Inter relações Metabólicas

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Inter-relações
Metabólicas
Bioquímica
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Metabolismo
Milhares de reações químicas acontecem coletivamente em todo organismo a todo instante para atender as demandas impostas pelo mesmo em termos de fornecimento de energia.
Dois tipos de reações caracterizam esses processos. A primeira categoria caracteriza-se pela síntese de moléculas, denominadas anabolismo, já a segunda, se caracteriza pela degradação ou quebra de moléculas – catabolismo. 
O somatório das reações anabólicas e catabólicas que ocorrem no organismo é chamado de metabolismo.
Bioenergética
Para prover a energia necessária para a manutenção de suas funções, as células possuem vias metabólicas capazes de extrair e converter os nutrientes advindos dos alimentos consumidos na dieta, numa forma de energia biologicamente utilizável, processo denominado bioenergética.
Metabolismo
O metabolismo de repouso: 
Processos Aeróbicos (dependentes de oxigênio).
Transição para o exercício:
Processos Anaeróbicos (independentes de oxigênio).
Bioenergética: Processos Anaeróbicos
Quebra de compostos fosforados de alta energia (fosfocreatina) – Sistema ATP-CP.
Trata-se de um processo essencial, no entanto, seu papel quantitativo é limitado.
Bioenergética: Processos Anaeróbicos
Degradação anaeróbica do glicogênio (glicogenólise) e de glicose (glicólise) até ácido lático.
Apresenta potencial importante para suportar os processos aeróbios quando eles não podem prover energia suficiente para a produção de ATP.
Bioenergética: Processos Anaeróbicos
Sistema ATP-CP (Fosfagênios): Envolve a liberação de um grupo fosfato e sua ligação energética com a creatina para o ADP ressintetizando o ATP. É chamado de sistema anaeróbio alático.
Bioenergética: Processos Anaeróbicos
Provê a energia para o trabalho muscular por alguns segundos em exercícios de alta intensidade e curta duração.
A recuperação da creatina-fosfato requer ATP e ocorre durante a recuperação.
O controle do sistema ATP-CP é feito pela cretina quinase e pelo ADP.
Reações de Óxido-Redução
Reações de óxido-redução são caracterizadas pela tranferência de elétrons.
As reações de oxidação são caracterizadas pela perda de elétrons, com um ganho correspondente em termos de valência.
As reações de redução envolvem qualquer processo no qual átomos de um elemento ganham elétrons, com uma redução correspondente na valência.
Reações de Óxido-Redução
O termo agente redutor descreve a substância que doa ou perde elétrons ao ser oxidada.
A substância que está sendo reduzida ou que ganha elétrons é denominada aceptor de elétrons ou agente oxidante.
Reações de Óxido-Redução
Reação de redução
2 C3H4O3 + 2 H+ 2 C3H6O3
 Piruvato LDH Lactato
Reação de oxidação
2 C3H6O3 – 2 H+ 2C3H4O3
 Lactato LDH Piruvato
Metabolismo de Carboidratos
Glicogenólise
Glicólise
Produção de piruvato
Lactato
(Degradação parcial)
Acetil-CoA
Oxidação mitocondrial
(degradação total)
Metabolismo de Carboidratos
Glicólise
Anaeróbia
Aeróbia
Ácido Pirúvico
Ácido Lático
Metabolismo de Carboidratos
Pode produzir 2 ou 3 moléculas de ATP, além de duas moléculas de ácido lático.
Regulação da Glicólise
Aumento do
Pi pela quebra 
do ATP
Hexoquinase
Exercício
Catecolaminas
Hormônio do Crescimento
Glucagon
Fígado
Quebra do Glicogênio
Liberação de glicose
Aumento da Glicemia
Memb. Plasm.
GLUT4
Glicose
Glicose
Glicose - 6 - Fosfato
Glicólise
Glicogênio Sintase
Glicogênio
Regulação da Glicólise
Recept. Via ptn. G
Adrenalina
ATP
AMPc
PKA
Fosforilase Quinase b
(menos ativa)
Fosforilase Quinase a
(mais ativa)
Fosforilase b
(menos ativa)
Fosforilase a
(mais ativa)
Ativação Muscular
Ca2+ 
Ca2+- Calmodulina
Glicogênio
Glicogenólise
Glicose - 6 - Fosfato
Glicólise
Receptor α/β
Insulina
Elevação da glicemia
Glicogênio sintase
Glicogênese
Glicose Exógena
Glicose Endógena
O oxigênio é suficiente?
Não. O oxigênio não é suficiente:
Os hidrogênios do NAD são removidos e transferidos para o piruvato formando lactato.
Principais destinos do Lactato:
 Ciclo de Cori no fígado.
 Captação por fibras musculares do tipo I.
 Outras formas menos importantes no exercício.
Ciclo de Cori
Glicogênio
Glicose-6-Fosfato
Piruvato
Lactato
Lactato
Piruvato
Glicose-6-Fosfato
Glicogênio
Fibra 
Muscular
Hepatócito
Corrente
Sanguínea
Lactato
Glicose
Exercício
Repouso
Lactato
Corrente sanguínea
Sarcolema
MCT
NAD
Piruvato
Mitocôndria
Lactato
NADH
2H+
Captação do Lactato pelas Fibras musculares do tipo I
Metabolismo de Carboidratos
A fosfofrutoquinase (PFK) catalisa a conversão de frutose - 6 - fosfato para frutose 1,6 bifosfato. É considerada enzima-de- passo limitante para a glicólise. Dentre os principais reguladores de sua atividade podemos citar:
 Níveis elevados de ATP e Fosfocreatina (Pc).
 Níveis elevados de citrato
 Elevação na concentração de H+ com queda do pH.
* Sua inibição causa acúmulo de glicose - 6 – fosfato, que por sua vez, inibe a hexoquinase. 
Metabolismo de Carboidratos
A hipóxia também é um fator importante na regulação da via glicolítica.
Trata-se de um parâmetro crítico da função muscular que influencia a produção de ATP, a utilização de substratos energéticos e a produção de metabólitos relacionados à fadiga.
Sim. O oxigênio é suficiente:
O piruvato segue para o interior da mitocôndria, onde a produção do ATP irá ocorrer de forma aeróbia.
O NADH lançará seus elétrons no espaço intermenbranoso, entre as membranas externa e interna da mitocôndria, retornando à sua forma oxidada (NAD), que permite o seguimento da via glicolítica.
Bioenergética: Processos Aeróbicos
A produção aeróbia de ATP envolve duas cadeias de reações que cooperam mutuamente: O ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons que operam de acordo com os seguintes passos:
 Geração de uma molécula de 2 carbonos: Acetil-CoA.
 Oxidação da acetil-CoA no ciclo de Krebs.
 Fosforilação oxidativa (cadeia de transporte de elétrons).
Bioenergética: Processos Aeróbicos
Quando o oxigênio é suficiente, o ácido pirúvico é convertido a piruvato, que por sua vez é convertido a acetil-CoA que se une ao oxaloacetato formando citrato, iniciando o ciclo de Krebs.
As gorduras são utilizadas na forma de ácidos graxos livres (AGL).
Antes, os AGL passam por um processo chamado β-oxidação, que fraciona os ácidos graxos (que possuem quantidades variadas de átomos de carbono) em moléculas de dois carbonos que vão dar origem à acetil-CoA.
As proteínas formam acetil-CoA ou intermediários do ciclo de Krebs.
Ciclo de Krebs
Cadeia de transp. De eletróns
ADP + Pi
ATP
ADP + Pi
ADP + Pi
ATP
ATP
RendimentodeATP’spela Glicólise Aeróbia
Processo Metabólico
Produtos de Alta Energia
ATP a Partir da FosforilaçãoOxidativa
Subtotal deATP
Glicólise
2 ATP
–
2 (totalse anaeróbico)
2 NADH
6
8 (se aeróbico)
Piruvatoem Acetil-CoA
2 NADH
6
14
Ciclo de Krebs
2 GTP
–
16
6 NADH
18
34
2 FADH
4
38
Total: 38 ATP
Metabolismo de Lipídeos
As formas de lipídios utilizados pelo organismo como fonte de energia são os ácidos graxos e os triacilgliceróis.
Normalmente os triacilgliceróis são transportados ligados à albumina ou a lipoproteínas: quilomícrons, VLDL, IDL, LDL e HDL.
A VLDL é a principal proteína de transporte de lipídios do fígado para os tecidos enquanto o HDL perfaz o caminho oposto, dos tecidos de volta ao fígado.
Metabolismo de Lipídeos
Quilomícrons – Lipoproteína de transporte para diversos tipos de lipídeos, assim como para as vitaminas lipossolúveis A, D, E e K.
VLDL – (Very Low Density Lipoprotein) Lipoproteína de muito baixa densidade.
IDL – (Intermediate Density Lipoprotein) Lipoproteína de densidade intermediária.
LDL – (Low Density Lipoprotein) Lipoproteína de baixa densidade
HDL – (High Density Lipoprotein) Lipoproteína
de alta densidade.
Colesterol
Triacilglicerol
e Ésteres de 
Colesterol
Fosfolipídeos
Apolipoproteínas
Metabolismo de Lipídeos
As VLDLs são formadas no fígado a partir das gorduras, dos carboidratos, do álcool e do colesterol. Elas contém o maior percentual de lipídeos (95%), dos quais cerca de 60% consistem em triglicerídeos (triacilgliceróis).
Metabolismo de Lipídeos
As VLDLs transportam triglicerídeos para o músculo e para o tecido adiposo. Depois que a enzima lipoproteína lipase atua sobre as VLDL, a molécula se transforma em uma molécula de LDL, mais densa, pois contém menos lipídeo. LDL e VLDL possuem os maiores componentes de lipídeo e os menores de proteínas.
O Colesterol “Ruim”
Entre as lipoproteínas, as LDLs, que normalmente carreiam 60-80% do colesterol sérico total, possuem maior afinidade para as células da parede arterial.
A LDL transfere o colesterol para o tecido epitelial dos vasos, onde a LDL é oxidada* e passa a participar da proliferação de células musculares lisas e de outras alterações desfavoráveis que lesionam e estreitam a artéria.
O exercício regular, o acúmulo visceral de gorduras e a composição da dieta possuem impacto direto sobre a concentração sérica de LDL.
O colesterol “Bom”
Diferente do LDL, o HDL exerce um efeito protetor contra cardiopatia. O HDL atua como um varredor nas artérias pois realiza o chamado transporte reverso do colesterol conduzindo o colesterol de volta ao fígado para ser incorporado na bile e excretado subsequentemente no trato gastrintestinal.
A quantidade de LDL e HDL, de suas relações específicas e subfrações, constituem em indicadores significativos de risco para doença arterial coronariana (DAC).
Metabolismo de Lipídeos
A captação e transporte de ácidos graxos para o interior da fibra muscular e subsequentemente para as mitocôndrias, parece ser a etapa-chave para a utilização desse substrato como fonte de energia e, é melhorada por exercícios de resistência.
Tecido Adiposo
α
β
Catecolaminas
Catecolaminas
AMPc
HSL
Triglicerídeos
Ácidos Graxos
Albumina
Lipoproteínas
(VLDL e LDL)
LPL
(Endotélio dos vasos)
Insulina
Ácidos Graxos Plasmáticos
Membrana Plasmática
FABPpm
FAT/CD36
Ácidos Graxos
Citosol
FABPc
Mitocôndria
Ácidos Graxos
β-HAD
Beta - 
oxidação
CPT 1
CAC T
CPT 2
Metabolismo de Lipídeos
Alguns fatores importantes limitam a oxidação de ácidos graxos durante o exercício, eles são apresentados no trabalho de Curi e seus colaboradores (2003):
 Disponibilidade de glicogênio para formar intermediários do ciclo de Krebs.
 Mobilização de ácidos graxos do tecido adiposo para o músculo esquelético.
Mitocôndria
CPT 1
CAC T
CPT 2
Citosol
Ácidos Graxos
acetil-CoA
Citrato
Oxaloacetato
Piruvato
Citrato
Malonil CoA 
acetil-CoA 
Piruvato
Glicose
Ácidos Graxos
+
Reesterificação
Metabolismo de Lipídeos
O ciclo de Krebs tem como característica, a geração de precursores e produtos com a liberação de CO2. Além disso, o ciclo libera metabólitos como citrato e glutamina. Há, portanto, uma perda contínua de estruturas de carbono que precisa ser reposta. A síntese de oxaloacetato é o ponto de inserção de novas moléculas no ciclo.
Durante o exercício, os principais substratos utilizados na reposição dos intermediários do ciclo de Krebs são o piruvato e aminoácidos como aspartato, asparagina e glutamato.
Metabolismo de lipídeos
Lancha Jr. e cols. (1994), citados por Curi e cols. (2003) verificaram que, durante o exercício físico em ratos, ocorre ativação da piruvato carboxilase, enzima que converte piruvato em oxaloacetato. Este, um intermediário do ciclo de Krebs, condensa-se ao acetil-CoA e forma citrato, pela ação da citrato sintase, iniciando o ciclo de Krebs.
Assim, as duas as principais limitações para maior utilização de AG no exercício de intensidade moderada e de longa duração são: 
 Disponibilidade de glicogênio para o fornecimento de intermediários do ciclo de Krebs. 
 Mobilização de AG do tecido adiposo e do músculo esquelético.
Metabolismo de lipídeos
O fornecimento do oxalacetato seria, portanto, um fator limitante, já que o acetil-CoA, proveniente do ácido graxo, reage com este para a formação de citrato, pela citrato sintase, com posterior fornecimento de ATP. Assim, ocorrendo redução de oxaloacetato, a reação deste com acetil-CoA para formar citrato é diminuída independentemente da oferta de acetil-CoA derivada da mobilização aumentada de ácidos graxos do tecido adiposo.
Metabolismo de Lipídeos
Assim, a oxidação de ácidos graxos, para ser máxima, requer metabolização de glicose em taxas apropriadas. 
Situações de oferta muito elevada ou diminuída de glicose levam à redução da oxidação de ácidos graxos por mecanismos distintos. Quando a oferta de glicose é elevada, o malonil-CoA gerado inibe a CPT-I. Por sua vez, na depleção de glicogênio, falta esqueletos de carbono para manter o fluxo de metabólitos pelo ciclo de Krebs funcionante.
Metabolismo de lipídeos
Quando degradados anaerobicamente, no fígado, os lipídios formam compostos chamados de corpos cetônicos: O acetoacetato e o β-hidroxiburato. No entanto, esses compostos não são usados em condições fisiológicas por serem ácidos.
O glicerol, que constitui o esqueleto dos triacilgliceróis pode ser convertido a glicose no fígado pelo processo chamado de gliconeogênese.
Metabolismo de Proteínas
Aminoácidos
Metabolismo
oxidativo
Gliconeogênese
Cetogênese
Entram em diferentes pontos da via
Metabolismo de Proteínas
Aminoácidos
Alanina
Glutamina
Fígado
Formação de uréia
Neoglicogênese
Combustível ao met. oxidativo
de enterócitos e céls. do sistema imune
FIM