Inter relações Metabólicas

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Inter-relações Metabólicas
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Ciclo armazenamento-mobilização
“Input” energético variável
CO2 + H2O + uréia
ATP
ADP + Pi
Demanda metabólica variável
Combustível armazenado
O2 
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Características das vias do metabolismo energético
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Características das vias do metabolismo energético
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Fígado após alimentação
Amido
Glicose
Glicose—6P
Acetil—CoA
2 CO2
Piruvato
NADH
Ribose—5P
Glicogênio
Glicose
Gliceraldeído—3P
NADPH
Ác. graxo
ATP
O2
H2O
GTP
Glicerol—P 
GTP
Triacilglicerol
Proteína
Aminoácidos
NADH
ATP
VLDL
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Fígado no jejum
Glicose—6P
Acetil—CoA
2 CO2
Piruvato
NADH
Glicogênio
Glicose
Gliceraldeído—3P
Ác. graxo
ATP
O2
H2O
GTP
Glicerol 
Pi
Triacilglicerol
NADH
ATP
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Fígado no jejum prolongado
Glicose—6P
Acetil—CoA
2 CO2
Glicogênio
Glicose
Gliceraldeído—3P
Ác. graxo
ATP
O2
H2O
GTP
Glicerol 
Pi
Triacilglicerol
Aminoácidos
Fosfoenol
Piruvato
Oxalaoacetato
a-cetoácidos
(ex.:piruvato)
Uréia
Albumina
(lipoproteína)
Acetoacetato
b-hidroxibutirato
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funções metabólicas dos tecidos de mamíferos
Cérebro
Transporta íons para manter o potencial membrana; integra informações vindas do corpo e do ambiente; envia sinais para outros órgãos.
Tecido Adiposo Sintetiza, armazena e mobiliza triacilgliceróis
 Músculo esquelético
Realiza trabalho mecânico
Intestino delgado
Absorve nutrientes da dieta, move-os para o sangue ou sistema linfático.
Veia porta
Transporta nutrientes do intestino para o fígado
Fígado
Processa gorduras, carboidratos e proteínas da dieta; sintetiza e distribui lipídios, corpos cetônicos, e glicose para outros tecidos; converte excesso de nitrogênio a uréia.
Pâncreas
secreta insulina e glucagon em resposta às mudanças na concentração de glicose no sangue
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Lactato produzido no músculo é reciclado pelo fígado: ciclo de Cori
Cooperação metabólica entre músculo esquelético e fígado
O lactato produzido pela fermentação muscular é liberado na circulação
O fígado captura o lactato e o converte em glicose através da gliconeogênese
O a glicose é exportada e captada pelo músculo em atividade intensa
Processo conhecido como ciclo de Cori
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O estado de bem-alimentado: 
fígado lipogênico.
Após uma refeição glicose, ácidos graxos e aminoácidos entram no fígado
A insulina liberada em resposta à alta glicemia estimula a captação de glicose pelos tecidos.
No fígado, o excesso de glicose é oxidado a acetil-CoA, que é usado para sintetizar os ácidos graxos que são exportados na forma de triglicerídeos (VLDLs) para os tecidos adiposo e muscular
O NADPH, necessário para síntese lipídios é obtido pela oxidação da glicose na via das pentoses O excesso de aminoácidos é convertido a piruvato e Acetil-CoA, que também são utilizados para a síntese de lipídios.
Lipídeos também vão do intestino para a musculatura e tecido adiposo na forma de quilomícrons.
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Metabolismo energético no jejum
Depois de algumas horas sem uma refeição, o fígado se torna a principal fonte de glicose para o cérebro.
glicogênio hepático é quebrado em 
glicose 1-fosfato glicose-6-fosfato glicose 
que é liberada na corrente sangüínea.
Os aminoácidos da degradação de proteínas e o glicerol da quebra de TAGs são usadas para a gliconeogênese.
O fígado utiliza ácidos graxos como principal combustível
O excesso de acetil-CoA é convertido em corpos cetônicos para exportação para outros tecidos 
O cérebro é especialmente dependente deste combustível quando a glicose está em falta
Fígado glico/cetogênico
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Composição do sangue
Células
Plasma
Eritrócitos
Leucócitos
Plaquetas
Solutos
componentes inorgânicos (10%) NaCl, bicarbonato, fosfato, CaCl2, MgCl2, KCl, Na2SO4
Metabólitos e rejeitos (20%) glicose, aminoácidos, lactato, piruvato, corpos cetônicos, citrato, uréia, ácido úrico
proteínas plasmáticas (70%) proteínas plasmáticas principais: albumina, lipoproteínas (VLDL), (LDL), (HDL), imunoglobulinas (centenas de tipos), Proteínas da coagulação: fibrinogênio, protrombina... Proteínas de transporte como a transferrina
Glicose no
Sangue (mg/
100 mL)
Normal
Fome. Liberação de glucagon, epinefrina, cortisol 
Letargia Convulsões, coma
Dano cerebral permanente 
Morte
Efeitos fisiológicos da baixa glicose no sangue de humanos
Normal
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Mecanismos gerais da ação dos hormônio
Receptor
Receptor
Núcleo
Alteração na transcrição de genes
Alteração na quantidade de proteínas recém-sintetizadas
 alteração na atividade do enzimas preexistentes
Segundo
 mensageiro (ex.: cAMP)
Hormônio
Polares / carregados
Não atravessam membranas
Ex.: 	
insulina
Glucagon
Adenalina
Efeito rápido
Apolares não carregados
Atravessam membranas
Ex.: 
Hormônios tireoidianos
Hormônios esteróides
Efeito mais lento
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Efeitos da insulina 
sobre a glicose do sangue
captação de glicose pelas células 
 armazenamento na forma de triglicerídeos e glicogênio
efeito metabólico				enzima alvo
↑ Captação de glicose (musculo, adiposo) 		↑ transportador de glicose (GLUT4)
↑ Captação de glicose (fígado) 			↑ Glucokinase (expressão aumentada) ↑ síntese de glicogênio (fígado, músculo) 		↑ glicogênio sintase ↓ quebra de glicogênio (fígado, músculo) 		↓ fosforilase ↑ glicólise, a produção de acetil-CoA (fígado, músculo) 	↑ PFK-1 (por ↑ PFK-2) 					↑ complexo piruvato desidrogenase ↑ síntese de ácidos gordos (fígado) 		↑ carboxilase acetil-CoA ↑ síntese de triacilglicerol (tecido adiposo)		 ↑ da lípase lipoprotéica
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Efeitos do Glucagon
 sobre a glicose do sangue
produção e liberação de glicose pelo fígado
Efeito Metabólico 		Efeito sobre o metabolismo da glicose	Enzima alvo
↑ quebra de glicogênio 	Glicogênio →glicose 			↑ glicose fosforilase
(no fígado) 
 ↓ síntese de glicogênio 	Menos glicose é armazenada 		↓glicogênio sintase 
(no fígado)			 como glicogênio 
			 ↓ Glicólise (fígado) 		Menos glicose é utilizado como 		 ↓ PFK-1
			 combustível no fígado 
 ↑ gliconeogênese (fígado) 	Aminoácidos 			↑ FBPase-2 			Glicerol → 	glicose		↓ glicose piruvato quinase 			Oxaloacetato 			↑ PEP carboxicinase
 ↑ mobilização de 		Menos glicose é utilizada como 		↑ triacilglicerol lipase ácidos graxos (tecido adiposo) 	combustível no fígado, músculo 		
 ↑ Cetogênese		Fornece alternativa à glicose como 	↑ carboxilase acetil-CoA 			fonte de energia para o cérebro
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Efeitos Fisiológicos e metabólicos da adrenalina: preparação para a ação
Efeito imediato				Efeito global
Fisiológicos ↑ freqüência cardíaca ↑ pressão arterial 				aumentam a entrega de O2 aos tecidos ↑ A dilatação de vias respiratórias
Metabólicos ↑ quebra de glicogênio (muscular, no fígado) ↓ síntese de glicogênio (muscular, fígado)	 Aumentam a produção de glicose como ↑ gliconeogênese (fígado)			combustível
↑ Glicólise (músculo) 			Aumenta a produção de ATP no músculo
 ↑ mobilização de ácidos graxos (tecido adiposo) 	Aumenta a disponibilidade de ácidos graxos 					como combustível 
↑ secreção de glucagon ↓ secreção de insulina			Reforça os efeitos metabólicos da adrenalina
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Triacilgliceróis armazenam energia numa forma altamente concentrada
Ácidos graxos são moléculas bem reduzidas, alto teor de ligações C—H (ver tabela) 
Ácido graxo: 9kcal/g
Carboidrato ou proteína 4 kcal/g 
A oxidação completa de uma molécula de palmitoil (C16) produz 106 moléculas de ATP!!! (Glicose, C6, produz 30)
Lipídeos são armazenados na forma anidra 
1 g de glicogênio fica ligado à 2 g de água, 
se essa água é levada em conta as gorduras armazenam seis vezes mais energia que a mesma quantidade em gramas de glicogênio hidratado)
Reservas em um homem de 70 Kg:
triacilgliceróis 	 100.000 kCal 	(33 dias*) – 11 Kg
Proteínas	  	25.000 kCal 	(8,3 dias*)
Glicogênio  	600 kCal 		(4,8 horas*)
Glicose (plasma)	 40 kCal		(20 minutos*)
*-Calculados com base num demanda de 3000 kCal/dia
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Reservas Energética no Homema
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Combustíveis no plasma durante o jejum
Concentração no plasma (mM)
Dias de jejum
glicose
Corpos cetônicos
Ácidos graxos
Glicose no Sangue
(mg/ 100 mL)
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Níveis de Substratos e Hormônios no Sangue Humano nos Estados Bem-Alimentado, em Jejum e em Inaniçãoa 
a - Dados são de individuos de peso normal, exceto para os valores de 5 semanas de jejum, que são de indivíduos obesos submetidos a jejum terapêutico. Equivalentes de ATP foram calculados com base no rendimento esperado por completa oxidação de cada substrato a CO2 e H20: 38 moléculas de ATP para cada molécula de glicose; 144 para um ácido graxo médio (oleato); 23 para acetoacetato; 26 para fI-hidroxibutirato; 18 para lactato; 15 para piruvato e 13 para alanina (corrigido para formação de uréia). 
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A homeostase da glicose em cinco fases
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