Integracao_metabolica-carol

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Integração Metabólica e Regulação 
Hormonal
Secreta insulina 
e glucagon em 
resposta a 
mudanças na 
concentração de 
glicose 
sanguínea.
Processa gorduras, 
carboidratos e 
proteínas da dieta; 
sintetiza e distribui 
lipídios, corpos 
cetônicos e glicose 
para outros 
tecidos; converte o 
excesso de 
nitrogênio em 
uréia.
Carrega nutrientes 
do intestino para o 
fígado.
Absorve 
nutrientes da 
dieta, move para 
o sangue ou 
sistema linfático
Transporta 
íons para 
manter o 
potencial de 
membrana; 
integra o corpo 
e arredores; 
envia sinais 
para outros 
órgãos.
Carrega lipídeos do 
intestino para o fígado.
Sintetiza, 
estoca e 
mobiliza 
triacilgliceróis.
(tecido adiposo 
marrom: 
responsável 
pela 
termogênese) 
Usa ATP para realizar 
trabalho mecânico.
Fígado
Veia 
Porta
Intestino 
delgado
Cérebro
Musculo esquelético
Sistema 
linfático
Tecido 
adiposo
Pâncre
as
Níveis de Substratos e Hormônios no 
Sangue
Substrato ou Hormônio Estado 
Absortivo
Pós-absortivo 
(12 h)
Jejum 
(3 dias)
Inanição
(5 semanas)
Insulina (µU/mL) 40 15 8 6
Glucagon (pg/mL) 80 100 150 120
Glicose (mM) 6,1 4,8 3,8 3,6
Ác. Graxos (mM) 0,14 0,6 1,2 1,4
β-hidroxibutirato (mM) 0,03 0,1 1,4 6,0
Piruvato (mM) 0,25 0,06 0,04 0,03
- em 1 semana de jejum o cérebro pode obter metade de sua energia dos corpos cetônicos 
- na inanição os ácidos graxos fornecem 75 % e os corpos cetônicos 25 % da energia para 
 células que não exigem glicose
Concentrações de glicose após 
refeição
0-4 horas após dieta
4 - 16 horas após dieta
16 - 28 horas após dieta
2 – 24 dias após dieta
RBCs -hemácias
24 – 40 dias após dieta
RBCs -hemácias
Tecido Adiposo e Muscular
(2) Quando a insulina interage com o 
seu receptor, vesículas movem-se para a 
superfície e fundem-se com a membrana 
plasmática, aumentando o número de 
transportadores de glicose na membrana 
plasmática.
(1) 
Transportadores de 
glicose são 
“estocados” dentro 
das células na 
membrana de 
vesículas.
(3) Quando o nível de 
glicose diminui, os 
transportadores de 
glicose são removidos da 
membrana plasmática 
por endocitose, 
formando pequenas 
vesículas.
(4) As pequenas 
vesículas fundem-se 
com o grande 
endosomo.
(5) Endosomo enriquecido com 
transportadores de glicose 
tornam-se pequenas vesículas, 
prontas para retornar à superfície 
quando os níveis de insulina 
aumentam novamente.
Tecido Adiposo e Muscular
Nutrientes (carboidratos, proteínas e açúcares)
Hidrolisados e absorvidos 
pelas células epiteliais do 
intestino
A maioria dos açúcares e 
aminoácidos e alguns 
triacilgliceróis (TAG) passam 
para o sangue e são 
conduzidos ao fígado.
Os triacilgliceróis 
penetram no 
sistema linfático e 
daí entram no 
tecido adiposo.
VEIA PORTA: rota 
direta dos órgãos do 
sistema digestivo 
para o fígado.
Fígado
Células de Kupffer: função imunológica;
Hepatócitos: transformam os nutrientes 
obtidos da dieta nos combustíveis e 
precursores necessários aos outros 
tecidos e os exportam para o sangue.
Fígado
Açúcares:
GLUT2: transportador de glicose hepático, altamente eficiente;
A glicose entra nos hepatócitos e é fosforilada pela hexoquinase IV 
(Glicoquinase), produzindo glicose-6-fosfato.
Glicoquinase: ↑ Km para a glicose, não é inibida pelo seu produto 
(glicose 6-fosfato)
Aminoácidos:
Precursores para a síntese de proteínas;
O fígado é local da biossíntese da maioria das proteínas presentes no 
plasma sanguíneo;
Lipídios:
Os lipídios que entram nos hepatócitos possuem diferentes destinos;
glicose 
6-fosfatase
Grande parte 
dos lipídios 
sintetizados é 
transportada 
para outros 
tecidos pelas 
lipoproteínas.
Biossíntese de ácidos 
graxos e colesterol.
Fígado
Durante o intervalo entre as 
refeições, especialmente se 
prolongado, há degradação 
de proteínas musculares em 
aminoácidos.
Ciclo da alanina-glicose
Fígado
Na maioria das 
circunstâncias, os 
ácidos graxos são 
os principais 
combustíveis 
oxidativos do 
fígado.
O excesso de acetil 
CoA é convertido em 
corpos cetônicos, que 
são lançados no 
sangue e 
transportados até os 
tecidos periféricos, 
onde são usados como 
combustível do ciclo 
de Krebs.
Podem suprir a 
demanda energética 
até 30% no coração e 
de 60-70% no cérebro
Estocagem no 
tecido adiposo
Albumina-
coração e 
músculoFígado
JEJUM 
PROLONGADO
O fígado funciona como o centro 
distribuidor do organismo: exportando 
nutrientes em proporções corretas a 
outros órgãos, atenuando as flutuações no 
metabolismo causadas pela natureza 
intermitente da ingestão alimentar e 
processando o excesso de grupos amino 
em uréia e outros produtos a serem 
eliminados pelos rins.
Fígado
TECIDO ADIPOSO
 Adipócitos: 15 % da massa de um homem adulto jovem, com 
aproximadamente 65 % dessa massa na forma de triacilgliceróis;
 Apresentam via glicolítica ativa;
 Usam o ciclo do ácido cítrico para oxidar piruvato e ácidos graxos e 
realizam a fosforilação oxidativa mitocondrial;
 Em períodos de alta ingestão de carboidratos, pode converter a 
glicose (por meio do piruvato e acetil-CoA) em ácidos graxos, e a 
partir destes os triacilgliceróis são sintetizados e armazenados como 
grandes lóbulos gordurosos. No entanto, a maior parte da síntese de 
ácidos graxos ocorre nos hepatócitos;
 Armazenam triacilgliceróis que chegam do fígado e do trato intestinal.
 Liberação de ácidos graxos é estimulada por epinefrina e glucagon e 
inibida por insulina (quando aumenta a necessidade de combustível).
Localização do tecido adiposo marrom em bebês.
TIPO I: muita mitocôndria, vermelha, contração lenta, gera 
pouca tensão, resistente à fadiga, suprimento de vasos 
sanguíneos maior, produz ATP de forma relativamente lenta 
mas constante (fosforilação oxidativa).
TIPO II: pouca mitocôndria, branca, contração rápida, gera 
tensão maior, pouco resistente à fadiga, produz ATP de forma 
relativamente rápida (via glicólise), utiliza o ATP mais depressa 
do que pode repô-lo. Em atividade máxima, o glicogênio 
muscular é degradado até lactato pela fermentação
TIPOS DE FIBRAS:
MÚSCULO
MÚSCULO 1% do peso muscular como glicogênio
Aumento na concentração de 
lactato diminui o pH, diminuindo 
eficiência
MÚSCULO
CICLO DE 
CORI
Os músculos 
esqueléticos armazenam 
relativamente pouco 
glicogênio (~1% do seu 
peso total) , isso limita a 
quantidade de energia 
glicolítica disponível 
durante um esforço 
máximo.
Respiração 
ofegante após 
exercicio-O2- 
fosforilação 
oxidativa
O músculo cardíaco difere do músculo esquelético por estar 
continuamente ativo em ritmo regular de contração e 
relaxamento e pelo fato de seu metabolismo ser aeróbio todo o 
tempo.
Os ácidos graxos são os o 
combustível principal usado no 
coração, mas utilizam também 
glicose e corpos cetônicos que 
são trazidos pelo sangue.
CÉREBRO
Manutenção do potencial elétrico
 Os astrócitos (2º maior tipo celular do cérebro) podem oxidar 
ácidos graxos;
 O cérebro tem um metabolismo respiratório muito ativo 
(20% do O2 total em repouso);
 Tem pouco glicogênio;
 Dependente da glicose que chega pelo sangue;
 Pode utilizar o β-hidroxibutirato (um corpo cetônico) formado 
a partir dos ácidos graxos dos hepatócitos (importante 
durante o jejum prolongado, depois que todo glicogênio 
hepático esgotar). Poupa proteínas musculares!
 O cérebro oxida a glicose pela glicólise e ciclo do ácido 
cítrico, e o fluxo de elétrons dessas oxidações através da 
cadeia respiratória fornece quase todo o ATP usado por essas 
células.
CÉREBRO
Metabolismo da glicoseno cérebro: 
(a) descansado e (b) em privação de sono por 
48 horas.
SANGUE
Transporte de nutrientes, produtos de excreção, oxigênio
SANGUE
 Transporta oxigênio, metabólitos e 
hormônios;
 O ser humano adulto possui 5-6 litros de 
sangue;
Proteínas do plasma (70 %): albumina, 
VLDL, LDL, HDL, imunoglobulinas) 
90%
10%
Componentes inorgânicos (10 %, CaCl2, 
MgCl2, KCl)
Componentes orgânicos (20 %, glicose, 
aminoácidos, citrato, corpos cetônicos.
SANGUE
REGULAÇÃO HORMONAL DO 
METABOLISMO ENERGÉTICO
Glicose: 4,5 mM no sangue
Ação combinada de insulina, 
glucagon, epinefrina e cortisol 
nos processos metabólicos do 
fígado, músculo e do tecido 
adiposo.
↑ refeição rica em carboidrato: 
↑ glicose na corrente sanguínea:
↑ secreção de insulina pelo 
pâncreas e 
↓ secreção de glucagon.
Ilhotas de 
Langerhans
Regulação pela 
glicose da 
secreção de 
insulina pelas 
células 
pancreáticas.
ESTADO BEM NUTRIDO Em resumo, o efeito da insulina é favorecer a 
conversão do excesso 
de glicose sanguínea 
em duas formas de 
armazenamento: 
glicogênio (fígado e 
músculo) e 
triacilgliceróis (no 
tecido adiposo)
 
ESTADO METABÓLICO DURANTE O JEJUM
O glucagon induz o aumento na 
concentração da glicose sanguínea de 
vária maneiras.
Inibe glicólise hepáticaepinefrina
Fosforilação 
dependente de cAMP 
da TAG lipase e da 
perilipina.
 
Regulação FBPase-1/PFK-1 pelo glucagon
 
Gliconeogênese - REGULAÇÃO:
 
Gliconeogênese - REGULAÇÃO:
Jejum prolongado ou Diabetes Mellitus não tratada
Luta ou fuga-liberação de epinefrina da medula adrenal
Reserva de lipidio suficiente
Ativada por 
epinefrina (músculo)
 e glucagon (fígado).
Músculo: Ca2+ liga-se à 
glicogênio fosforilase b, 
ativando-a.
Glicogênio Fosforilase
(glicose)n + Pi (glicose)n-1 + glicose-1-fosfato
No fígado
Quando o nível extracelular 
de glicose se normaliza, a 
glicose entra no hepatócito 
e se liga a um sítio 
alostérico da forma a. 
Glicogênio Fosforilase
(glicose)n + Pi (glicose)n-1 + glicose-1-fosfato
A ligação de glicose 
induz mudança 
conformacional. O 
resíduo de serina 
passa a ser exposto, 
o que permite a ação 
da fosfatase.
No fígado
Glicogênio Fosforilase
(glicose)n + Pi (glicose)n-1 + glicose-1-fosfato
GSK3: glicogênio sintase quinase 3
PP1: fosfoproteína fosfatase 1
Glicogênio Sintase
(glicose)n + UDP-glicose (glicose)n+1 + UDP 
Profª Luisa Ketzer
ketzer@bioqmed.ufrj.br 
HORMÔNIOS PEPTÍDICOS
 3 a 200 resíduos de aminoácidos; atuam através de receptores 
localizados na membrana plasmática;
 incluem os hormônios pancreáticos INSULINA, GLUCAGON e 
SOMATOSTATINA, o hormônio paratireoideano, calcitonina, e todos os 
hormônios do hipotálamo e da pituitária; 
 São sintetizados nos ribossomos como proteínas precursoras que 
possuem cadeias peptídicas mais longas (pró-hormônios), as quais 
são empacotadas em vesículas de secreção e clivadas por proteólise 
para formar os peptídios ativos.
Células β 
pancreát
icas
Profª Luisa Ketzer
ketzer@bioqmed.ufrj.br 
HORMÔNIOS CATECOLAMINAS
 hormônios solúveis em água epinefrina (adrenalina) e norepinefrina 
(noradrenalina);
TIROSINA → L-DOPA → DOPAMINA → NOREPINEFRINA → 
EPINEFRINA 
 as catecolaminas produzidas no cérebro e em outros tecidos 
nervosos funcionam como neurotransmissores, mas a epinefrina e a 
norepinefrina são também produzidas e secretadas como hormônios 
pelas glândulas adrenais;
 atuam através de receptores de superfície para gerar mensageiros 
secundários intracelulares; 
Profª Luisa Ketzer
ketzer@bioqmed.ufrj.br 
HORMÔNIOS ECOSANÓIDES
 derivados do ácido graxo poliinsaturado de 20 carbonos, o 
araquidônico.
Fosfolipídios
Araquidonato (20:4)
Prostaglandinas Tromboxanos Leucotrienos
 São produzidos quando necessário, não são estocados;
 As prostaglandinas promovem a contração do músculo liso, incluindo 
o do intestino e útero. Participam também dos processos da dor e da 
inflamação em todos os tecidos.
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HORMÔNIOS ESTERÓIDES
 sintetizados a partir do colesterol em vários tecidos endócrinos.
COLESTEROL
Progesterona
Cortisol
(glicocorticóid
e)
Aldosterona
(mineralocorticóide)
Testosterona
Estradiol
(hormônios sexuais)
 São ligados a proteínas carreadoras e levados pela corrente 
sanguínea até suas células-alvo.
 Agem através de receptores nucleares modificando o nível de 
expressão de genes específicos.
Metabolismo 
carboidratos Regulam a concentração de 
eletrólitos no sangue
Sintetizados nos 
testículos e ovários
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HORMÔNIOS VITAMINA D
 o calcitriol (1,25 – diidroxicolecalciferol) é produzido a partir da 
vitamina d por meio de enzimas de hidroxilação no fígado e nos rins.
7-desidrocolesterol vitamina D3(colecalciferol)
25-hidroxicole-
calciferol
1, 25-diiidroxicole-
calciferol
Luz UV
 o calcitriol trabalha em conjunto com o hormônio da paratireóide na 
homeostase do Ca2+, regulando a concentração do Ca2+ no sangue e 
o equilíbrio entre o depósito e retirada do Ca2+.
 Age através de receptores nucleares, ativa a síntese de uma proteína 
que é essencial para a absorção de Ca2+ da dieta.
 Deficiência de calcitriol causa raquitismo (ossos fracos e 
malformados).
Profª Luisa Ketzer
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HORMÔNIOS RETINÓIDES
 Regulam o crescimento, a diferenciação e a sobrevivência celular 
através de receptores nucleares específicos.
β-caroteno Vitamina A1(retinol)
Ácido
Retinóico
HORMÔNIOS TIREOIDIANOS
 Agem através de receptores nucleares. 
 Os principais tecidos alvo em adultos são: córnea, pele, epitélio dos 
pulmões e da traqueia e sistema imunológico.
Tireoglobulina-tirosina Tireoglobulina-tirosina - I(resíduos de tirosina iodados)
Tiroxina (T4)
Triiodotironina (T3)
 Sintetizados na glândula tireóide a partir de uma proteína precursora 
(tireoglobulina);
 Agem através de receptores nucleares, estimulando o metabolismo 
energético (fígado e músculo pincipalmente)
proteólises
Profª Luisa Ketzer
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ÓXIDO NÍTRICO
 É um radical livre relativamente estável sintetizado a partir do 
oxigênio molecular e do nitrogênio do grupo guanidina da arginina, 
em uma reação catalisada pela NO sintase.
Arginina + 1 ½ NADPH + 2 O2 NO + citrulina + 2 H2O + 1 ½ 
NADP+ 
óxido nítrico
sintase
 Encontrada em muitos tecidos e tipos celulares como: neurônios, 
hepatócitos, miócitos, células endoteliais de vasos sanguíneos e 
células dos rins.
 Atua próximo ao local em que é liberado, entra na célula-alvo e ativa 
a guanililciclase que catalisa a formação do 2º mensageiro cGMP.
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