BIOQUIMICA PARTE 2

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PROBLEMA 3
Nos primeiros dias de Janeiro, Fat e Slim, resolveram
iniciar o ano novo com uma vida nova. Fat comenta
então com Slim que suas colegas de sala na medicina
estão usando cápsulas de ômega 3. Segundo Fat, elas
disseram ter perdido peso, além de reduzirem as
concentrações sanguíneas de triglicérides. Disse ainda
que uma de suas colegas, além de usar ômega,
começou a treinar CrossFit e que agora está com os
músculos iguais ao de Usain Bolt, além de muita
resistência aeróbica.
OBJETIVO 1
● DESCREVER A PRODUÇÃODE ENERGIA PORMEIO
DA OXIDAÇÃO DE LIPÍDIOS (LIPÓLISE,
TRANSPORTE,ENTRADANAMITOCÔNDRIA…)
Os lipídios são compostos que podem ser
armazenados no corpo humano e podem fornecer
uma energia 2,5 vezes maior do que a produzida por
polissacarídeos, devido à capacidade de
armazená-los na forma anidra.
Há três fontes para obter lipídeos:
- Gorduras consumidas na dieta
- Gorduras armazenadas nas células como
gotículas de lipídios
- Gorduras sintetizadas em um órgão para
exportação a outro
Os triglicerídeos são lipídios dietéticos que armazenam
todo excesso de nutrientes, sejam eles de lipídios, de
carboidratos ou de proteínas. São acumulados no
citosol dos adipócitos do tecido adiposo branco.
➢ Há dois tipos de tecido adiposo: o Branco e o
Marrom. O primeiro é especializado em
armazenamento de triglicérides, sem que
afete a célula. O segundo é utilizado para a
termogênese, garantindo o aquecimento do
corpo. O tecido adiposo marrom é escasso em
adultos e predominante em recém nascidos e
fetos.
Fonte: Artigo: O Tecido Adiposo Como Centro
Regulador do Metabolismo
Dentro dos adipócitos, os triglicérides formam gotas
que ocupam 95% do volume celular. Além da
degradação desses triglicérides, o tecido adiposo
branco também é um sintetizador de hormônios como
a leptina.
Degradação de triglicérides Os triglicérides são
degradados por meio de três enzimas que no fim
formam ácido graxo e glicerol. As enzimas referidas
são denominadas lipases, mais especificamente são
as lipases de triacilglicerois do adiposo (ATGL), lipase
hormônio-sensível (HSL) e a monoacilglicerol lipase
(MAGL).
Os produtos dessa degradação são oxidados.
O glicerol é pouco aproveitado,
sendo na maioria das vezes
liberado na circulação e
entrando na via glicolíticas ou
gliconeogênicas. Somente no
fígado e rins ele é
transformado em um
intermediário da glicólise
(di-hidroxiacetona fosfato).
Etapa da glicólise onde há dihidroxiacetona
fosfato Marzzoco, A. **Bioquímica Básica**. 4ª
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017.
Já os ácidos graxos são transportados no sangue por
meio da albumina(proteína) e são levados para o
interior das células para serem transformados em
energia. Essa energia é usada por diversos órgãos
exceto nervos e hemácias. Esses ácidos são levados à
matriz mitocondrial, onde serão oxidados:
1) ácido graxo acil-CoA→
enzima: acil-CoA sintetase
Essa reação ocorre na membrana externa da proteína
e é irreversível. O acil-CoA é uma molécula
armazenadora de energia
2) grupo acila + carnitina acilcarnitina↔
enzima: carnitina -acil transferase I e II
Essa reação ocorre para colocar o grupo acil na
membrana interna da mitocôndria, visto que essa é
permeável ao acil-CoA. Há quatro etapas para isso
ocorrer:
https://www.scielo.br/j/abem/a/htcRSX7FjpchRd4gHNkg7VR/?format=pdf
https://www.scielo.br/j/abem/a/htcRSX7FjpchRd4gHNkg7VR/?format=pdf
a) retirada da CoA e inserção na carnitina no
grupo acil pela enzima carnitina -acil
transferase I
b) Transporte da acil-carnitina para a membrana
interna pela enzima carnitina-translocase
c) retirada da carnitina e inserção da CoA no
grupo acil pela enzima acil-transferase II
d) retorno da carnitina para o citosol por meio da
carnitina-translocase
No fim dos dois processos, a molécula de acil-CoA
estará dentro damitocôndria para ser oxidada
-Oxidação Processo no qual a acil-CoA é oxidada aβ
acetil-CoA. Possui esse nome visto que ocorre a
oxidação do carbono do ácido graxo. Também éβ
chamado de ciclo de lynen
O processo ocorre por meio de 4 reações:
a) acil-CoA acil-CoA -insaturada→ β
enzima: acil-CoA desidrogenase
libera um FADH2
b) trans-enoil-CoA -hidroxiacil-CoA→ β
enzima: enoil-CoA desidrogenase
hidratação da insaturação
c) -hidroxiacil-CoA -cetoacil-CoAβ → β
enzima: -hidroxiacil-CoA desidrogenaseβ
oxidação do grupo hidroxila a carbonila
liberação de um NADH
d) -cetoacil-CoA acetil-CoA + acil-CoAβ →
enzima: tiolase
o acil-CoA formado possui somente dois
carbonos, o que é alterado para refazer o ciclo
até ser convertido totalmente em acetil-CoA
saldo final: 1 FADH2, 1 NADH, 1 acetil-CoA e 1 acil-CoA
Quando há um ácido graxo com número de carbonos
para o ciclo se inicia com um acil-CoA de quatro
carbonos e, ao final, são produzidas 2 acetil-CoA .
O número de ciclos realizados depende do número de
carbonos do ácido graxo inicial. Após o fim do ciclo os
produtos seguem no processo do ciclo de krebs
Todos esses processos são regulados por meio de
hormônios que aceleram ou inibem a ação das
lipases(enzima da lipólise).
Durante a atividade física a concentração desses
hormônios aumentam para suprir a energia
necessária para a musculatura esquelética. A
adenosina 3'5'-monofosfato cíclico(cAMP) ativa a
lipase sensível aos hormônios.
➢ A insulina inibe a ativação do AMP cíclico visto
que ela detecta a presença de glicose no
sangue, fazendo a energia proveniente dos
ácidos graxos desnecessária.
As mudanças bioquímicas e vasculares de um atleta
aceleram a utilização de ácidos graxos para obter
energia durante atividade moderada
Regulação da via metabólica de triglicérides e ácidos
graxos Os principais hormônios que regulam o
metabolismo de lipídios são o glucagon e a adrenalina,
que estimulam, e a insulina, que inibe.
As gotas de lipídios presentes nos adipócitos ficam
envoltos pela proteína perilipina 1 e os hormônios
fazem a alteração dessa estrutura para agir.
As perilipinas impedem que as lipases interajam com
os triglicérides, mas quando fosforiladas pela proteínas
quinase dependente de cAMP elas permitem essa
interação.
Portanto, os hormônios glucagon e adrenalina agem
de forma a ativar essa proteína quinase dependente
de cAMP, que fosforila as perilipinas permitindo a
interação das lipases com o triglicérides. Já a insulina
promove a desfosforilação das perilipinas e permite com que
essa bloqueie a interação entre as lipases e as perilipinas.
Além dos hormônios referidos, vários outros hormônios
possuem receptores nos adipócitos e suas funções são
variadas, observe:
Nogueira, L. P., Costa, D. F. A., Freitas, J. A., et al. (2014). Molecular Pathways Activated by
Oxidized Lipids in Atherosclerosis: Pathophysiological and Therapeutic Aspects. *Arquivos
Brasileiros de Endocrinologia & Metabologia, 58*(7), 733-742. Retrieved from
https://www.scielo.br/j/abem/a/htcRSX7FjpchRd4gHNkg7VR/?format=pdf
Resumindo…
OBJETIVO 2
● DESCREVER A PRODUÇÃODE ENERGIA PORMEIO
DACADEIA RESPIRATÓRIA
Até o momento, os processos energéticos realizados
(glicólise e ciclo de krebs) tiveram um saldo energético
de 4 ATP 's, 10 NADH e 2 FADH2. Para a produção de
mais ATP 's, as coenzimas reduzidas até então devem
ser oxidadas. Deve haver uma transferência de elétrons
das coenzimas para o oxigênio, portanto, o oxigênio é o
aceptor final de elétrons. Além disso, o oxigênio se
junta a um próton e forma água. Para não se tornar
uma energia dissipada em forma de calor, essa
transferência é feita de forma gradual.
Esse processo ocorre na membrana interna da
mitocôndria onde há quatro complexos enzimáticos
pelos quais passam os elétrons e estes são
organizados de acordo com um potencial crescente
de redução por meio da coenzimaQ e do citocromo c
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. MARZOCO;
TORRES, 2017, p. 136)
Há alguns tipos de moléculas carreadoras de elétrons:
- NAD
- Flavoproteínas
-Ubiquinona (CoQ)
- Citocromos
- Proteínas ferro-enxofre
Cadeia de transporte de elétrons
1) Reações do complexo I: oxidação do NADH
O resultado é a entrada de elétrons na membrana
interna da mitocôndria e saída de prótons(H+)da
matriz devido às reduções dos transportadores de
elétrons
NADH + (matriz) + 4 (matriz) +CoQ NAD +𝐻+ 𝐻+ → 𝐻+
(espaço intermembranas) + CoQH2
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2) Reação do complexo II: oxidação do succinato A oxidação do succinato a fumarato doa prótons e
elétrons para o FAD. Os 2 não podem ser carreados𝐻+
pela proteína ferro-sulfato e são dispensados para
dentro da matriz, não colaborando para a criação de
um gradiente de prótons. A CoQ recebe elétrons
complexo I e II.
Succinato + CoQ Fumarato + CoQH2→
3)Reação do complexo III: Transferência de elétrons daCoQ para o citocromo c e bombeamento de prótons
O elétrons transportados serão direcionados cada um para uma via(ciclo Q):
- o primeiro irá ser transportado pela proteína ferro-sulfato e com isso terá a saída de um para o espaço𝐻+
intermembranas
- o segundo irá ser transportado pelo citocromo c (composto pela hemeBL e hemeBH)
Assim, ocorre a oxidação da CoQ e redução do citocromo c, o que promove a retirada de dois da matriz e𝐻+
bombeamento de 4 para o espaço intermembrana, colaborando para a criação do gradiente de prótons.𝐻+
4)Reações do complexo IV: Catalisa a redução do
oxigênio a água e bombeia prótons
Os elétrons transportados pelo citocromo c são
aceptados pelo complexo CuA/CuB, transferidos a
grupos heme e passado ao O2 onde ele se reduz a
água. Nesse processo 4 são utilizados para a𝐻+
formação de água e 2 são bombeados para o𝐻+
espaço intermembranas(figura está incorreta) para
contribuir com a criação do gradiente de prótons
4 cit c2+ + 4H+ (matriz) + O2 + 4H+ (matriz)→ 4 cit c3+
+ 2H2O + 4H+ (espaço intermembranas)
FosforilaçãoOxidativa
A transferência de prótons que ocorreu na etapa
anterior cria um gradiente de prótons e um gradiente
elétrico, gerado pela membrana interna negativa o
que resulta no que é denominado de força
próton-motriz
O retorno espontâneo dos prótons, a favor do
gradiente, gera energia para a síntese de atp. Porém
esse retorno não é realizado diretamente na
membrana, visto que a membrana interna é
impermeável a prótons. Esse transporte ocorre por
meio da ATP sintase
1 NAD = 2.5 ATP's
São jogados 10 para o espaço intermembranas que𝐻+
formam 2,5 ATP's (4 do complexo I + 4 do𝐻+ 𝐻+
complexo III + 2 do complexo IV)𝐻+
ATP sintase
É uma enzima que possui dois complexos de proteínas:
o F0, que cruza a membrana interna da mitocôndria e
o F1 que se projeta para dentro da matriz mitocondrial.
A passagem de força a rotação do anel C de F0 que𝐻+
causa alteraçòes conformacionais nas subunidades β
permitindo que o ADP e Pi sejam ligados nesse
complexo e fosforilados.
Uma rotação completa do anel é impulsionada por oito H+ (prótons) movendo-se
por meio do domínio F • As alterações conformacionais resultantes nas três
subunidades do domínio F1 permitem a fosforilação de 1 três moléculas deβ
difosfato de adenosina FERRIER, Denise R. Bioquímica ilustrada. 7. ed. Porto Alegre:
Artmed, 2017.
➢ Proteínas desacopladoras Essas proteínas
criam um vazamento de prótons, ou seja,
permitem que os prótons retornem à matriz
mitocondrial sem que a energia seja
capturada como ATP. A energia é liberada na
forma de calor, sendo denominado
Termogênese Sem Tremor – só tá presente em
tecido adiposo marrom
➢ Ubiquinona é um fármaco que se liga o
domínio Fo fechando o canal de H + impedindo
retorno de prótons à matriz mitocondrial,
prevenindo assim a fosforilação do ADP em
ATP. Já que os gradientes de Ph e elétrico não
podem ser dissipados na presença desse
fármaco, o transporte de elétrons cessa, devido
a dificuldade de bombear mais prótons contra
gradiente.
OBJETIVO 3
● CARACTERIZAR OS TIPOS DE FIBRAS
MUSCULARES ESQUELÉTICAS (TIPO DE
NUTRIENTE USADO, TIPO DE PROCESSO
ENERGÉTICO PREDOMINANTE…)
Há dois tipos de fibras: as rápidas e as lentas.
Normalmente, há uma quantidade igual de fibras
rápidas e lentas em um mesmo músculo e essa
proporção é determinada por fatores genéticos, níveis
hormonais e pela prática de exercícios físicos
As características bioquímicas que determinam as
diferenças dessas fibras são:
- a capacidade oxidativa do músculo (número
de mitocôndrias, número de capilares e
concentração de mioglobina)
- atividade da ATPase (velocidade de
degradação do ATP)
As características funcionais que determinam as
diferenças das fibras são:
- produção de força ( quanta força se
produz/unidade de área da fibra)
- velocidade de contração (determinada pela
velocidade que encurta a fibra)
- eficiência da fibra (ATP utilizado/ quantidade
de força produzida)
Fibras Lentas ou fibras tipo I: Alta capacidade
metabólica aeróbica e alta resistência à fadiga
número demitocôndrias elevado
resistência à fadiga elevada
sistema energético
predominante
aeróbico
atividade da ATPase baixa
Velocidade de contração baixa
eficiência da fibra elevada
produção de força moderada
Fibras rápidas ou tipo IIx ou IIa
Fibras IIx: Baixa capacidade metabólica aeróbica mas
alta velocidade da via glicolítica, ou seja, alta
capacidade metabólica anaeróbia. Atividade da
ATPase extremamente rápida, o que culmina na baixa
eficiência.
número demitocôndrias baixo
resistência à fadiga baixa
sistema energético
predominante
anaeróbico
atividade da ATPase muito elevada
Velocidade de contração muito elevada
eficiência da fibra baixa
produção de força elevada
Fibras IIa: São fibras intermediárias. Também são
chamadas de fibras glicolíticas oxidativas rápidas. Por
serem uma mistura das fibras tipo I e da IIx possuem
uma capacidade alta de adaptação.
número demitocôndrias moderado
resistência à fadiga moderado
sistema energético
predominante
combinação
atividade da ATPase elevada
Velocidade de contração intermediária
eficiência da fibra moderada
produção de força elevada
Influência do exercício físico nas fibras
A longo prazo pode haver a conversão de fibras,
observe:
Efeitos de dez semanas de treinamento físico de resistência (-75% do \/0 máx)
sobre os tipos de fibras musculares esqueléticas. Observe que o desvio de fibras
rápidas para fibras lentas induzido pelo treinamento físico das fibras musculares
esqueléticas segue um padrão dose-resposta. Isto é, o aumento da duração diária
do treinamento físico aumenta a magnitude da transformação de fibras rápidas
em fibras lentas nos músculos. Os dados são de Demirel et a/. (26). Observe que
esses dados são do músculo extensor longo dos dedos de ratos, o qual contém
três tipos de fibras musculares rápidas (llb, lia e llx).
OBJETIVO 4
● CARACTERIZARO SISTEMAATP
FOSFOCREATINA
A fosfocreatina(PCr) é uma molécula que quando
clivada libera alta energia. A sua clivagem é catalisada
pela enzima creatinoquinase e essa molécula é
armazenada na célula numa concentração de 4 a 6
vezes maior que a de ATP. Além de doar energia, a PCr
doa também seu grupo Pi para fazer com que o ADP se
torne ATP
A PCr, portanto, funciona como um reservatório de
energia.
➢ O aumento na CKMB(creatina quinase
específica do músculo cardíaco) pode ser um
indicador de infarto do miocárdio visto que a
morte das células lesadas neste músculo
libera essa enzima na corrente sanguínea.