Resumo Biologia Celular e Molecular - AV3

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Resumo Biologia Celular e Molecular – Prova 3
→ Metabolismo dos Lipídeos
. O lipídio é degradado no fígado como fonte de energia para a realização das suas funções.
. No estado alimentado, a presença de insulina e a alta taxa de glicose sanguínea permitem que o fígado a utilize como fonte de energia, mas sua principal fonte é o lipídeo.
. Assim, a sinalização desencadeada pela presença de glucagon leva à fosforilação de enzimas relacionadas à degradação de lipídeos e, portanto, à sua ativação.
. Para que possa ocorrer a degradação dos triacilglicerois, eles devem ser quebrados em 3 ác graxos e 1 glicerol. A enzima responsável por isso é a lipase hormônio sensível, fosforilada (ativada) pela sinalização do glucagon.
	# Degradação
. A catálise de ác graxos ocorre na mitocôndria. Logo, essas moléculas devem ser transportadas para o interior da organela. Moléculas com menos de 12 C atravessam a memb int da mit.
. Para que essa moléc possa entrar na mitocôndria, ela deve ser ativada pela adição de uma CoA.
 ác. graxo CoA sintetase
 ↓
CoA + ác graxo → ác graxo – CoA
. Essa enzima está inserida na memb ext da mit. Apenas quando é formado o ác graxo CoA ele pode sofrer ação da CPT 1 (carnitina acil transferase 1). A CPT 1 substitui o CoA por uma moléc de carnitina, formando a acetilcarnitina no espaço intermemb.
. Na memb int da mit, a translocase entra em contato com a acetilcarnitina e a coloca em contato com a CPT 2, que atua de maneira oposta à CPT 1, retirando a carnitina e acrescentando um CoA, já na região da matriz mit.
. Uma vez dentro da mit, esse ác graxo CoA irá sofrer a β-oxidação, ciclo que se repete para a retirada de moléc de acetil CoA do ác graxo, reduzindo-o de 2 C em 2 C. Uma moléc de ac graxo de 16 C irá passar pelo ciclo da β-oxidação 7 vezes, gerando 8 moléc de acetil CoA.
. Caso o jejum se prolonge, a velocidade da β-oxidação será alta, aumentando a produção de acetil CoA.
↑acetil CoA leva a ↑ vel Ciclo de Krebs e produção de OAA, moléc utilizada na síntese de glicose, que é fundamental para manter a glicemia. A retirada desse intermediário do CK leva à consequente redução na sua velocidade e acúmulo de acetil CoA mitocondrial.
. O ↑ [acetil CoA]mit leva à ativação da via de síntese dos corpos cetônicos.
. O triacilglicerol não serve como fonte de energia para o cérebro pois não consegue ultrapassar a barreira hematoencefálica. Logo, em caso de jejum prolongado (> 3 dias), o cérebro passa a utilizar os corpos cetônicos como fonte de energia.
>> Cetogênese
. 2 acetil CoA → HMG CoA (síntese de colesterol) → acetoacetato → β hidroxibutirato (convertido, posteriormente, na cél-alvo, a 2 acetil CoA novamente) ou acetona.
. O músculo esquelético, o rim e o coração utilizam os corpos cetônicos como fonte de energia. O cérebro só é capaz de utilizá-los após um período de 3 dias de jejum, pois é o tempo necessário para serem expressas as enzimas capazes de metabolizar esses compostos.
. O fígado, apesar de sintetizar corpos cetônicos, não os utiliza como fonte de energia.
. O acúmulo de corpos cetônicos no sangue leva à diminuição do pH sanguíneo e a uma condição conhecida como cetoacidose, comum em pacientes diabéticos insulinodependentes não tratados. Esses pacientes, por não produzirem quantidade suficiente de insulina, o balanço de sinalização tente ao glucagon, que estimula a β-oxidação e, portanto, a cetogênese.
	# Síntese
. Em situação alimentada, há ↑glicemia e produção e liberação de insulina – defosforilação; ativa fosfatases.
. A principal enzima envolvida na síntese de ác graxos é a ác graxo sintase. No entanto, a regulação é feita através da acetil CoA carboxilase.
. A síntese ocorre no citosol do hepatócito.
. A principal fonte de C para a síntese é o acetil CoA. No entanto, ele é sintetizado na matriz mitocondrial e só consegue atravessar a memb int da mit com o auxílio de transportadores.
. No CK, o OAA junta-se à acetil CoA para formar o citrato. Essa moléc é desviada do CK e, por meio de um transportador específico na memb int da mit, passa para o citosol. Lá, a citrato liase converte o citrato novamente em OAA, com liberação da acetil CoA. O OAA, no entanto, não possui transportador na memb int da mit e é convertido a malato, com oxidação de uma moléc de NADH. O malato possui transportador na memb int da mit, mas não é a via preferencial. Isso ocorre porque o malato pode ser convertido a piruvato com redução de um NADP a NADPH, principal agente redutor das reações biossintéticas. O piruvato é, então, transportado para a matriz mitocondrial.
. ↑glicemia → insulina → ↑ ATP → ↑ NADH → inibição da citrato sintase, isocitrato desid e complexo αcetoglutarato desid. Logo, há acúmulo de citrato, que sai do CK para participar de reações de biossíntese.
. No citosol, o acetil CoA sofre ação da acetil CoA carboxilase, a enzima regulatória da síntese, que tem a biotina (vit B7) como coenzima. Essa enzima atua na conversão do acetil CoA em malonil CoA, moléc de 3 C que participa da síntese de ác graxos.
. O ↑malonil CoA inibe alostericamente a CPT 1, enzima que promove a entrada de ác graxo na mit para ser degradado.
. Logo, é a acetil CoA carbox que regula a síntese de ác graxos. Sua regulação se dá de duas formas:
	- modulação alostérica: acúmulo de citrato leva à forma filamentosa (ativa), enquanto o acúmulo do produto da síntese, o palmitoil CoA leva à formação de protômeros (inativa).
	- modulação covalente: insulina → defosforilação (ativa); glucagon → fosforilação (inativa).
. No processo de síntese, são utilizados o acetil CoA (2C) e o malonil CoA (3C). No entanto, suas formas ativas são ligadas ao ACP, não à CoA. Apesar de serem utilizadas 2 moléc que totalizam 5 C, ao final do primeiro ciclo de síntese, é formada uma moléc com 4C. Na segunda etapa do processo, na união do acetil-ACP ao malonil-ACP, um C do malonil-ACP é utilizada para formar CO2 e essa conversão garante energia ao processo.
. A síntese é feita pela ác graxo sintase enzima constituída por 2 subunid com 3 domínios cada. Essas subunid são dispostas de maneira inversa de modo que os domínios 1 e 2 utilizados na síntese fiquem mais próximos espacialmente, evitando perdas e agilizando o processo. Quando o ác graxo sintetizado atinge 16 C (palmitato), a moléc passa para o domínio 3, onde é desligada da cadeia peptídica (atividade tiolase).
→ Gliconeogênese
. A gliconeogênese, transforma piruvato em glicose. Os principais precursores não glicídicos são lactato, aminoácidos e glicerol.
. Ocorre no fígado e nos rins.
 piruvato carboxilase PEP carboxiquinase
 ↓ ↓
piruvato → oxaloacetato → PEP (fosfoenol piruvato)
. A partir do piruvato, a gliconeogênse se dá no caminho oposto da via glicolítica, com a participação de 4 enzimas para superar as etapas irreversíveis: piruvato carboxilase (piruvato → oxalacetato), PEP carboxiquinase (oxalacetato → PEP), frutose 1,6-bifosfatase (frutose 1,6 BP → frutose 6P) e glicose 6 fosfatase (glicose 6P → glicose).
. A piruvato carboxilase utiliza a biotina (vit B7) como grupamento prostético.
. A glicólise e a gliconeogênse são reciprocamente reguladas.
	# Ciclo de Cori
. No fígado, o lactato é convertido a piruvato e, então, à glicose. Essa glicose cai na corrente sanguínea e atinge o músc esq, onde é utilizada e forma novamente piruvato e lactato.
	# Ciclo da Glicose-Alanina
. No fígado, o aa Alanina é convertido a piruvato e, então à glicose. Essa glicose cai na corrente sanguínea e atinge o músc esq, onde é convertida em piruvato e, então, a alanina.
. A alanina é uma forma de transporte de NH3. Assim, no músc, a conversão de piruvato a alanina demanda a presença de um α-aminoácido que irá doar NH3 e transformar-se em um α-cetoácido. No fígado, a conversão de alanina em piruvato libera esse NH3, que é excretado na urina.
→ Oxidação de Aminoácidos eCiclo da Ureia
. Em jejum estará ativada a gliconeogênese e, portanto, a via de degradação de aa estará com veloc aumentada.
. A veloc da via de degradação dos aa tem velocidade maior após um período de jejum de poucas horas. Depois isso, o fígado começa a produzir corpos cetônicos que irão suprir a demanda energética dos músc esq, coração e rim. Após o 3º dia de jejum, a via de degradação dos aa tem sua veloc ainda mais reduzida pois o cérebro, maior utilizador da glicose sanguínea, adapta-se à utilização dos corpos cetônicos como fonte de energia, diminundo a demanda de oxidação de aa.
. A degradação de ptns ocorre normalmente no organismo para limitação natural da sua vida-útil; eliminação de ptns anormais, modificadas, desnaturadas ou com erro de tradução; ou para regulação do metabolismo.
. As proteases são as enzimas que degradam proteínas. Elas podem ser de 3 tipos:
	Processamento: promovem a maturação da ptn, removendo sequência sinal, por exemplo.
	Lisossomos: digestão celular; degradam ptns importadas e constituintes celulares.
	Proteassomos: degradam ptns citosólicas (mutantes, de regulação, etc). A ubiquitina liga-se covalentemente à ptn-alvo e a direciona para o proteassomo.
# Catabolismo de aa
. A quebra de aa compreende 2 processos: transaminação (aminotransferases ou transaminases) e, em seguida, desaminação oxidativa.
. Os aa serina e treonina são desaminados sem precisar passar pela transaminação, gerando α-cetoácidos (acetil CoA, glicose e corpos cetônicos).
. A transaminação gera ác. glutâmico, que será desaminado.
. Para a transaminação é necessário o α-cetoglutarato, desviado do CK. As aminotransferases retiram o grupamento amino do aa e o transferem para o α-cetoglutarato, gerando ác glutâmico e um α-cetoácido. As aminotransferases têm o PLP (piridoxal fosfato – piridoxina, vit B6) como grupamento prostético.
 aa-aminotransferase
 ↓
α-cetoglutarato + aa → glutamato + α-cetoácido
. Após a transaminação, o glutamato sofre a segunda reação do processo que é a desaminação, catalisada pela glutamato desidrogenase. Essa enzima é regulada alostericamente pelos níveis de ADP (+) e GTP (-).
 glutamato desid
 ↓
glutamato → α-cetoglutarato + NH3
. Os aa serina e treonina não passam pela transaminação e são desaminados diretamente.
 serina desidrase
 ↓
serina → piruvato + NH4+
 treonina desidrase
 ↓
treonina → α-cetobutirato + NH4+
. ↑ NH4+ ativa 2 vias:
	glutamato desid: remoção do α-cetoglutarato e NAHD do CK
	glutamina sintetase: colaborando para a ↓ATP celular
# Ciclo da Glicose-Alanina
. No músc esq, a conversão de piruvato em alanina é importante para transportar o grupamento amino do músc para o fígado, onde será excretado na forma de ureia.
. Em outros tecidos, a amônia é transportada pela formação de glutamina (glutamina sintetase, com gasto de ATP). Na matriz mit do hepatócito, a glutaminase forma glutamato e NH4+. 
# Ciclo da Ureia
. Para a formação de ureia, o NH4+ formado a partir da oxidação de aa e do ciclo da glicose-alanina, dentro da matriz mitocondrial, forma o carbamoil fosfato que, em conjunto com a ornitina, gera citrulina. A citrulina sai da mit e, no citosol, une-se ao aspartato formando a arginina succinato, que é quebrada para formar arginina e fumarato*. A arginina, por ação da arginase, forma ureia e ornitina, que volta para a matriz mit onde encontrará o carbamoil fosfato e reiniciará o ciclo.
. *Na transaminação, a conversão de α-cetoglutarato em glutamato gera OAA. Como o ciclo da ureia forma intermediários do CK, a velocidade dos dois ciclos está relacionada diretamente. Quando há maior chegada de NH4+ no hepatócito, ↑veloc do ciclo da ureia e isso gera intermediários do CK, que tem sua velocidade também aumentada. Essa relação direta é chamada de Bicicleta de Krebs. 
. Na insuficiência renal, os níveis de ureia e creatina se elevam no sangue, causando desordens neurológicas.
. As enzimas necessárias no catabolismo dos aa são, portanto, de extrema importância e tem seus níveis detectados no teste do pezinho feito em bebês. A fenilcetonúria é a deficiência de fenilalanina hidroxilase, levando ao acúmulo de fenilalanina e fenilpiruvato, o que acarreta em retardamento mental.
. Quando há dano hepático, há ↑bilirrubina. Esse aumento é acompanhado pela dosagem de aminotransferases, sendo ALT (alanina aminotransferase) e AST (aspartato aminotransferase) as principais.
→ Integração Metabólica
. JEJUM: glucacon sinaliza ativação de vias de fosforilação.
Glicogenólise, degradação de ác graxos, gliconeogênese, ciclo da ureia, catabolismo de aa, cetogênese.
. ESTADO ALIMENTADO: insulina sinaliza ativação de vias de defosforilação.
Glicogênese, glicólise, síntese de ác graxos, Ciclo de Krebs, fosforilação oxidativa.
# No fígado, JEJUM
. Inicialmente ocorre a glicogenólise (degradação de glicogênio) – glicogênio fosforilase fosforilada (ativa); glicogênio sintase fosforilada (inativa).
. Fonte de ATP para o fígado: ác graxos, armazenados no tec adiposo sob a forma de triacilglicerol. Glucagon sinaliza a fosforilação da enzima lipase hormônio sensível (ativa). Liberado, os ác graxos livres ligam-se à albumina para serem transportados até o fígado.
. No fígado, o ác graxo liga-se à acetilCoA e entra na mitocôndria (com ajuda dos transportadores CTP1, translocase e CTP2 e do intermediário carnitina – a acetilCoA não entra na mitocôndria). Lá, sofre βoxid, liberando NADH e FADH2, que são intermediários da cadeia transp de é, gerando ATP.
. A acetilCoA liberada dos ác graxos pode seguir 2 vias no fígado:
	- Ciclo de Krebs: para gerar mais NADH e FADH2. Porém, a veloc do CK está reduzida pois o OAA está sendo desviado para a gliconeogênese. Com a veloc do CK reduzida e a acetilCoA continuando a ser produzida pela βoxid, essa moléc começa a se acumular.
	- Cetogênese: o acúmulo de acetilCoA ativa a via da cetogênese, para produção de corpos cetônicos. O fígado não utiliza as moléc produzidas como fonte de energia, e elas são liberadas no sangue e alimentam músc esquelético, músc cardíaco, córtex renal e cérebro (após 3 dias de jejum o cérebro começa a utilizar os corpos cetônicos como fonte de energia).
. Porém, o fígado é um órgão muito importante para a regulação energética do organismo e sua demanda de ATP é alta. Logo, a veloc do CK deve ser sempre alta. Para isso, os intermediários do CK desviados devem ser repostos pelas reações anapleróticas a partir do piruvato (nesse momento, o piruvato presente na matriz mit não é utilizado para formar acetilCoA pois essa moléc encontra-se em excesso e é mod negativo do complexo piruvato desid; ao invés disso, é utilizado para formar OAA, pois a acetilCoA em excesso é mod positivo da piruvato carboxilase).
# No músculo esquelético, JEJUM
. Em jejum, no músculo, aumenta a veloc da via de degradação de aa (glutamato desid, regulada pela ↓ATP – em geral, o nível de ATP nas células dos tecidos estará baixo pois as vias metabólicas dependem muito dessa moléc), com geração de intermed do CK (αcetoglutarato, piruvato, OAA), acetilCoA e NH4+. 
. O NH4+ tem lig direta com o CK via fumarato e aspartato – somente no fígado há o Ciclo da Ureia.
. No entanto, o NH4+ é tóxico para a célula e precisa ser transportado para o fígado para entrar no ciclo da ureia. Logo,
	- No músc esq: NH3 liga-se com piruvato para gerar alanina (alaninaaminotransf), que pode ser liberada no sangue.
	- Em outros tec: NH3 liga-se ao glutamato para gerar glutamina (glutaminase), que pode ser liberada no sangue.
# Ciclo da Ureiao prolongamento do tempo de jejum leva à necessidade de degradação de ptn importantes
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cérebro adapta-se à utilização de corpos cetônicos como fonte de energia
↑ veloc degrad aa
3
2
1
. No individuo diabético insulinodependente ou melitus (tipo 1), a baixa secreção de insulina acarreta em predominância da sinalização promovida pelo glucagon. Logo, tecidos cujas cél possuem receptores GluT4 não serão alimentados por glicose e seu metabolismo funcionará como se estivesse em jejum, embora a glicemia seja alta. O excesso de açúcar no sangue faz com que parte das moléc seja excretada na urina e, por ser osmoticamente ativa, carreia consigo gde qtde de água (↑ volume urina).
	# No fígado, ESTADO ALIMENTADO
. No estado alimentado, predomina a sinalização promovida pela insulina. Logo, as enzimas reguladoras das reações metabólicas estarão defosforiladas.
. Quando ↑ glicose no hepatócito, a moléc segue 3 vias: geração de ATP para reações metabólicas; glicogênese; e via das Pentoses (gera NADPH, ribose 5P e moléc de 3, 4 ou 6C que serão reconvertidas em glicose. O NADPH gerado em grande quantidade na via das Pentoses é potencial redutor utilizado nas vias biossintéticas.
. Há síntese de ác graxos, uma vez que a enzima regulatória, acetil CoA carboxilase, está defosforilada (desvio de acetil CoA da matriz mitocondrial para o citosol). Uma vez que há ↑ ATP, o CK está inibido e há acúmulo de citrato, que sai para o citosol (inibe PFK1), é convertido em OAA + acetil CoA, que participa da via de síntese de ác graxos.
→ Síntese de Porfirinas e do Heme
. Quando há ↑ energia na célula, o CK é inibido e há acúmulo dos seus intermediários, que são desviados para outras reações biossintéticas. O acúmulo de succinil CoA é capaz de gerar porfirinas, moléc utilizada na síntese das hemeptns (hemoglobina, mioglobina, catalase, citocromo C, triptofano pirrolase).
. As porfirinas possuem um átomo de Fe2+ que funciona como grupamento prostético das hemeptns. Essa estrutura promove fotossensibilidade às porfirinas, que podem absorver luz em certos comprimentos de onda.
. As hemepts são formadas por 4 aneis pirrólicos interligados com um átomo de ferro no centro.
	# Síntese do heme
. O heme é formado a partir de 8 succinil CoA + 8 glicinas (aa não essencial). Ocorre nos eritrócitos e na medula óssea, além do fígado.
. O heme produzido no fígado é utilizado para a síntese de enzimas envolvidas na desintoxicação do organismo.
 ALA sintase
 ↓
succinil CoA + glicina → ALA
. 2 ALA formam o porfobilinogênio, o 1º anel pirrólico. A reação de 4 aneis pirrólicos formam o uroporfirinogênio III e, então, coproporfirinogênio III, que entra novamente na matriz mitocondrial, onde sofre ação da protoporfirinogênio oxidase, transformando-se em protoporfirinogênio III. Sob ação da ferro quelatase, o protoporfirinogênio III gera heme.
. A síntese do heme ocorre principalmente durante a formação de hemácias. 
. O acúmulo de protoporfirinogênio na pele promove oxidação espontânea de porfirinogênio e porfirinas, levando à fotossensibilidade.
. A ALA sintase é regulada pelo próprio heme. Quando ↑ heme, ↓ produção da enzima. Barbitúricos, contraceptivos orais e horm esteroides estimulam síntese da ALA sintase. Essa enzima requer a vit B6 (piridoxina) como coenzima. 
	# Doenças relacionadas
. O chumbo regula as enzimas do processo de síntese do heme, como a ferroquelatase. Os sintomas associados ao envenenamento por Pb incluem letargia, dor de cabeça, falta de apetite, dor abdominal, constipação.
. As porfirias são doenças caracterizadas por deficiências associadas às enzimas de síntese do heme, afetando, porém, apenas 50% do nível normal das enzimas, não levando à morte. O acúmulo de porfirinas é tóxico em altas concentrações. O tratamento envolve administração de hemina, que interrompe a via biossintética por feedback neg.
	. Porfiria intermitente aguda: falha da uroporfirinogênio sintase I, que converte protoportfirinogênio em uroporfirinogênio. Os sintomas são neuropatias e dores abdominais.
	. Porfiria cutânea tardia: falha da uroporfirinogênio descarboxilase. Gera alta fotossensibilidade cutânea pois o sol converte porfirinogênio em porfirinas, que reagem com o O2 formando radicais livres.
	. Vampiros: sofrem de porifiria cutânea tardia, logo, só podem sair à noite. A hematofagia é resultado da deficiência do heme, que leva à maior necessidade de consumo dessa moléc. O alho tem substância volátil que inibe a ALA sintase, diminuindo ainda mais a síntese do heme.
→ Urinálise
. ↑[glicose]urina: glicosúria. Quando a [glicose]sangue está muito elevada, o excesso é excretado na urina. A glicosúria é comum em pacientes com diabetes mellitus não controlado. A glicose é detectada com o uso do reagente de Benedict (sol de sulfato de cobre em meio alcalino).
. ↑[corpos cetônicos]urina: cetonúria. Quando presentes na urina, indicam quadro de jejum severo ou diabetes mellitus não controlado. Normalmente, a [corpos cetônicos]sangue não é alta, pois as células rapidamente absorvem essas moléc para suas atividades metabólicas. No entanto, há um limite na quantidade de corpos cetônicos que as cél podem absorver (quantidade de OAA necessário para iniciar a oxidação de AcetilCoA no CK é limitada) e o excesso fica no plasma sanguíneo, sendo eventualmente filtrado e descartado na urina. Os corpos cetônicos são detectados com o uso do reagente de Imbert (sol de nitroprussiato de sódio em ác acético glacial).
. Logo, na análise da urina: 
	Glicose
	Corpos cetônicos
	Condição do paciente
	NÃO
	NÃO
	NORMAL
	NÃO
	SIM
	JEJUM
	SIM
	SIM
	DIABETES MELLITUS