6P
glicoseglicogênio
G6P
glicose
glicerol
AA
AA proteínas
RE
MITO
ribossomas
NH4+
CO2
uréia
Acetil-CoA
 
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Regulação metabólica 
(Anabolismo e Catabolismo coordenados com precisão) 
 
1 - Modulação alostérica 
 - ativadores e inibidores de processos enzimáticos 
2 – Modificação covalente de enzimas 
 - adição ou remoção de grupos fosfatos (ativação ou inibição) 
3 – Níveis enzimáticos (regulação a nível transcricional) 
 - quantidade de enzimas funcionais 
4 – Compartimentação 
 - destino das moléculas depende de estarem no citossol 
 ou mitocôndria 
5 – Especialização metabólica dos órgãos 
 
 
 
Regulação Metabólica 1
 
Via Enzima Ativador Inibidor Hormônio
Ciclo de Citrato sintase ATP, Acil-CoA
Krebs OGDH, ICDH Ca2+
Glicólise Fosfofrutocinase AMP, F2:6DP, ATP, citrato, H+ Insulina↑
F1,6DP Adrenalina↑(Μ)Glucagon↓
Oxidação PDH CoA, NAD, Acetil-CoA, Insulina↑
Piruvato ADP, piruvato NADH, ATP
Gliconeogênese PC Acetil-CoA ADP Glucagon↑
PK Citrato Ala, Phe
FDPase AMP, F2:6DP 
 
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Insulina 
Glucagon
Glucagon
Glucagon
Insulina 
Glucagon
Insulina 
Glucagon
Glucagon
Glucagon
Insulina 
Glucagon
Insulina 
Glucagon
 
 
Regulação Metabólica 2
Via Enzima Ativador Inibidor Hormônio
Glicogênese Glicogênio G6P Insulina↑
Sintase Glucagon↓
Adrenalina↓
Glicogenólise Fosforilase AMP glicose (Fígado) Insulina↓
Adrenalina↑
Glucagon↑
Via das Pentoses G6PDH NADP NADPH
Lipogênese Acetil-CoA Citrato palmitoil-CoA Insulina↑ 
Carboxilase Glucagon↓
Lipólise HS Lipase Insulina↓
Adrenalina↑
Glucagon↑
Sintese de HMG-CoA Colesterol, Insulina↑
Colesterol Redutase ácidos biliares Glucagon↓ 
 
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Ciclo da Glicose-Ácidos Graxos 
 
 
TAG
AGAG
GlicoseGlicose
CO2
-
-
Músculo Adipócito
TAG
AGAG
GlicoseGlicose
CO2
-
-
Músculo Adipócito 
 
 
Inibição do metabolismo da glicose no músculo por AG 
 
piruvato acetil-CoA
PDH
PDH P
PDHK +
AG/corpos cetônicos
FADH
NADH
ATP
lactato
citrato
oxac
F6P
F1:6diP
PFK
G6P
-
glicose
HK
piruvato acetil-CoA
PDH
PDH P
PDHK +
AG/corpos cetônicos
FADH
NADH
ATP
lactato
citrato
oxac
F6P
F1:6diP
PFK
G6P
-
glicose
HK
 
 
 
 
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Controle da liberação de AG pela glicose no adipócito 
 
TAG
AG glicerol
Acil-CoA
glicerol-P
glicose
glicose
glicerol
AG
HS lipase
Insulina ↑
Glucagon ↓
-
Adipócito
TAG
AG glicerol
Acil-CoA
glicerol-P
glicose
glicose
glicerol
AG
HS lipase
Insulina ↑
Glucagon ↓
-
Adipócito
 
 
Jejum 
 
Conceito 
 
Privação alimentar incapacidade de obter alimentos 
 
 para perda de peso 
 por trauma, cirurgia, neoplasias, queimadura 
 
 
Insulina Glucagon 
 
Período de privação Troca de substratos entre fígado, 
 catabólica tec. adiposo, músculos e cérebro 
 
Objetivo 
1 – manter glicemia 
2 – mobilização de ác. Graxos do tecido adiposo e corpos cetônicos do 
fígado 
 (Pamela, 1996) 
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 Estado inicial do jejum 
 
Após a refeição Glicose sangüínea 
 
 insulina / glucagon 
 
Glucagon glicogenólise 
 
Gliconeogênese ≈ 4 horas após a refeição 
 
Glicose derivada da glicogenólise é liberada para o sangue 
Captação reduzida de glicose pelo músculo e adipócitos 
 
 Â Manutenção dos níveis plasmático de glicose (80mg/dl) 
 
Manutenção da [glicose] obtida através de 3 fatores principais 
1) mobilização de glicogênio e liberação de glicose pelo fígado 
2) Liberação de ác. graxos 
3) Utilização de ác. graxos pelo músculo e pelo fígado 
 
Jejum prolongado 
Primeira prioridade na inanição 
Prover glicose para o cérebro e outros tecidos (hemácias) 
Lipólise maior parte da energia 
Proteólise aa como fonte de energia 
Segunda prioridade 
Preservar as proteínas através da mudança de substrato energético 
Alterações no 1º dia de jejum (jejum noturno) 
 
 
Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 13
Processos metabólicos dominantes 
- Mobilização de TAG 
- Gliconeogênese 
 [Acetil CoA] e citrato inibe glicólise 
 Músculos diminui captação de glicose passando a utilizar ác. 
graxos 
 Proteólise gliconeogênese 
Após 3 dias de jejum corpos cetônicos são liberados no sangue 
 Cérebro 
 Coração 
 
Várias semanas de inanição 
Cérebro corpos cetônicos principal fonte energética 
(Corpos cetônicos podem atravessar barreira hemato-encefálica) 
Diminuição da degradação protéica => 
Utilização de 40g de glicose comparado com 120g no início do jejum 
Tempo de sobrevivência depende do depósito de TAG 
Terminado as reservas de TAG proteólise 
 
Perda da função cardíaca, hepática e renal 
Morte 
 
 
 
 
Usam acetoacetato como fonte de energia 
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Fluxo metabólico nos diferente estados nutricionais 
Tecido Após alimentação Fome (jejum) Inanição
glicose glicose glicose Corpos cetônicos
Cérebro ↓ ↓ ↓ ↓
CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O
AGs glicose AGs glicose CCs
Coração ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O
glicose AGs AGs CCs
Músculo CO2 glicogênio glicogênio ↓ ↓ ↓ Proteína
esquelético CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O ↓
lactato lactato AAs
AGs
↓
Adipócito TAG TAG TAG
 ↓ ↓ 
AGs AGs
glicose AGs AGs AAs AGs
↓ ↓ ↓ ↓
Fígado glicogênio TAG CO2 + H2O glicogênio CO2 + H2O CO2 + H2O
↓
glicose glicose CCs
Tecido Após alimentação Fome (jejum) Inanição
glicose glicose glicose Corpos cetônicos
Cérebro ↓ ↓ ↓ ↓
CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O
AGs glicose AGs glicose CCs
Coração ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O
glicose AGs AGs CCs
Músculo CO2 glicogênio glicogênio ↓ ↓ ↓ Proteína
esquelético CO2 + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O ↓
lactato lactato AAs
AGs
↓
Adipócito TAG TAG TAG
 ↓ ↓ 
AGs AGs
glicose AGs AGs AAs AGs
↓ ↓ ↓ ↓
Fígado glicogênio TAG CO2 + H2O glicogênio CO2 + H2O CO2 + H2O
↓
glicose glicose CCs 
 
Mudanças induzidas pelo jejum prolongado 
 
Horas de Jejum
M
ud
an
ça
s
re
la
tiv
as
Glucagon plasmático
Insulina plasmática
Glicose
sanguínea
Glicogênio no fígado
Corpos
cetônicos
AGs no Plasma
12-24hHoras de Jejum
M
ud
an
ça
s
re
la
tiv
as
Glucagon plasmático
Insulina plasmática
Glicose
sanguínea
Glicogênio no fígado
Corpos
cetônicos
AGs no Plasma
12-24h