Aula de revisão metabolismo de carboidratos

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Profa. Cilene R. Lima
AULA DE REVISÃO
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
1
NUTRIÇÃO, DIGESTÃO, ABSORÇÃO DE NUTRIENTES NO ORGANISMO HUMANO
DIGESTÃO
Mecânica
Química:
Enzimas digestivas:
Saliva;
Suco gástrico;
Secreções pâncreas/
fígado;
Suco entérico; 
ABSORÇÃO
Intestino delgado
Lipídeos
Proteínas
Carboidratos
Ac. Graxo e glicerol
Aminoácidos
Monossacarídeos
Por Hidrólise: processo básico
DIGESTÃO
MACROMOLÉCULAS
ABSORÇÃO
DISTRIBUIÇÃO
CÉLULAS
Sistema Digestório
Intestino delgado
Circulação
Transporte celular
REAÇÕES QUÍMICAS → ENERGIA CELULAR (ATP)
(VIAS METABÓLICAS) 
VIAS METABÓLICAS 
SEQUÊNCIAS DE REAÇÕES QUÍMICAS CONSECUTIVAS QUE OCORREM NAS CÉLULAS QUE PRODUZEM PRODUTOS ESPECÍFICOS.
OBJETIVOS PRINCIPAIS:
Produzir energia química em forma de ATP 
Sintetizar compostos necessários para as células 
(não são obtidos na dieta) 
ATP é usado em quase todos os processos celulares/organismo
Importantes para estrutura celular e cumprimento de todas as funções celulares
METABOLISMO – CONJUNTO DE VIAS METABÓLICAS
VISÃO GERAL E SIMPLIFICADA DE METABOLISMO CELULAR
ALIMENTOS
Produtos de origem animal, vegetal ou sintéticos.
EM CADA CÉLULA:
DIFERENTES VIAS METABÓLICAS
5
Responsável pela síntese de 90% do ATP requerido pelas células;
Formato de bastonetes, esferas e corpos filamentosos – medindo cerca de 0,5-1 µm de diâmetro e 7 µm de comprimento
Ultraestrutura:
2 membranas - diferentes na aparência, composição e função bioquímica;
Membrana interna, invagina-se para dentro da matriz formando as cristas.
Espaço intermembranas
Matriz mitocondrial
DNA mitocondrial
Ribossomos
MITOCÔNDRIA: ATENDE À MAIOR PARTE DA NECESSIDADE CELULAR DE ATP
O ATP é a molécula que evoluiu como a “moeda” energética da vida, pois possui uma grande quantidade de energia livre que pode ser liberada pela sua hidrólise.
O ATP consiste em uma molécula de adenosina, formada por três grupos fosfato .
ATP – ADENOSINA TRIFOSFATO
VISÃO GERAL
ETAPA1- Hidrólise de macromoléculas complexas em blocos estruturais.
ETAPA 2 - Conversão dos blocos estruturais em intermediários simples. (Acetil- coA)
ETAPA 3-Oxidação da acetil-CoA, produzindo ATP, CO2 e H2O
 ETAPA 3 
OCORRE NAS MITOCÔNDRIAS 
GLICOSE
DIFUSÃO FACILITADA
(Independente de Na+ )
CÉLULA
SISTEMAS DE TRANSPORTE
TRANSPORTE ATIVO
(co-transporte
 monossacarídeo - Na+ )
Sem gasto de energia – a favor de um gradiente de concentração
Com gasto de energia – contra um gradiente de concentração
TRANSPORTE DE GLICOSE
Família - GLUT (14 membros) -expressão tecido-específica
Alguns tem funções especializadas:
Ex. GLUT-1, 3 e 4 – envolvidos principalmente na captação de glicose a partir do sangue. 
GLUT-2 (fígado e rim) – transporte do sangue para células e vice-versa.
GLICÓLISE - OCORRE EM 2 ESTÁGIOS:
Estágio 1: Fase preparatória
(Investimento de energia)
São 10 etapas
Estágio 2: Fase de produção de energia
Durante a glicólise, a glicose (6 C) → 2 moléculas de piruvato (3 C cada).
Hexocinase
Fosfofrutocinase
Piruvato cinase
TODOS OS 9 INTERMEDIÁRIOS DA GLICÓLISE SÃO FOSFORILADOS. 
OS GRUPOS FOSFORILADOS PARECEM TER 3 FUNÇÕES:
(1) IMPEDIR DIFUSÃO - MEMBRANA
(2) MANUTENÇÃO ENERGIA
(3) ATIVIDADE ENZIMÁTICA
-Grupos fosfato são ionizados em pH 7.
-Energia liberada na quebra de ligações do ATP é conservada nos compostos fosfatados.
-Essenciais na conservação enzimática da energia metabólica.
-Isso fornece carga líquida negativa aos intermediários.
Membranas são impermeáveis a compostos com carga elétrica.
-Logo, os intermediários não podem difundir para fora da célula
-Os compostos fosfóricos de alta energia, formados na glicólise doam grupos fosfato ao ADP para formar ATP.
-Ligação de Pi aos sítios ativos das enzimas fornece energia de ligação que contribui para aumentar a especificidade das reações catalisadas por elas.
IMPORTÂNCIA DOS INTERMEDIÁRIOS FOSFORILADOS
GLICÓLISE - DESTINO DO PIRUVATO
Consumo regular de carboidratos ou administração regular de insulina
Promove o aumento na síntese de glicocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase no fígado
Essas mudanças refletem no aumento da transcrição gênica, promove o aumento na síntese dessas enzimas.
Consumo irregular de carboidratos – jejum.
Diabetes
Níveis elevados de glucagon plasmático e insulina baixa
Transcrição gênica e síntese das 3 enzimas (glicocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase no fígado) estão diminuídas
Aumento da atividade dessas enzimas
ESTADO ALIMENTADO
JEJUM
Redução da atividade dessas enzimas
REGULAÇÃO – HORMONAL 
(1)
(2)
(1) Piruvato → Ac-coA e transporte
(2) Ciclo de Krebs
CICLO DE KREBS
Uma vez, na matriz mitocondrial, o piruvato é convertido em acetil-coA por um complexo multienzimático chamado Complexo Piruvato-desidrogenase.
OBS: Esse Complexo Piruvato-desidrogenase não é parte do Ciclo do Ácido Cítrico (Krebs), mas é um etapa muito importante, já que forma o produto Acetil-coA, que alimenta o Ciclo.
(2) NA MITOCÔNDRIA, O PIRUVATO É CONVERTIDO EM ACETIL-COA
Produtos formados após uma volta completa no ciclo de Krebs:
3 NADH /2CO2 / 1 FADH2 / 1 GTP (ATP)
PRODUTOS FORMADOS – CÍCLO DE KREBS 
É controlado pela regulação de diversos atividades enzimáticas.
Há 3 pontos mais importantes.
1
2
3
PONTOS DE REGULAÇÃO -CICLO DE KREBS
É a etapa final no processo celular.
Ocorre na membrana mitocondrial interna.
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
RESPIRAÇÃO CELULAR
A medida que os elétrons fluem através da cadeia, eles perdem energia livre, que é utilizada para a fosforilação de ADP, produzindo ATP (Fosforilação oxidativa).
A parte restante da energia livre, que não é captada para a síntese de ATP, é utilizada para impulsionar outras reações.
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA (TAMBÉM CONHECIDA COMO HIPÓTESE DE MITCHELL) EXPLICA COMO A ENERGIA LIVRE GERADA PELO TRANSPORTE DE ELÉTRONS POR MEIO DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS É UTILIZADA PARA PRODUZIR ATP A PARTIR DE ADP +Pi.
OS PRÓTONS BOMBEADOS PARA O ESPAÇO INTERMEMBRANAS PELOS COMPLEXOS I, III E IV, CRIA UM GRADIENTE ELÉTRICO (COM CARGAS POSITIVAS NO LADO EXTERNO DA MEMBRANA DO QUE NO LADO INTERNO) E UM GRADIENTE DE PH (O MEIO EXTERNO COM PH MAIS BAIXO DO QUE O INTERNO). A ENERGIA GERADA POR ESTE GRADIENTE É SUFICIENTE PARA IMPULSIONAR (FORÇA PRÓTON-MOTORA) A SÍNTESE DE ATP.
A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA
Ela seria liberado na forma de calor, e, curiosamente, alguns tipos de células usam o gradiente de próton especificamente para gerar calor em vez de na síntese de ATP. 
Ex. mamíferos que hibernam (como ursos) têm células especializadas conhecidas como células adiposas marrons. 
Nas células adiposas marrons, proteínas de desacoplamento são produzidas e inseridas na membrana mitocondrial interna.
Estas proteínas são apenas canais que permitem que os prótons passem do espaço intermembranas para a matriz sem passar pela ATP sintase. Ao criar uma rota alternativa para prótons voltarem para a matriz, as proteínas de desacoplamento permitem que a energia do gradiente seja dissipada na forma de calor.
PROTEÍNAS DESACOPLADORAS (UCPs)
É feito por transportadores específicos que transportam ADP e Pi do citosol para dentro da mitocôndria.
Há um carreador de nucleotídeos de adenina – ele transporta um ADP do citosol para mitocôndria, enquanto exporta um ATP da matriz para o citosol.
Transp. 
ADP/ATP
OBS: Há um transportador de fosfato responsável pelo transporte de Pi do citosol para a mitocôndria.
TRANSPORTE DE ADP E ATP
Como o NADH citosólico é oxidado pela isoenzima mitocondrial, enquanto FAD é reduzido a FADH2, que doa seus elétrons para CoQ na cadeia transportadora. A energia transferida por seus elétrons e formação do gradiente eletroquímico é suficiente para sintetizar 1,5 ATPs.
LANÇADEIRA GLICEROL-3 FOSFATO
Nessa lançadeira, há produção de 1 NADH na matriz mitocondrial. Desse modo, a energia transferida por seus elétrons e formação do gradiente eletroquímico
é suficiente para sintetizar 2,5ATPs.
LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO
REDIMENTO ENERGÉTICO
REDIMENTO ENERGÉTICO
Principais locais de estoque: fígado e músculos, embora a maioria das demais células armazene pequenas quantidades para uso próprio.
Principal função: manter a concentração de glicose sanguínea;
FÍGADO
MÚSCULOS
GLICOGÊNIO HEPÁTICO:
Principal função: reserva de combustível para síntese de ATP durante a contração muscular;
GLICOGÊNIO MUSCULAR:
GLICOGÊNIO
GLICOSE
GLICOGÊNIO
GLICOGÊNESE
GLICOGENÓLISE
SÍNTESE DE GLICOGÊNIO 
DEGRADAÇÃO DE GLICOGÊNIO 
Fígado: Os estoques aumentam no estado alimentado.
Fígado: Os estoques diminuem durante jejum
Músculos: sintetizado durante repouso, após exercício.
Músculos: Degradação em grande quantidade durante atividade física.
(A)
(B)
(C)
(D)
Glicogênese: Biossíntese de glicogênio
Ligações α(1-6)
Enzima ramificadora
(E)
VISÃO GERAL - GLICOGÊNESE
VISÃO GERAL - GLICOGÊNESE
GLICOGENÓLISE: DEGRADAÇÃO DE GLICOGÊNIO 
O glicogênio é degradado por um outro conjunto de enzimas citosólicas no fígado e nos músculos.
Glicogênio fosforilase
Enzima desramificadora
Enzima desramificadora
REGULAÇÃO HORMONAL – METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
Como manter o suprimento de glicose, quando os níveis de glicose não são satisfatórios?
GLICONEOGÊNESE
Formação de glicose a partir de precursores diferentes das hexoses (‘não-carboidratos’)
Exemplo de precursores Lactato, glicerol, vários aminoácidos... 
Glicose sanguínea “indisponível”;
Glicogênio (fígado e músculo) esgotados.
VIA MUITO IMPORTANTE!!!!
1. Jejum prolongado.
2. Consumo inadequado de carboidratos.
3. Atividade física
FÍGADO
RINS
GLICONEOGÊNESE
PRECURSORES NÃO-GLICÍDICOS
GLICONEOGÊNESE
São convertidos em piruvato ou entram na via na forma de intermediários de outras vias:
Ex. oxalacetato e dihidrocetona-fosfato
Principais precursores não-glicídicos:
(1) Lactato
(2) Glicerol
(3) Aminoácidos 
PRECURSORES PARA A GLICONEOGÊNESE
A GLICONEOGÊNESE NÃO É SIMPLESMENTE O INVERSO DA GLICÓLISE 
Sete reações glicolíticas são reversíveis, sendo utilizadas na síntese de glicose a partir de lactato ou piruvato, na gliconeogênese.
Três reações da via glicolítica são irreversíveis e devem ser contornadas pela utilização de quatro reações alternativas. 
GLICÓLISE
GLICONEOGÊNESE
1
2
3
4
Lactato
Glicerol
AAs
32
Também chamada de desvio da hexose-monofosfato ou via do 6-fosfogliconato.
Formação de ribose
Nucleotídeos
Formação de intermediários da via glicolítica
frutose-6-fosfato
gliceraldeído-3-fosfato
Formação de NADPH – atua como redutor bioquímico:
Síntese de ácidos graxos
Esteróides (hormônios do córtex das suprarrenais e vitamina D)‏
Aminoácidos não essenciais.
Metabolismo de pentoses obtidas da dieta ou degradação de carboidratos estruturais do organismo
OBJETIVOS: 
VIA DAS PENTOSES-FOSFATO E NADPH
DUAS ETAPAS:
(A)
OXIDATIVA IRREVERSÍVEL
(B) NÃO-OXIDATIVA REVERSÍVEL
Consiste em 3 reações que levam à formação de:
Ribulose-5-fosfato
CO2 
2NADPH
(Para 1 Glicose-6-P oxidada)
Consiste na interconversão de açúcares de 3 a7 carbonos.
Ribulose-6P em :
Ribose-6-P
Frutose-6-P
Gliceraldeído-3-P
VIA DAS PENTOSES-FOSFATO E NADPH
Co-enzima NAD+ difere de NADP+ apenas pela presença de grupo fosfato em uma das riboses.
Essa diferença “pequena” permite que o NADP+ interaja com enzimas específicas para NADP+, favorecendo reações biossintéticas de redução
NAD+ 
NADP+ 
NAD+- NADH
NADP+- NADPH
Vias catabólicas
Vias anabólicas
Reduzidoem vias de degradação
(Glicólise e CK)
Reduzidona via das Pentoses
Oxidadona Cadeia transportadora de elétrons – síntese de ATP
Oxidadoem vias de síntese
Biossíntese de AG,
Biossíntese de colesterol/ hormônios
NAD+ VERSUS NADP+
BIOSSÍNTESE REDUTORA:
Biossíntese de ácidos graxos
Biossíntese de Colesterol – hormônios esteróides
Biossíntese de neurotransmissores
	VIAS QUE NECESSITAM DE NADPH
DESINTOXICAÇÃO:
Mecanismos protetores que minimizam o potencial tóxico de compostos (drogas, toxinas, etc)
(1) Indiretamente, NADPH contribui para redução de Peróxido de Hidrogênio (Redução de Glutationa);
(2) Sistema citocromo P-450-monoxigenase :
Mitocondrial: Biossíntese de hormônios esteroides;
Microssomal: associada a membran do REL – desintoxicação de compostos estranhos para o organismo (fármacos, poluentes, etc) – usa o NADP para hidroxilar essas substâncias (inativar/solubilizar par eliminar)
BOM ESTUDO!!!