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Enzimas são proteínas catalisadoras que aumentam a velocidade de uma reação química por diminuir a energia do estado de transição. As molécu- las de enzimas não são consumidas durante a reação que catalisam. Elas contêm uma região específica ou uma "fenda" chamada de sítio ativo. Este contém cadeias laterais de aminoácidos que criam uma superfície tri- dimensional complementar ao substrato. Ele liga o substrato, formando um complexo enzima-substrato (ES). O ES é convertido no complexo enzima- produto (EP), o qual é subseqüentemente dissociado em enzima e produto. Uma enzima permite que a reação proceda rapidamente em condições existentes dentro da célula, por facilitar uma via alternativa de reação com uma menor energia livre de ativação. A enzima não altera a energia livre
dos reatantes e dos produtos e, assim, não altera o equilíbrio da reação. A
maioria das enzimas apresenta a cinética de Michaelis Menten. Um gráfico
relacionando a velocidade inicial da reação, V , contra a concentração de 0
substrato, [S], tem um formato hiperbólico, semelhante à curva de disso- ciação do oxigênio da mioglobina. Qualquer substância capaz de diminuir a velocidade de uma reação catalisada por enzima é chamada de inibidor. Os dois tipos mais comuns de inibição são a competitiva (a qual aumenta o Km aparente) e a não-competitiva (na qual a Vmax é diminuída). Em contraste, as enzimas alostéricas, com múltiplas subunidades, freqüentemente mos- tram uma curva sigmoidal, com aspecto semelhante à curva de dissociação do oxigênio da hemoglobina. Essas enzimas são freqüentemente encontra- das catalisando passos comprometidos (limitantes da velocidade) de uma via. As enzimas alostéricas são reguladas por moléculas chamadas de efetores (também modificadores), que ligam-se de forma não-covalente em outro sítio, que não o sítio ativo. Os efetores podem ser positivos (aceleram as reações catalisadas pelas enzimas) ou negativos (diminuem a velocidade da reação). Um efetor alostérico pode alterar a afinidade da enzima pelo seu substrato ou modificar a atividade catalítica máxima da enzima ou ambos.
Os monossacarídeos (glicídeos simples) que contêm um grupo aldeído são
denominados aldoses, e aqueles com um grupo cetona são chamados cetoses.
Os dissacarídeos, os oligossacarídeos e os polissacarídeos consistem em
monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas. Compostos com a mesma
fórmula química são chamados isômeros. Se dois monossacarídeos isômeros
diferem na configuração em torno de um determinado átomo de carbono (com
exceção do carbono da carbonila), eles são definidos como epímeros um do
outro. Se um par de glicídeos são imagens especulares um do outro (enantiôme-
ros), os dois membros do par são designados como o- e L-açúcares. Quando um glicídeo cicliza, é criado um carbono anômero a partir do grupo aldeído de uma aldose ou do grupo cetona de uma cetose. Esse carbono pode ter duas configurações. Se o oxigênio do carbono anômero não estiver ligado a qualquer outra estrutura, esse glicídeo é um glicídeo redutor. Um glicídeo com seu carbono anômero ligado a outra estrutura é chamado um resíduo glicosil. Glicídeos podem ligar-se a grupos -NH ou -OH, produzindo N- ou 0-glicosídeos. A cx- 2 amilase salivar atua sobre o amido da dieta (glicogênio, amilose, amilopectina), produzindo oligossacarídeos. A cx-amilase pancreática continua o processo de digestão do amido. O processo final ocorre no epitélio mucoso do intestino delgado. Várias dissacaridases (por exemplo, lactase [Jl-galactosidase], saca- rase, maltase e isomaltase) produzem monossacarídeos (glicose, galactose e frutose). Essas enzimas são secretadas pelas células da mucosa intestinal e permanecem associadas com o lado luminal da membrana em forma de escova. A absorção dos monossacarídeos requer transportadores específicos. Se a degradação do carboidrato é deficiente (como resultado de hereditariedade, doença intestinal, má-nutrição ou drogas que danificam a mucosa do intestino delgado), os carboidratos não-digeridos irão passar para o intestino grosso, onde podem causar diarréia osmótica. A fermentação bacteriana desses compostos produz grande volume de C02 e gás H2, causando cólicas abdominais, diarréia e flatulência. A intolerância à lactose, causada pela deficiência ou ausência da lactase, é, sem dúvida, a mais comum dessas deficiências.
Os nucleotídeos são compostos por uma base nitrogenada (adenina =A, guanina =G, citosina =C, uracila =U e timina =T), uma pentose e um, dois ou três grupos fosfato. A e G são purinas, C, U e T são pirimidinas. Se o açúcar é a ribose, o nucleotideo é um ribonucleosídeo fosfato (por exemplo, AMP) e pode desempenhar várias funções na célula, incluindo ser um componente do RNA. Se o açúcar é a desoxirribose, o nucleotideo é um desoxirribonucleosídeo fosfato (por exemplo, dAMP) e será encontrado, quase exclusivamente, como um componente do DNA. O passo regulável na síntese das purinas usa 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP, uma "pentose ativada", que fornece o grupo ribose-fosfato para a síntese de novo das purinas e pirimidinas e para a recuperação das purinas) e nitrogênio da glutamina para produzir fosforribosilamina. A enzima é a glutamina:PRPP-amidotransferase e é inibida por AMP, GMP e IMP (os produtos finais da via). Os nucleotídeos púricos podem também ser produzidos a partir de bases púricas pré-formadas, usando vias de salvação catalisadas pela adenina-fosforribosil-transferase e pela hipoxantina-guanina-fosforribosil-transferase (HPRT). Uma deficiência de HPRT causa a síndrome de Lesch-Nyhan - uma forma de gota hereditária e grave, acompanhada por automutilação compulsiva. Todos os desoxirribo- nucleotídeos são sintetizados a partir de ribonucleotídeos, pela enzima ribo- nucleotídeo-redutase. Essa enzima é altamente regulada. Por exemplo, ela é fortemente inibida por dATP - um composto produzido em excesso nas célu- las da medula óssea de indivíduos que possuem deficiência de adenosina- desaminase. Essa síndrome causa a imunodeficiência combinada grave. O produto final da degradação das purinas é o ácido úrico - um composto cuja produção em excesso ou baixa secreção causa a gota. O primeiro passo na
síntese de pirimidinas - a produção de carbamoil-fosfato pela carbamoil-fos- fato-sintetase11- éopassoreguladonessavia(éinibidoporUTPeativado por ATP e PRPP). O UTP produzido por essa via pode ser convertido em CTP. O dUMP pode ser convertido em dTMP, utilizando a timidilato-sintase - uma enzima-alvo para drogas anticâncer, tais como o 5'-fluoruracil.
A digestão dos lipídeos da dieta começa no estômago e continua no intestino delgado. A natureza hidrofóbica dos lipídeos exige que os lipídeos da dieta - particularmente aqueles qüe contêm ácidos graxas de cadeia longa (AGCLs) - sejam emulsificados para uma degradação eficiente. Os triacilgliceróis (TAGs) obtidos do leite contêm ácidos graxos de cadeia curta ou média, que podem ser degradados no estômago pelas lipases ácidas (lipases lingual e gástrica). Ésteres de colesterol (ECs), fosfolipídeos (Fls) e TAGs contendo AGCLs são degradados no intestino delgado por enzimas secretadas pelo pâncreas. As mais importantes dessas enzimas são a lipase pancreática, a fosfolipase A2 e a colesterol-esterase. Os lipídeos da dieta são emulsificados no intestino delgado usando a ação peristáltica e os sais biliares, os quais servem como detergentes. Os produtos resultantes da degradação enzimática dos lipídeos da dieta são 2-monoacilglicerol, colesterol não-esterificado e ácidos gra- xas livres (mais alguns fragmentos resultantes da digestão dos Fls). Esses compostos, mais as vitaminas lipossolúveis, formam as micelas mistas, que facilitam a absorção dos lipídeos da dieta pelas células da mucosa intesti- nal (enterócitos). Essas células sintetizam novamente os TAGs, ECs e Fls e também sintetizam proteínas (apolipoproteína 8-48). Todos esses compostos são então associados com as vitaminas lipossolúveis, formando os quilomicra. Essas partículas de lipoproteínas séricas sãoliberadas para a linfa, a qual as transporta até o sangue. A seguir, os lipídeos da dieta são transportados para os tecidos periféricos. A deficiência na capacidade de degradar os componentes dos quilomicra ou remover os seus remanescentes após a remoção dos TAGs resulta em hipercolesterolemia massiva.