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SLIDE 1 Metabolismo de Carboidratos (10.03.15)
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11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 1 Bioquímica dos Carboidratos Universidade Federal do Amapá Centro de Ciências da Saúde Prof. Dr. Fernando Antônio de Medeiros 1 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 2 Carboidratos Carboidratos ou hidratos de carbono (C, H e O), são também chamados de açúcares. São as biomoléculas abundante da Terra: fotossíntese converte + 100 bilhões toneladas de CO2 e H2O em carboidratos (celulose e outros açúcares). 2 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 3 Carboidratos Principais características dos carboidratos 3 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 4 Carboidratos Classificação dos carboidratos Monossacarídeos: unidade funcional dos carboidratos; Dissacarídeos: duas unidades; Polissacarídeos: mais de duas unidades de monossacarídeos. 4 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 5 Carboidratos Monossacarídeos Moléculas com N centros quirais 5 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 6 Carboidratos São opticamente ativas Estereoisômeros são divididos em dois grupos que diferem na configuração do centro quiral mais distante do grupo carbonila: D isômeros e L isômeros. Monossacarídeos 6 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 7 Carboidratos - Séries das Aldoses 7 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 8 Carboidratos - Séries das Cetoses 8 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 9 2/3 1/3 Formação das duas formas cíclicas da D-glicose: Aldeído do C-1 com OH do C-5 forma a ligação Hemiacetal e produz dois Estereoisômeros: anômero e Glicose: D-glicose e L-glicose 9 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 10 Carboidratos Piranoses e Furanoses Hexágono Pentágono 10 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 11 Dois monossacarídeos ligados por uma ligação O-glicosídica: grupo hidroxil de 1 açúcar reage com o carbono anomérico de outro açúcar (formação de acetal). Dissacarídeos 11 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 12 Lactose: açúcar redutor presente no leite D-galactosidase ou lactase intestinal: comum a ausência em africanos e orientais: Intolerância à lactose Sacarose: açúcar não redutor Formado somente por plantas Trealose: açúcar não redutor Fonte de armazenamento de energia presente na hemolinfa de insetos Estrutura dos carboidratos: Dissacarídeos 12 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 13 Carboidratos Principais Dissacarídeos da Dieta Sacarose = α-D-glicose + β-D-frutose 13 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 14 Carboidratos Existem centenas de polissacarídeos, mas as mais comuns são a celulose, amido e glicogênio. Os polissacarídeos são moléculas com mais de 10.000 unidades de açúcares. 14 Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e quitina) Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e componente estrutural de parede celular de bactérias Polissacarídeos 15 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 16 Carboidratos Polissacarídeos: Amido - Amilose e amilopectina Amilose: linear, ligações glicosídicas (14) Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (14) e (16) a cada 24 a 30 resíduos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 17 Carboidratos Conformação mais estável da amilose é em curva 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 18 GLICOGÊNIO: Definição: polímero de -D-glicose ramificado. Encontrado: Fígado e músculos esqueléticos. Similar à amilopectina, porém mais densamente ramificado: cada ramo 8-12 resíduos Fígado: 7% do peso úmido 0,01 M (glicose livre = 0,4M) -amilases (saliva e secreção intestinal: degradam ligações 14 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 19 Homopolissacarídeos: celulose e quitina Estrutura da celulose: polímero de -D-glicose 10.000 a 15.000 D-glicose cadeias lineares alinhadas lado a lado e estabilizadas por ligacões de H intra- e intercadeias Polissacarídeos estruturais: Celulose 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 20 Homopolissacarídeo Estrutura: polímero de N-acetil-D-glicosamina/ Ligações (14) Principal componente do exoesqueleto de artrópodes Insetos, caranguejos, lagostas. Segundo + abundante polissacarídeo depois da celulose Polissacarídeos estruturais: quitina 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 21 Heteropolissacarídeo: N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico (ligações (14). Ác.N-acetilmuramato e D-aminoácidos: ausentes em plantas e animais Componente do peptideoglicano da parede celular de Staphylococcus aureus (bactéria gram +) Forma um envelope que protege a bactéria de lise osmótica. Lisozima: rompe a Ligação 14. Polissacarídeos estruturais: Peptídeoglicanos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 22 Carboidratos Macromolécula formada por C, H e O Amido Glicogênio Fibras Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo) Solúveis formam gel em contato com a água - pectinas, gomas e mucilagens (frutas, vegetais – folículo da casca) D-glicose -1,4 glicosídicas CHO não digeríveis -1,4 glicosídicas 22 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 23 Carboidratos Alimentos in natura ou processado - fonte dos nutrientes necessários ao organismo - Ingestão entrada de alimento em um organismo - Digestão quebra das moléculas dos alimentos - Absorção passagem das moléculas à circulação Distribuição oferta de substâncias às células Metabolismo processo de síntese ou degradação dos nutrientes. Metabolismo dos Carboidratos 23 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 24 Digestão de carboidratos Boca Glândulas salivares -amilase Amilose glicose, maltose, maltotriose e dextrina Amilopectina dextrina limite 24 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 25 Digestão de carboidratos Amido (amilopectina) ~ glicogênio 25 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 26 Digestão de carboidratos -amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar -amilase inativada pelo baixo pH gástrico Estômago 26 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 27 Digestão de carboidratos Digestão e Absorção dos Carboidratos 27 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 28 Digestão e absorção de carboidratos 28 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 29 Enzimas da borda em escova Isomaltase intestinal Dissacaridases Maltose maltase glicose + glicose Sacarose sacarase glicose + frutose Lactose lactase glicose + galactose -1,6 glicosidase Glicoamilase isomaltase Digestão e absorção de carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 30 Digestão e absorção de amido (~glicogênio) 30 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 31 Digestão e absorção de carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 32 Absorção de Carboidratos Regulação fisiológica da absorção de hexoses Glicose Difusão facilitada por GUT1 Glicose Galactose Glicose Glicose Galactose Frutose Frutose Frutose 2Na+ 2Na+ Glicose Galactose Metabolismo Na+ K+ Na+ / K+ ATPase Difusão facilitada por GUT5 Transporte ativo SGLT1 Difusão facilitada por GLUT2 K+ 32 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 33 Absorção de Carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 34 Absorção de Carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 35 Absorção de Carboidratos Transportadores de hexoses - Co-transportadores Na+/glicose transporte ativo SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2 - Transportadores facilitadores Na+-independentes Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos Transportador Glicose Galactose Frutose SGLT1 + + - GLUT1 + + - GLUT2 + + + GLUT5 - - + 11/03/2015 36 Isoformas Tecidos Propriedades GLUT 1 Hemácias, Rins Cérebro (BHE) GLUT 2 Fígado Km 15 mM Cél. pâncreas Alta atividade GLUT 3 Neurônios, placenta Km 1 mM GLUT 4 Tecido adiposo Captação de Músculo esquelético Glic mediada Coração por insulina GLUT 5 Int. Delgado, Rins Transportador Músculo Esq., Adipósito de Frutose Cérebro Transportadores de Glicose 36 Absorção de Carboidratos Modelo Clássico Modelo de Absorção de Glicose após uma Refeição A – Modelo clássico de absorção de glicose B – Modelo não clássico de absorção de glicose 38 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 39 Controle Hormonal do Metabolismo dos Carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 41 Células D Células B Eritrócitos Células A Ácinos Tipos celulares das Ilhotas de Langerhans. Controle Hormonal do Metabolismo dos Carboidratos 41 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 42 INSULINA CYS CYS CYS CYS CYS CYS Nh2 B1 B 30 CADEIA B PEPTÍDEO C CADEIA A A1 A 21 COOH Estrutura da pró-insulina. 42 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 43 Controle Hormonal do Metabolismo dos Carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 44 Efeitos da Insulina a) Promove o aumento da captação de glicose no músculo e no tecido adiposo por aumento do número de transportadores de glicose na membrana Transportador de glicose (GLUTs) GLUT1 eritr e SNC GLUT2 Figado Cels b GLUT4 Musc TA Transportador de glicose – GLUT4 – estocado em vesículas intracelulares 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 45 Os hormônios regula, a curto e longo prazo, a gliconeogênese ou neoglicogênese, glicogenólise e a e glicólise hepática. Controle Hormonal do Metabolismo dos Carboidratos Princípios básicos de regulação da glicemia 45 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 46 Os hormônios glicorreguladores incluem: insulina, glucagon, epinefrina, cortisol e hormônio de crescimento. Controle Hormonal do Metabolismo dos Carboidratos 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 47 MECANISMO DE AÇÃO EFEITOS IMEDIATOS EFEITOS INTERMEDIÁRIOS EFEITOS A LONGO PRAZO 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 48 MECANISMO DE AÇÃO 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 49 MECANISMO DE AÇÃO 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 50 MECANISMO DE AÇÃO 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 51 MECANISMO DE AÇÃO 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 52 O substrato para a síntese de glicogênio é a UDP-glicose; A enzima Glicogênio sintase necessita de um “primer”, ou seja, um resíduo, por onde começar, o qual deve ser formado por pelo menos quatro moléculas de glicose; Glicogênese 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 53 A proteína Glicogenina é a responsável pela formação desta pequena cadeia. A ela se liga o primeiro resíduo de glicose. A Glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (que permanece unida àquele primeiro resíduo de glicose), estendendo a cadeia. Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a enzima Glicogênio sintase é deslocada. Glicogênese 54 Glicogênese Glucose-6-phosphate Fosfoglicomutase Glucose-1-phosphate Uridine diphosphate glucose Glicogênio sintase Glycogen 54 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 55 Glicogênese Peso Relativo Massa Total Glicogênio Hepático 4,0 % 72 g (1) Glicogênio Muscular 0,7 % 245 g (2) Glicose extracelular 0,1 % 10 g (3) TOTAL - 327 g Quantidade de glicose disponível para o ser humano, levando em considerações as reservas hepáticas e musculares de glicogênio 11/03/2015 56 Inibeaglicogênesee estimula aglicogenólise, com formação e liberação de glicose até ao espaço extracelular. Esseefeito hiperglicemiante é reforçado pelo estímulo dagliconeogênese. No TAestimula a lipólise e a liberação de ácidos graxoslivres. O glucagon é ativo no fígado e não afeta o tecido muscular. 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 57 GLUCAGON 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 58 FATORES QUE AFETAM A SECREÇÃO DE GLUCAGON Estimuladores AmÁc Gastrina, Cortisol Tônus Simp, agon -adren Teofilina, Ach Inibidores Glicose Somatostatina Secretina Insulina, Agon -adren Mecanismo de ação do Glucagon 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 61 Glicogenólise O glicogênio pode ser degradado enzimaticamente para a obtenção de glicose para entrar nas rotas oxidativas visando a obtenção de energia; A glicogenólise possui controle endócrino (H. glucagon); O AMPc ativa a enzima fosforilase-quinase-B em fosforilase-quinase-A, que por sua vez retira uma molécula de glicose do glicogênio, na forma de glicose-1-fosfato, liberando-a para a glicólise em uma reação que utiliza a mesma enzima que inicia a glicogênese (fosfoglicomutase); O glicogênio é degradado pela ação conjunta de três enzimas: Glicogênio fosforilase, Enzima α 1,6 glicosidase ou desramificadora de glicogênio e fosfoglicomutase; 11/03/2015 62 A glicogênio fosforilase catalisa a reação em que uma ligação glicosídica, sofre o ataque por fosfato inorgânico (Pi), removendo o resíduo terminal não-redutor de glucose como glicose 1-fosfato A fosforilase age repetitivamente nas extremidades não-redutoras das ramificações do glicogênio, até que seja atingido num ponto distante quatro resíduos de uma ramificação. Aqui cessa a ação da fosforilase. Glicogenólise 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 63 Glicogenólise A continuação da degradação pode ocorrer apenas depois da ação da α(1→6)glicosidase, que catalisa as duas reações sucessivas que removem as ramificações 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 64 Glicogenólise O aumento do metabolismo energético, faz com que cesse os estímulos hormonais, inibindo a glicogenólise; O AMPc é degradado pela enzima fosfodiesterase, sendo que hormônios, como a insulina, aumentam a atividade desta enzima, induzindo o bloqueio da glicogenólise. 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 65 Percurso da glicogenogênese e glicogenólise no fígado 11/03/2015 66 Metabolismo da Glicose Glicogênio Glicose Lactato Glicogenólise Glicogênese Glicólise Gliconeogênese Glicose 6 Fosfato Glicose 1 Fosfato Piruvato Acetil CoA Citrato Ciclo de Krebs Lipogênese Ciclo das Pentoses Ácidos Graxos Oxaloacetato Aminoácidos Ribose 5 Fosfato 66 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 67 Glicose Amino ácidos Ácidos Graxos Piruvato Acetil CoA Fosforilação oxidativa (Cadeia Respiratória GTP Ciclo de Krebs 2H+ + 2 e- 11 ATP ATP 2 ATP 11/03/2015 68 Glicose Glicose 6 P Pentose Fosfato (2) Piruvato Metabolismo da Glicose nas células do tecido muscular e cardíaco (2) Acetil CoA (2)CO2 C.K ( 4) CO2 = GLUT- 4 insulina NADPH Glicogênio (2) Lactato- (2) H+ 68 11/03/2015 69 Glicose 6 P Pentose Fosfato (2) Piruvato Metabolismo da Glicose nas células do tecido adiposo (2) Acetil CoA (2)CO2 = GLUT- 4 insulina NADPH Glicogênio Gordura 69 11/03/2015 70 Metabolismo da Glicose nos eritrócitos = GLUT-1 Glicose Glicose 6 Fosfato Pentose Fosfato (2) Lactato- (2) H+ Prof. Fernando Medeiros 11/03/2015 71 Glicose Glicose 6 Fosfato Pentose Fosfato (2) Piruvato Metabolismo da Glicose nas células do tecido cerebral (2) Acetil CoA C.K ( 4) CO2 = GLUT- 3 NADPH (2)CO2 71 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 72 GLICÓLISE 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 73 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 74 74 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 75 CICLO DE KREBS 11/03/2015 Prof. Fernando Medeiros 76
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