Bioquímica Básica

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Bioquímica Básica B2
Via das pentoses e regulação do metabolismo dos carboidratos
É também chamada de desvio da hexose monofosfato, e é uma via alternativa de oxidação (degradação de glicose), ou seja, importante via anaeróbica alternativa para a utilização de glicose. Esta via não é produtora de ATP mas é fonte de NADPH ( uma coenzima semelhante ao NAD).
A via das pentoses tem 2 funções básicas:
 1- produção de pentoses – produz ribose 5-fosfato para a síntese de nucleotídeos componente do ácidos nucléicos que formam o DNA).
2- produção de NADPH- que é um agente redutor utilizado para a síntese de ácido graxos e dos esteróides (colesterol e seus derivados), e da manutenção da integridade da membranas da hemácias
A via das pentoses é ativada no fígado, glândulas mamárias, tecido adiposo e nas hemácias. È uma via citoplasmática e anaeróbica.   
A via das pentoses pode ser dividida em duas etapas:
1- Fase oxidativa – produção de pentoses
2- fase não oxidativa- produção de intermediários para a via glicolítica. Na via das pentoses há a formação por exemplo de frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato que são intermediários da via glicolítica (glicólise).
A via das pentoses ocorre no citoplasma, como a glicólise (via glicolítica). As duas vias apesar de diferentes, estão intimamente ligadas através de compostos comuns: glicose 6-fosfato, frutose 6- fosfato e gliceraldeído 3-fosfato. 
Regulação do metabolismo dos carboidratos:
O pâncreas é responsável por sintetizar dois hormônios de vital importância para a regulação do metabolismo, a insulina e o glucagon.
 A insulina é um hormônio produzido pelas células b das ilhotas de Langerhans (1 a 2% das células pancreáticas). A insulina é estocada em grânulos no citosol. As células b são sensores de glicose que percebe o aumento de glicose no sangue (por exemplo, depois de uma ingestão rica em carboidrato) e aumenta a secreção de insulina por exocitose. A insulina possui meia vida plasmática curta (aproximadamente 6 min., após esse período ela é degradada pela enzima insulinase, presente no fígado e em menor quantidade nos rins) o que permite alterações rápidas de nos níveis circulantes desse hormônio.A insulina aumenta a captação de glicose, síntese do glicogênio, de proteínas e de triacilgliceróis
A insulina liga-se a receptores específicos de membrana celular da maioria dos tecidos, incluindo fígado, músculo e o tecido adiposo, o que promove uma cascata de reações. A insulina promove a entrada da glicose para dentro célula através de transportadores de glicose sensíveis à insulina (GLUT 4).
A insulina provoca alterações na atividade enzimática que reflete no estado de fosforilação de proteínas existentes. A insulina também aumenta a quantidade de muitas enzimas, como a FFK (fofofrutoquinase), piruvato quinase (que ativa a Glicólise), a glicoquinase (que ativa a glicogênese).
A síntese e a liberação de insulina pode ser diminuída pelo hormônio adrenalina, que é secretada em resposta a estresse, trauma ou exercício intenso.
 
 
 
          O glucagon é um hormônio produzido pelas células a das ilhotas pancreáticas. O glucagon, juntamente com a adrenalina, o cortizol e o hormônio do crescimento se opõe a muitas reações da insulina.
A secreção do glucagon e estimulada por baixos níveis glicose no sangue (glicemia), e pela adrenalina. O glucagen liga-se a receptores nos hepatócitos. Essa ligação resulta na ativação da adenilil –cilcase, a qual produz um mensageiro secundário chamado de AMPc (AMP cíclico), resultando em uma cascata de sinais inibindo ou ativando enzimas por fosforilação de enzimas chaves da regulação do metabolismo.
 O glucagon atua na manutenção da glicemia durante os momentos de hipoglicemia. O glucagon ativa a glicogenólise, a gliconeogênese.
 
A Medula da supra-renal- produz 2 hormônios: a adrenalina (ou epinefrina) e a noroadrenalina ( ou norepinefrina).
A adrenalina (ou epinefrina) - é sintetizada a partir da tirosina e permanece em vesículas no interior da célula, associada a uma proteína solúvel.
 A liberação de adrenalina é provocada por estímulo nervoso autônomo sobre a supra-renal em situações de perigo real ou imaginário, exercício físico, hipoglicemia e exposição a baixas temperaturas.
Uma vez lançada na circulação produz o efeito de catabolismo no metabolismo, promovendo a glicogenólise (quebra do glicogênio) hepático e muscular.
Sobre o fígado produz aumento da glicemia (hormônio hiperglicemiador), enquanto para o músculo mobiliza a glicose para quando o músculo precisar (o músculo não repõe glicose para circulação).
A Adrenalina é degradada no fígado para fins de excreção urinária.
Na regulação da glicemia, os hormônios mais importantes são:
- Insulina – Hipoglicemiadora
- Adrenalina e Glucagon – Hiperglicemiadora
OBS: Os outros hormônios serão citados na Disciplina de Bioquímica Metabólica
 Lipídeos: Estrutura
Conceito e importância
Os lipídeos são um grupo heterogêneo de moléculas orgânicas insolúveis em água (hidrofóbicas) esolúveis em solvente orgânicos (solventes apolares) (éter, clorofórmio etc..).eles incluem as gorduras, os óleos, os esteróides, as ceras e compostos relacionados.
Devido a sua insolubilidade em soluções aquosas, os lipídeos corporais são geralmente compartimentalizados nos adipócitos ou transportados no plasma em associação com as proteínas.
Os lipídeos são as maiores fontes de energia do corpo, e também fornecem barreira hidrofóbica que permite a separação do conteúdo aquoso da célula com as organelas. Os lipídeos são utilizados com outras funções no organismo, como hormônio esteróides, vitaminas lipossolúveis, entre outros.
Funções biológicas gerais dos lipídeos:
- componentes das membranas celulares,
- isolantes térmicos,
- reserva de energia (tecido adiposo).
- muitos de seus derivados formam vitaminas e hormônios.
O conhecimento da estrutura química e do metabolismo dos lipídeos é necessário para compreender as relações de muitas áreas biológicas: nutrição e obesidade, armazenamento e fornecimento de energia e mesmo patologias como a aterosclerose.
ESTRUTURA DE LIPÍDEOS:
Muitos lipídeos são compostos anfipáticos(ou anfifílicos), ou seja, apresentam na molécula uma porção polar, hidrofílica, e uma porção apoIar, hidrofóbica.
Um exemplo é o ácido graxo:
Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com uma longa cadeia carbônica (hidrocarbonetos), geralmente com número par de átomos de carbono (entre 14 e 24), sem ramificações, podendo ser saturada ou conter uma ou mais insaturações. Os ácidos graxos mais comuns são os de 16 e 18 carbonos. O grupo carboxila constitui a região polar ou hidrofílica, e a cadeia carbônica, a parte apoIar ou hidrofóbica.
Ácidos graxos livres são pouco encontrados no organismo: mais freqüentemente estão ligados a um álcool, que pode ser o glicerol ou a esfingosina.
Quando os lipídeos estão ligados a um glicerol são chamados de Triacilgliceróis (TG) e glicerofosfolipídeos
Os triacilglicerois (TG), também chamados de gorduras ou triglicerídeos, constituem cerca de 90% dos lipídeos da dieta e são a principal forma de armazenamento de energia metabólica nos seres humanos.
Quando os lipídeos estão ligados a uma esfingosina são chamados esfingolipídeos.
Os triacilgliceróis (também chamados de triglicerídeos) atuam como a maior reserva de energia em animais (são uma forma de armazenamento de ácidos graxos), sendo a mais importante classe de lipídeos, apesar de não serem componentes das membranas celulares.
Os triacilglicerois são armazenados nas células adiposas, sob forma anidra (ou seja, sem a presença de água) e pode ocupar a maior parte do volume celular.
Estrutura do triacilglicerol:
Os glicerofosfolipídeos e os esfingolipídeos, juntamente com o colesterol, fazem parte das membranas celulares.
A temperatura de fusão dos ácidos graxos diminui com o número de insaturações (contêm ligações duplas) e aumenta com o comprimento da cadeia. Assim, ácido esteárico (saturado, ou seja, que contêm ligações simples) e ácido oleico(uma insaturação), ambos com 18 carbonos, têm pontos de fusão muito diferentes: 69,6°C e 13,4 °C respectivamente.
A maior parte dos ácidos graxos necessários ao metalolismo do homem e são produzidos endógenamente em seu próprio organismo.
Fazem exceção dois ácidos graxos insaturados:
·Ácido linoleico com 18 carbonos e duas insaturações
Ácidos linolênico com 18 carbonos e três insaturações
Os ácidos graxos que devem necessariamente constar da dieta são chamados de Ácidos graxos essenciais.
Os ácidos graxos essenciais são importantes para a fluidez das membranas e para a síntese de prostaglandinas.
As prostaglandinas estão envolvidas em várias ações biológicas tais como: vasodilatação, relaxamento de músculo liso, contração uterina.
Classificação dos lipídeos:
- Simples: constituídos exclusivamente por ésteres de ácidos graxos e só apresentam C, H e O em suas moléculas. Exemplo: Glicerídeos (acilgliceróis) e cerídeos (ceras animais e vegetais).
- Lipídeos Compostos: são ésteres de ácidos graxos com outros grupos além do álcool e do ácido graxo.
Exemplo:
- fosfolipídeos – lipídeos que contém além do álcool e ácido graxos também um grupo fosfato.
- glicolipídeos- são lipídeos que possuem a molécula de ácido graxos ligada a um álcool, a esfingosina, e este a um carboidrato.
- Esteróis: Os esteróis são lipídeos especiais encontrados na maioria das células eucarióticas. O colesterol é um esterol, ele é precursor de outros esteróis, tais como: sais e ácidos biliares, hormônios esteróides (ex: sexuais), vitamina D, entre outros.
Digestão de lipídeos e transporte     
      A digestão começa no estômago, catalisada pela lípase estável em meio ácido que degradam os triacilglicerídeos da dieta. Essas lípases ácidas desempenham um papel importante em neonatos (recém nascidos), para os quais a gordura do leite é a principal fonte de calorias.
 A emulsificação dos lipídeos ocorre no duodeno. A emulsificação aumenta a área da superfície das gotículas de lipídeos hidrofóbicos, de modo que as enzimas digestivas podem agir. A emulsificação tem dois mecanismos complementares. O uso dos ácidos biliares (também conhecidos como sais biliares) são moléculas anfipáticas do tipo detergente que atuam na solubilização dos glóbulos de gordura.
Os ácidos biliares são derivados do colesterol, sintetizados pelo fígado e secretados para a vesícula biliar para serem armazenados. Quando ingerimos TG, os ácidos biliares armazenados na vesícula biliar, são secretados para o intestino delgado, onde ocorre a digestão e absorção dos lipídeos.
A enzima lipase pancreática catalisa a hidrólise do triacilglicerol (TG) liberando ácido graxo livre e glicerol.
O glicerol e ácidos graxos serão absorvido pelas células do intestino voltando a formar TG. Estes se unem a proteínas formando os quilomícrons que serão transportados pelos vasos sanguíneos.
 Transporte de lipídeos:
Os lipídeos são moléculas orgânicas hidrofóbicas (apolares). Os lipídeos, portanto, precisam ser transportados de um tecido ao outro, necessitando assim de associar-se com proteínas específicas para ser transportados no sangue. As lipoproteínas plasmáticas são complexos macromoléculas esféricos de lipídeos e proteínas específicas (apolipoproteínas ou apoproteínas). miscíveis no plasma que transportam os lipídios no sangue.
As principais lipoproteínas plasmáticas são: quilomicrons (ou quilomicra) lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL), lipoproteínas de baixa densidade (LDL) e as lipoproteínas de alta densidade (HDL).
Quilomícrons (QM)
Apresentam densidade inferior a O,95g/mL .
São formados nas células mucosas do duodeno e jejuno durante a absorção de gorduras. Tem como função o transporte de colesterol e triacilgliceróis exógenos, vitaminas lipossolúveis absorvidos da dieta (alimentação) para os tecidos periféricos.
Lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL):
Apresentam densidade entre O,95 a 1,006 g/mL .
A VLDL é produzida no fígado e sua função primordial é transportar os lipídios (TG endógenos) do fígado para os tecidos periféricos. São sintetizadas e excretadas pelo fígado e pelo intestino.
As VLDV são gradualmente degradados (metabolizadas) no plasma pela ação da lípase lipoprotéica transformando-se em VLDL remanescentes que liberam os TG, perdendo assim algumas de suas apoproteínas, sendo transformadas em IDL (lipoproteína de densidade intermediária). Estas caem na circulação e logo são captadas pelo fígado onde ocorre a degradação das IDL.
OBS: O fígado graxo ou fígado gordo (esteatose hepática) ocorre quando existe um descontrole entre a síntese hepática de triacilglicerol e a secreção de VLDL. Tais condições incluem obesidade, diabetes melito não controlado e ingestão crônica de etanol.
Lipoproteínas de baixa densidade (LDL)
Apresentam densidade entre 1,019 e 1,063 g/mL .
Origina-se principalmente no metabolismo da VLDL, sendo os hepatócitos e células do intestino delgado os locais de sua biossíntese.
As LDL são as principais fontes de colesterol para os tecidos, exceto para o fígado e intestino. Chama-se popularmente a LDL de colesterol “ruim”.
Lipoproteínas de alta densidade (HDL)
Apresentam densidade entre 1,019 e 1,21 g/mL
A HDL forma-se essencialmente no plasma, estando sua biossíntese diretamente ligada à hidrólise dos quilomícrons.
A função principal da HDL é remover o colesterol livre dos tecidos extra-hepáticos e esterificá-lo utilizando a enzima LCAT (leticina-colesterol-acil-transferase) e transportar este colesterol para o fígado, onde a HDL é degradada e o colesterol excretado na forma de ácidos e sais biliares.
 Transporte de colesterol X risco coronariano
O colesterol é transportado pelas lipoproteínas, sendo particularmente importante o papel da LDL e HDL.
Durante o transporte, o colesterol pode-se acumular junto á camada interna das artérias, provocando o aparecimento de ateroma, que pode levar à obstrução dos vasos e, consequentemente, à isquemia. No coração, isto provoca o enfarte do miocárdio e, no cérebro, acidentes vasculares cerebrais (AVC).
A LDL está relacionada com o transporte de colesterol para os tecidos (“ruim”) e a HDL atua na remoção do colesterol para o fígado (“bom”) Para se verificar o risco de uma cardiopatia ou AVC, esta é diretamente proporcional a quantidade de LDL no sangue e inversamente proporcional a HDL no sangue.
Veiculação de lipoproteínas:
As células da mucosa intestinal secretam quilomicrons (QM) nascente ricos em triacilgliceróis (TG) e colesterol (COL), provenientes da dieta.
O fígado secreta partículas nascentes da VLDL por ele sintetizadas.
Ambas as secreções são lançadas para os vasos linfáticos e, daí, para o sangue e levados às células musculares e gorduras;
A VDL remanescente dará origem à LDL após transformações em sua fração protéica, formando a IDL
A LDL liga-se a receptores específicos nos tecidos extra-hepáticos (tecido adiposo e muscular) e também, de retorno ao fígado. Lá o colesterol será reembalado em lipoproteínas, ou convertido em sais biliares e excretado. Nas células endoteliais, a LDL está relacionada com a formação de ateromas (placas formadoras de arterosclerose).
Biossíntese de ácidos graxos e triacilglicerol
A síntese de ácidos graxos ocorre no citoplasma das células adiposas onde se acham agrupadas as enzimas correspondentes (complexo enzimático).
Os ácidos graxos são sintetizados a partir da reunião de moléculas de acetil-CoA citossólico (molécula precursora).
A síntese de ácidos graxos consiste na união sequencial de unidades de dois carbonos: a primeira unidade é proviniente de acetil-CoA, e todas as subsequentes, de malonil-CoA, formada pela carboxilação de acetil-CoA. Esta reação é catalisada pela acetil-CoA carboxilase que tem como grupo prostético a biotina.
 - A primeira etapa da síntese de ácido graxo é o transporte de acetil-CoA para o citoplasma.
Síntese de ácido graxo 
   
 Síntese de triacilglicerois (TG)
 Os ácidos graxos sintetizados na via anterior, deverão combinar-se (através de uma esterificação) com o glicerola fim de produzir os triacilgliceróis armazenáveis.
 Para isto o glicerol deve ser ativado até glicerofosfato por transferência de um grupo fosfato (P) do ATP.
 Via de produção de glicerol-fosfato no fígado e tecido adiposo.
 Os ácidos graxos são armazenados no nosso organismo na forma de triacilglicerol (TG) e servem como principal reserva de energia. A seguir a via de formação de Triacilglicerol.
 
Degradação de triacilglicerol e ácidos graxos
Degradação de Triacilglicerois:
Os triacilgliceróis devem ser hidrolisados até ácido graxos e glicerol para serem mobilizados e lançados para a corrente circulatória (lipólise).
 
Essa hidrólise ocorre no tecido adiposo por ação da “lípase hormônio sensível” (LHS) que hidrolisa as ligações éster e separa as partes componentes dos triacilgliceróis. 
A LHS é inibida pela insulina. 
A LHS é ativada pelos hormônios glucagon, adrenalina, hormônio de crescimento e corticóides, estes hormônios são ditos lipolíticos.
 
Os ácidos graxos são lançados na corrente circulatória, associando-se à albumina plasmática (formando lipoproteínas) sendo levados aos tecidos consumidores.
O Glicerol, como também não é utilizado pela célula adiposa, por falta da enzima gliceroquinase ( exclusiva do fígado do tecido hepático), também é levado pelo sangue ao fígado , onde é metabolizado.
Degradação de ácidos graxos ou b-oxidação ou ciclo de Lynen:
 Nas células os ácidos graxos (acil-CoA) serão oxidados no interior das mitocôndrias ( matriz mitocondrial) por uma denominada de b-oxidação ou ciclo de Lynen, até CO2 e H2O, liberando a energia que contém, parte da qual será usada na síntese do ATP.
b-oxidação ou ciclo de Lynen é uma via que contém uma série de reações que ao final das quais a acil-CoA é encurtada de dois em dois carbonos, liberandos sob a forma de acetil-CoA.
No citoplasma (ativação do ácido graxo)
Esta reação é catalisada pela enzima Acil-CoA sintetase
A passagem para o interior das mitocôndrias se dá através do auxílio de um transportador específico (carnitina).
Observações que você deve fazer no ciclo de Lynen
No ciclio de Lynen (degradação de ácido graxo) tem-se a redução de FAD para FADH2 e de NAD+ para NADH + H. O processo é aeróbico e em cada volta é acionada a cadeia respiratória consumindo O2. Por volta o ciclio de Lynen gera 5 ATPs (2 vindo FADH2 e 3 vindo do NADH que vão para a cadeia respiratória).
Utilização do glicerol:
Cada molécula a ser metabolizada é ativada no fígado (e não no tecido adiposo) a glicerofosfato e depois oxidada a diidroxiacetona- fosfato, e esta é a convertida a gliceraldeído -3 –fosfato através de uma isomerase.
Metabolismo do colesterol
O colesterol é produzido endogenamente nos animais em todos os tecidos, principalmente no fígado, intestino, córtex adrenal e gônodas.
Apesar dos animais terem a capacidade de produzir o colesterol endógeno, cerca de 25% do total é consumido na dieta.
O colesterol obtido da dieta é transportado pelos quilomícrons. Juntamente com o colesterol extra –hepático é transportado pelo HDL são enviados para o fígado (colesterol hepático).
O colesterol hepático é eliminado através da bile, sob forma de sais e ácidos biliares ou excretados para os tecidos extra-hepático através das lipoproteínas VLDL e LDL.
O colesterol é precursor dos ácidos biliares, hormônios esteróides e vitamina D.
Síntese de Colesterol:
A síntese do colesterol ocorre no citoplasma, pois as enzimas estão presentes no citossol e retículo endoplasmático. A molécula que é precursora da síntese de colesterol é a molécula de acetil-CoA .
via resumida da síntese do colesterol
2 Acetil-CoA
↓
Acetoacetil- CoA
↓
HMG-CoA
2 NADPH →    ↓      HMG – CoA redutase
Mevalonato
↓
Farmesil –PP
↓
Esqualeno
↓
Colesterol
Regulação da via de síntese:
 A HMG-CoA  redutase  é a enzima limitante da velocidade de síntese do colesterol. Esta enzima pode sofrer diversos tipos de controle metabólico.
 Regulação hormonal:  
A enzima  HMG-CoA  redutase  é ativada pelos hormônios insulina e tiroidiano, aumentado assim, a velocidade de síntese do colesterol.
Ao contrário, a enzima  HMG-CoA  redutase  é inibida pelos hormônio glucagon , diminuindo assim, a velocidade de síntese do colesterol.
Inibição retroativa: 
O excesso de melovanato e o colesterol  produzidos iniibem a atividade da HMG-CoA  redutase , diminuindo assim, a velocidade de formação do colesterol
Inibição genética:
O aumento da produção ou captação de colesterol causa uma inibição na attividade do gene da HMG-CoA  redutase . Com a inibição na produção desta enzima há uma redução na síntese de colesterol, pois esta enzima é fundamental para este processo.
Inibição por drogas:
Há drogas derivadas da estatina (lovastatina, mevastatina), inibem a enzima HMG-CoA  redutase , diminuindo a síntese do colesterol.
Formação de Corpos Cetônicos:
A acetil-CoA formada na oxidação de ácidos graxos só entra no ciclo de Krebs se a degradação de lipídios e a de glicídeos estiverem adequadamente equilibradas. O motivo é que a entrada de acetil-Coa no ciclo de Krebs depende da disponibilidade de oxaloacetato para a formação de citrato.
No jejum intenso ou na diabetes, o oxaloacetato é usado para formar glicose pela via gliconeogênese e por isso, não está disponível para o ciclo de krebs, nessas condições , a acetil-CoA é desviada para a formação de:
 - acetoacetato, D-3- hidroxibutirato e acetona - que são referidos como – Corpos cetônicos.
 - O odor da acetona pode ser detectado na respiração de uma pessoa que tenha um nível alto de acetoacetato no sangue.
- O fígado é a principal local de produção de acetoacetato e 3-hidroxibutirato. Estas substâncias difundem-se das mitocôndrias do fígado para o sangue, sendo transportadas para o tecido. 
- acetoacetato e 3-hidroxibutirato – são substratos normais para a respiração. A glicose é o alimento principal para o cérebro e glóbulos vermelhos do sangue em uma pessoa bem nutrida em dieta equilibrada. No entanto, o cérebro adapta-se à utilização de acetoacetato durante o jejeum prolongado e em diabetes. Em jejum muito prolongado, 75% das necessidades energéticas do cérebro são atendidas pelo acetoacetato.
O acetoacetato tem papel regulador . Altos níveis de acetoacetato no sangue significam uma abundância de unidades acetila e levam a um decréscimo na velocidade da lipólise no tecido adiposo.
Quando a produção de corpos cetônicos ultrapassa o aproveitamento pelos tecidos extra-hepáticos, estabelece-se uma condição denominada cetose, caracterizada por uma concentração elevada de corpos cetônicos no plasma (cetonemia) e na urina (cetonúria). 
Cetomenia – resulta em acidose, isto é uma diminuição do pH sanguìneo. Em casos de cetose acentuada, o cérebro obtém uma parte considerável da energia de que necessita por oxidação dos corpos cetônicos.
Utilização do acetoacetato como fonte de energia. O acetoacetato pode ser transformado em duas moléculas de acetil CoA, que, então entram no ciclo de Krebs.