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LIGA DE ENSINO DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO UNIVERSITÁRIO DO RIO GRANDE DO NORTE ESTUDO DIRIGIDO Nº 1 PROFESSORA: Everlane Ferreira Moura DISCIPLINA: BIOQUÍMICA CURSO: TURMA: Aluno: Digestão e Absorção dos Nutrientes 1. DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS NUTRIENTES A digestão é o conjunto de transformações físico- químicas dos alimentos no sistema digestório, gerando moléculas pequenas o suficiente para serem absorvidas pelo organismo. Essas moléculas pequenas resultantes do processo de digestão mantêm as propriedades químicas dos compostos iniciais, guardando as informações físico-químicas do grupo funcional ao qual pertencem. Durante o processo de digestão, os nutrientes que compõem os alimentos são triturados através de ação mecânica; transportados em forma de bolo alimentar ou quimo (dependendo da fase da digestão) ao longo do sistema por ação da peristalse (ondas de contração muscular); e transformados em moléculas menores através de processos enzimáticos. Após a digestão essas moléculas menores são transportadas através de células epiteliais especializadas para o sangue – processo conhecido por absorção. A absorção ocorre por transporte ativo ou difusão de moléculas. Os processos enzimáticos transformam as macromoléculas dos alimentos, carboidratos, proteínas e lipídeos, em suas moléculas menores através de reações químicas. Por exemplo, os carboidratos dos alimentos sofrem uma reação de hidrólise enzimática durante a digestão, liberando os seus componentes unitários fundamentais, os monossacarídeos. Da mesma forma, proteínas e lipídeos, sofrem reações de hidrólise enzimática liberando os seus respectivos componentes unitários fundamentais, os aminoácidos e os ácidos graxos. Esse processo de fragmentação dessas moléculas em suas estruturas menores é essencial para a utilização desses compostos, posteriormente, pelas células, durante o metabolismo. Além disso, as células do intestino são especializadas em absorver para corrente sanguínea apenas moléculas relativamente pequenas. NOTA: A reação de hidrólise requer enzimas do grupo das hidrolases - enzimas que atuam na cisão ou “quebra” de estruturas químicas de biomoléculas através da utilização de água como reagente químico. 2 Profª. Everlane Ferreira Moura 2. A NOSSA MÁQUINA ALIMENTAR � BOCA / FARINGE / ESÔFAGO / GLÂNDULAS SALIVARES A digestão inicia na BOCA onde os alimentos são mastigados e triturados pelos dentes, lubrificados pela saliva e movidos pela língua até se transformarem em bolo alimentar. Esse bolo é deglutido, passando através da FARINGE e transportado até o estômago pelos movimentos peristálticos do ESÔFAGO. A saliva é o produto da secreção de GLÂNDULAS especializadas: parótidas, submandibulares, sublinguais e outras glândulas acessórias da cavidade bucal. Ela é composta por água (em maior percentual), íons inorgânicos, (sódio, potássio, cálcio, cloreto, fosfatos, bicarbonatos e outros), mucinas (constituinte do muco que lhe atribui viscosidade), produtos de excreção, enzimas microbianas, componentes sanguíneos e enzimas hidrolases – as α-amilases. A saliva é hipotônica em relação ao plasma, ou seja, possui baixa concentração de íons quando comparada a concentração no plasma sanguíneo. Seu pH médio é em torno de 6,7 a 6,9, isto é, tendendo a neutralidade (pH = 7,0). Isto ocorre porque na saliva existem substâncias tamponantes que regulam o pH do meio, deixando-o sempre neutro frente as substâncias ácidas ou básicas que ingerimos. A enzima αααα-amilase salivar é um tipo de enzima hidrolase, ou seja, enzima que catalisa reações de hidrólise - quebras de ligações químicas com adição de água. Essa enzima salivar inicia a hidrólise das LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS existentes nas moléculas de amido. O amido é um tipo de polissacarídeo (um carboidrato complexo) formado por unidades de glicoses (um monossacarídeo ou carboidrato simples) unidas por meio de ligações glicosídicas. Quando a α-amilase hidrolisa o amido, essas unidades de glicoses são liberadas uma a uma. No entanto, o processo não ocorre totalmente na boca, porque o tempo de permanência do alimento na boca não é suficiente para completa hidrólise do amido. Portanto, o processo só é completado quando o amido não hidrolisado na boca chega ao intestino delgado, onde sofre hidrólise da αααα-amilase pancreática. Outros carboidratos simples e complexos, como os dissacarídeos e polissacarídeos, só podem sofrer hidrólise enzimática apenas quando chegam ao intestino delgado, pois suas respectivas enzimas específicas são produzidas e lançadas somente no intestino delgado. Mas antes que o bolo alimentar, contendo todos os nutrientes, chegue ao intestino delgado, o alimento passa pelo estômago, sofrendo uma ação química do conteúdo gástrico. Veja a seguir! OBS.: Leia mais sobre hidrólise dos carboidratos no Tópico 3 desse ESTUDO DIRIGIDO. � ESTÔMAGO No ESTÔMAGO, o bolo alimentar encontra o suco gástrico, um fluido aquoso contendo ácido clorídrico, enzimas digestivas (proteases e lipases), sais inorgânicos e uma quantidade mínima de ácido láctico, além de hormônios. O ESTÔMAGO é revestido é internamente por uma mucosa gástrica que possui três tipos principais de células: as principais (ou pépticas), as parietais (ou oxínticas) e as células mucosas. • As células principais (ou pépticas) são responsáveis por secretarem o pepsinogênio – enzima inativa (ou zimogênio) da pepsina. Os pepsinogênios são ativados quando entram em contato com o ácido clorídrico contido no suco gástrico, transformando-se em pepsinas. Essas enzimas são responsáveis pela hidrólise de proteínas. Outras enzimas são secretadas em quantidade muito reduzidas, como a lipase gástrica, responsável pela hidrólise de pequenas moléculas de gorduras, e a renina, responsável pela hidrólise da caseína (uma proteína do leite) • As células mucosas são responsáveis por secretarem o muco protetor das paredes do estômago que impede o ataque químico das secreções gástricas às camadas mais profundas da parede gástrica. • As células parietais (ou oxínticas) são responsáveis pela secreção do ácido clorídrico. 3 Profª. Everlane Ferreira Moura No estômago, o ácido clorídrico torna o pH do suco gástrico muito ácido - na faixa de 0,9 a 2,0. Essa faixa de pH do meio favorece a destruição de microorganismos e a desnaturação de proteínas, ou seja, a desorganização estrutural das proteínas (quebra das pontes de hidrogênio existentes em estruturas terciárias das proteínas). As enzimas α-amilases salivares, que chegam ao estômago, juntamente com o bolo alimentar, também sofrem desnaturação, pois todas as enzimas são substâncias pertencentes às proteínas, por isso são passíveis de serem desnaturadas. Desta forma, as α-amilases da saliva perdem a sua função de hidrolisar (quebrar as ligações químicas por meio de reação com a água) as ligações glicosídicas do amido (um carboidrato classificado como polissacarídeo). OBS. Leia mais sobre hidrólise e desnaturação das proteínas no Tópico 4 desse ESTUDO DIRIGIDO A secreção do suco gástrico é estimulada pela GASTRINA, um hormônio produzido pelas células da parede estomacal - as células da mucosa antral. A gastrina é um polipeptídeo que contém 17 aminoácidos em sua cadeia protéica. Ela é lançada para o sangue em resposta a estímulos hormonais e nervosos, devido à presença de proteínas (carnes, leites, peixes etc) e outros alimentos na região antral do estômago. Sua secreção irá atuar induzindo o estômago a secretar o suco gástrico contendo o ácido clorídrico (HCl). As enzimas proteases, contidas no suco gástrico, iniciam o processo de digestão de proteínas, isto é, o processo de fragmentação dessas moléculas. Durante o processo ocorre a hidrólise das LIGAÇÕES PEPTÍDICAS (quebra das ligações peptídicasdas proteínas por meio de reação com a água). A pepsina, enzima classificada como proteolítica (enzima que hidrolisa LIGAÇÕES PEPTÍDICAS de proteínas) inicia a digestão protéica após a ativação do seu zimogênio – o pepsinogênio. Quando este pepsinogênio encontra o ácido contido no suco gástrico, há uma reação química a qual transforma o pepsinogênio em pepsina (forma ativa da enzima). Esse fenômeno ocorre para evitar que a pepsina destrua as células do revestimento interno do estômago, antes que estas sejam protegidas pelo muco protetor liberado por células especializadas do estômago durante a digestão. A lipase, outra enzima do suco gástrico, inicia sua atividade ainda no estômago, hidrolisando LIGAÇÕES QUÍMICAS DO TIPO ÉSTER contidas em lipídeos de cadeias curtas (triglicerídeos contendo ácidos graxos de cadeias curtas). No entanto, a maior parte dos lipídeos possui cadeias longas ou médias, e esses lipídeos são, geralmente, insolúveis em meios aquosos, por isso precisam ser transportados para o duodeno, onde haverá a liberação de substâncias capazes de emulsificá-los, pois as enzimas lipases do intestino precisam de meio aquoso para hidrolisar as ligações do tipo éster desses lipídeos. O bolo alimentar, após sofrer a ação química do suco gástrico, é transformado em quimo e transportado para o DUODENO. OBS. Leia mais sobre hidrólise e desnaturação das proteínas no Tópico 4, e sobre a hidrólise de lipídeos no Tópico 5 desse ESTUDO DIRIGIDO. � DUODENO / PÂNCREAS / FÍGADO / VESÍCULA BILIAR O conteúdo parcialmente digerido no estômago – o quimo – é recebido no DUODENO – parte superior do intestino delgado. Nesta etapa, o estômago começa a diminuir a produção de suco gástrico devido a ação da SECRETINA, um hormônio produzido pelas células da mucosa intestinal em resposta ao pH ácido do suco gástrico que é recebido no duodeno, juntamente com o quimo. Essa secretina é transportada, via corrente sanguínea, até as células glandulares do PÂNCREAS, fazendo com que essas células secretem grandes quantidades de líquidos contendo concentração extremamente elevada de bicarbonato de sódio. Esse bicarbonato, quando chega ao duodeno, reage com o ácido do quimo, neutralizando-o (tornando o pH neutro do meio). O mecanismo da secretina é um processo automático para impedir o excesso de acidez duodenal. O DUODENO também recebe secreções pancreáticas contendo grandes quantidades de enzimas: α- amilase pancreática, para digerir carboidratos; tripsina e quimotripsina, para digerir proteínas; e lipase pancreática, para digerir gorduras. Mas essas secreções são reguladas pelo hormônio COLECISTOCININA (CCK). Esse hormônio é produzido nas células da mucosa intestinal, em resposta a presença de carboidratos, proteínas e principalmente, gorduras, e é transportado pela corrente 4 Profª. Everlane Ferreira Moura sanguínea até as células do PÂNCREAS. É o hormônio colecistocinina que induz as células do pâncreas a produzirem e liberarem grandes quantidades de enzimas digestivas (amilase, tripsina, quimotripsina e lipase), as quais chegam ao lúmen duodenal iniciando a digestão. O PÂNCREAS é, portanto, encarregado de liberar o suco pancreático contendo bicarbonato de sódio e enzimas digestivas, induzidos, respectivamente pelos hormônios secretina e colecistocinina. O FÍGADO tem o papel fundamental no organismo, pois ele produz, processa e armazena inúmeras substâncias químicas, e dentre elas a BILE, um líquido digestivo produzido pelo fígado e armazenado na VESÍCULA BILIAR. A bile não é uma enzima para digerir alimentos, ela é um potente agente detergente, que funciona diminuindo a tensão interfacial água-gordura, quando emulsifica as gorduras alimentares no meio aquoso. Seu líquido é composto por grandes quantidades de sais biliares (glicocolato de sódio e taurocolato de sódio), quantidade moderada de colesterol e pequena quantidade de bilirrubina (produto final do metabolismo dos glóbulos vermelhos). Sua função específica é a de transformar as gorduras em microgotículas de óleo em água, capazes de interagir com as enzimas lipases, para que estas possam realizar a hidrólise das gorduras (quebrar das ligações químicas do tipo ÉSTER existentes nas gorduras de triglicerídeos), transformando-as em suas unidades fundamentais – os ácidos graxos e glicerol. A BILE é, portanto, produzida no FÍGADO e armazenada na VESÍCULA BILIAR, através da qual é lançada para o duodeno. Mas existem dois principais mecanismos que promovem essa ação de esvaziamento do conteúdo da vesícula biliar no lúmen intestinal. O primeiro é o mecanismo regulado pelo hormônio colecistocinina, aquele mesmo hormônio que é secretado pela mucosa duodenal, em resposta a presença de gordura alimentar, e que é transportado pela corrente sanguínea para o pâncreas, fazendo com que o suco pancreático libere enzimas digestivas. Esse mesmo hormônio também chega às células da vesícula biliar fazendo com que ocorra contração da parede muscular da vesícula, ao mesmo tempo em que provoca o relaxamento do esfíncter de Oddi. O segundo mecanismo é resultado do efeito do peristaltismo duodenal, provocado pela presença do alimento. Essas ondas peristálticas enviam sinais neurais periódicos do tipo inibitório para promover a abertura do esfíncter de Oddi. Desta forma a Bile pode ser liberada para o duodeno. � INTESTINO DELGADO / MICROVILOSIDADES E A ABSORÇÃO DOS NUTRIENTES As etapas finais da digestão de todos os componentes alimentares são realizadas na porção restante do INTESTINO DELGADO. Nessa etapa, os componentes unitários das biomoléculas (monossacarídeos, aminoácidos, ácidos graxos e glicerol), resultantes das reações de hidrólise ocorridas durante a digestão, são absorvidos na superfície interna do intestino delgado para corrente sanguínea, ou para os vasos linfáticos. O suco pancreático e a bile continuam a atuar, mas as células da mucosa do intestino delgado liberam algumas enzimas adicionais na sua luz. As enzimas liberadas são lactase, sacarase e maltase, que atuam na hidrólise dos dissacarídeos, transformando-os em monossacarídeos (os açúcares simples), além de outras enzimas específicas para carboidratos. Essas células também liberam grandes quantidades de enzimas peptidases, responsáveis pela hidrólise dos peptídeos, os quais são convertidos a aminoácidos; bem como, pequenas quantidades de enzimas lipases, responsáveis pela hidrólise das gorduras. Todas essas enzimas atuam no interior e na superfície das células de revestimento interno do INTESTINO DELGADO. O revestimento interno do intestino é formado por muitas dobras e numerosas protrusões conhecidas por VILOSIDADES. Cada vilosidade é composta por células epiteliais que revestem o seu meio interno, contendo uma pequena artéria, múltiplos capilares sanguíneos, uma pequena veia e um grande vaso linfático central do tipo capilar. O revestimento epitelial das vilosidades possui uma “borda em escova”, formada por numerosas MICROVILOSIDADES, responsáveis por captarem de forma rápida e eficiente os nutrientes resultantes da digestão. A área superficial interna do intestino delgado chega a 180 m2, um pouco menor do que uma quadra de tênis. As microvilosidades contêm feixes de microfilamentos de actina e miosina (fibras da musculatura lisa) que oferecem uma movimentação ondulada às microvilosidades, causando uma agitação local que resulta em um aumento da absorção dos 5 Profª. Everlane Ferreira Moura nutrientes. Durante a absorção, os nutrientes são transportados para os capilares sanguíneos e para os vasos linfáticos. Veja o processo de absorção dos nutrientes, a seguir: o Absorção dos Nutrientes Os MONOSSACARÍDEOS SÃO ABSORVIDOS pelo epitélio intestinal para o sangue dos capilares das vilosidades. Esse sangue flui para o sistema venoso porta hepática e, finalmente, após passar pelofígado, atinge a circulação geral. À medida que os monossacarídeos passam pelo fígado, sofrem processos metabólicos (ANABÓLICOS) parciais, antes de atingirem todas as células do corpo. O mecanismo do processo de absorção dos carboidratos é conhecido por absorção ativa, pois precisa de um carreador, para fazer o seu transporte através das células epiteliais das vilosidades, e de consumo de energia por essas mesmas células, para que o monossacarídeo atinja os capilares sanguíneos. Da mesma forma dos monossacarídeos, a ABSORÇÃO DOS AMINOÁCIDOS, e de alguns dipeptídeos, ocorre via mecanismo de absorção ativo, através de consumo de energia e intermediado por carreadores. Os aminoácidos absorvidos chegam aos vasos sanguíneos e depois a veia porta, fluindo para o fígado, antes de atingirem a circulação. Os ácidos graxos e alguns monoacilgliceróis (glicerídeos) são absorvidos diretamente nas microvilosidades, sem precisar do transporte ativo, difundindo-se rapidamente do lúmen intestinal para o interior dessas células epiteliais das vilosidades. No interior dessas células ocorre uma ressíntese de novas moléculas de gorduras, as quais são expelidas pelas células, e transportadas sob a forma de micelas (glóbulos de gorduras), para o líquido intersticial das vilosidades. Essas micelas de gorduras são conhecidas por QUILOMICRONS – lipoproteínas transportadoras de gorduras exógenas, via vasos linfáticos. O processo é regulado pelo hormônio VILOCININA, que é liberado pela mucosa intestinal quando existe gordura no quimo. As gorduras, portanto, saem dos vasos linfáticos para serem lançadas na circulação, ao nível da junção das veias jugular interna e subclávia. O destino final dos quilomícrons são os tecidos adiposos e o fígado. � INTESTINO GROSSO O INTESTINO GROSSO não desempenha função digestiva. Sua única secreção significativa é o muco lubrificante para passagem dos resíduos que vem do intestino delgado. Ainda no INTESTINO DELGADO, após a absorção dos nutrientes, o quimo se torna esbranquiçado e pobre em nutrientes, restando em sua composição água, resíduos de alimentos não digeridos, resíduos de células, bactérias mortas, resíduos do suco digestivo e íons inorgânicos. Nesta fase ele recebe o nome de QUILO. O quilo é transportado para o INTESTINO GROSSO, onde ocorre a reabsorção de água e de íons inorgânicos. Numerosas bactérias estão presentes no intestino, formando nossa microbiota, usualmente chamada de flora intestinal. Substâncias importantes para o nosso organismo são formadas no intestino grosso em conseqüência da atividade dessas bactérias, tais como a Vitamina K, Tiamina, Riboflavina, além dos gases que contribuem para a presença de flatos no cólon. Fibras, como a pectina e a celulose são digeridas por enzimas produzidas por essas bactérias. Além disso, a nossa microbiota auxiliar no sistema imunológico, formando anticorpos. Quando as fezes são finalmente excretadas, pelo menos um terço do seu peso é composto por essas bactérias. 6 Profª. Everlane Ferreira Moura 3. HIDRÓLISE DE CARBOIDRATOS Os carboidratos mais abundantes que ingeridos em nosso cotidiano são os polissacarídeos – AMIDO e CELULOSE. Eles são encontrados nos alimentos vegetais. O GLICOGÊNIO é outro tipo de polissacarídeo, encontrado em alimentos de origem animal, pois o mesmo é sintetizado no fígado e nos músculos dos animais. Todos os carboidratos, exceto os simples (GLICOSE, FRUTOSE, GALACTOSE), são formados por mais de uma unidade sacarídea. Essas unidades sacarídeas são interligadas por meio de ligações químicas específicas conhecidas por LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS. Os principais carboidratos e suas respectivas ligações químicas são: • Amido – polissacarídeo formado pela união de moléculas de glicoses através de ligações glicosídicas dos tipos α(1→4) e α(1→6). • Glicogênio – polissacarídeo formado por moléculas de glicoses ligadas por ligações glicosídicas dos tipos α(1→4) e α(1→6). O que o diferencia do amido é a quantidade ramificações na cadeia. • Sacarose – dissacarídeo formado por uma ligação glicosídica do tipo α,β(1→2) entre uma glicose e uma frutose. • Lactose – dissacarídeo formado por uma ligação glicosídica do tipo β(1→4) entre uma galactose e uma glicose • Maltose – dissacarídeo formado por uma ligação glicosídica do tipo α(1→4) entre duas glicoses Quando esses carboidratos sofrem hidrólise, suas ligações glicosídicas são rompidas liberando seus monossacarídeos constituintes: glicose, galactose e frutose. Somente enzimas que reconheçam a especificidade do tipo de ligação que existe em cada carboidrato, podem agir hidrolisando suas ligações glicosídicas. Desta forma, o AMIDO e o GLICOGÊNIO são hidrolisados por ação das enzimas específicas no trato gastrintestinal conhecida por α-amilase. O processo inicia na boca, pela ação da enzima α-amilase salivar, quebrando ligações glicosídicas do tipo α(1→4). No entanto, as enzimas α-amilases só podem hidrolisar ligações glicosídicas do tipo α(1→4). Como o amido e o glicogênio também possuem ligações glicosídicas do tipo α(1→6), essas ligações só poderão ser quebradas no duodeno, pela ação da enzima α(1→6) glicosidase (enzima desramificadora). Mas os produtos da hidrólise inicial do amigo e do glicogênio são formados por uma mistura de maltose, glicose e oligossacarídeos. Esses produtos também serão hidrolisados somente no intestino delgado com a ajuda de suas enzimas específicas. OBS.: a glicose já se encontra em sua forma pronta para ser absorvida, pois é um monossacarídeo e não possui ligação glicosídica para ser hidrolisada. A CELULOSE não é hidrolisado pela α-amilase e nem pela enzima α(1→6) glicosidase (desramificadora) ou por quaisquer enzima do trato digestivo, pois sua estrutura química possui unidades de glicose ligadas quimicamente por ligações glicosídicas do tipo β(1→4), as quais não são reconhecidas por nenhum tido de enzima de nosso corpo. Portanto a celulose não é digerível por nossas enzimas; no entanto, podem sofrer reações enzimáticas das bactérias existentes em nossa microbiota. A celulose pode ser digerida por animais ruminantes, mas apenas indiretamente. As bactérias do rumem hidrolisam a celulose produzindo os monossacarídeos simples de D-glicose. Essas moléculas de glicose passam por um processo anaeróbico de fermentação transformando-se em lactato, acetato e propionato, absorvíveis pelo sangue dos ruminantes. O lactato e o propionato são convertidos, posteriormente, em açúcar sanguíneo pelo fígado dos ruminantes. A digestão do amido e glicogênio, bem como dos outros açúcares digeríveis no organismo humano é completada no intestino delgado, principalmente pela ação da amilase pancreática. A amilase pancreática é responsável pelo término da hidrólise das ligações glicosídicas dos polissacarídeos ingeridos, porque a amilase salivar, só atua na boca, pois quando chega ao estômago é desnaturada pela ação química do ácido. O fenômeno de desnaturação causa uma desorganização estrutural na molécula protéica da enzima, impossibilitando sua função enzimática durante a reação. 7 Profª. Everlane Ferreira Moura As ligações glicosídicas dos dissacarídeos também são quebradas no intestino delgado, liberando seus monossacarídeos livres, por reações de hidrólise enzimáticas, através de enzimas localizadas no bordo externo das células epiteliais que revestem o intestino delgado. Por exemplo: • SACAROSE é hidrolisada a glicose e frutose pela enzima sacarase (também conhecida por invertase). • LACTOSE sofre hidrólise com ajuda da enzima lactase (ou β-galactosidade) produzindo os monossacarídeos livres glicose e galactose; • MALTOSE é hidrolisada pela maltase produzindo duas moléculas de glicoses livres. Os principais produtos finais da digestão de carboidratos são glicose (cerca de 80%), frutose (cerca de 10%)e galactose (cerca de 10%). Esse monossacarídeos não convertidos em glicoses quando chegam ao fígado. Aspectos clínicos da digestão dos carboidratos � A intolerância a lactose é um distúrbio da digestão causada pela falta da atividade da enzima lactase (ou β-galactosidase) no intestino delgado, na infância e adolescência. Quando isto ocorre, a lactose não digerida sofre fermentação (processo anaeróbico) pelas bactérias do intestino causando diarréias e formação de gases. � Deficiência de Sacarase – mesmos sintomas descritos para deficiência da lactase. � Dissacaridúria – aumento da excreção de dissacarídeos por deficiências das enzimas dissacaridases. 4. HIDRÓLISE DE PROTEÍNAS As proteínas são biomoléculas de estruturas complexas, sintetizadas pelos organismos vivos a partir de LIGAÇÕES PEPTÍDICAS entre aminoácidos em seqüências específicas. Sua estrutura pode conter centenas, milhares ou milhões de aminoácidos interligados por ligações peptídicas, mas somente 20 tipos de aminoácidos são usados para formar todas as proteínas, sejam aquelas das mais antigas linhagens de bactérias ou aquelas presentes nas formas de vida mais evoluídas. Os 20 aminoácidos são classificados como essenciais e não essenciais: • Essenciais: HISTIDINA, LEUCINA, ISOLEUCINA, LISINA, TREONINA, FENILALANINA, METIONINA, TRIPTOFANO e VALINA. • Não essenciais: GLICINA, ALANINA, ARGININA, ASPARAGINA, ÁCIDO ASPÁRTICO, ÁCIDO GLUTÂMICO, CISTEÍNA, GLUTAMINA, SERINA, TIROSINA, PROLINA. Os organismos vivos podem sintetizar diversos tipos de proteínas de funções distintas com esses 20 aminoácidos, como por exemplo: hormônios, enzimas, antibióticos, fibras musculares, proteínas de reservas, proteínas de proteção, proteínas que constituem tecidos etc. As proteínas que ingerimos na dieta contêm esses mesmos aminoácidos (essenciais e não-essenciais) ligados por LIGAÇÕES PEPTÍDICAS. Durante a digestão elas sofrem hidrólise enzimática, liberando seus aminoácidos no trato gastrintestinal, para serem absorvidos nas microvilosidades do intestino delgado. Quando a proteína chega ao estômago encontra o pepsinogênio, um tipo de enzima inativa precursora da enzima pepsina, a qual é responsável pela hidrólise das proteínas que chegam ao estômago. A ação da enzima pepsina só é possível em meio reacional favorável - pH e temperatura específicos. Essa mesma propriedade ocorre com todo tipo de substância protéica, pois uma mudança no pH e na temperatura específicos de uma proteínas, leva à perda do seu arranjo estrutural tridimensional terciário e, consequentemente, de sua função. No caso das enzimas, elas serão inativadas. Por exemplo, a α-Amilase 8 Profª. Everlane Ferreira Moura Salivar, por ser específica ao pH e Temperatura da boca, desnatura quando chegar ao estômago, onde encontra o suco gástrico muito ácido (rico em Ácido Clorídrico). A enzima Pepsina é ativa em meios idênticos ao pH e temperatura do estômago. O ácido clorídrico do estômago atua desnaturando algumas proteínas globulares, ou seja, destruindo seu arranjo estrutural terciário, tornando suas LIGAÇÕES PEPTÍDICAS mais acessíveis à hidrólise enzimática. É por isso que o ácido desnatura, também, a enzima α-amilase salivar (um tipo de proteína de estrutura terciária). No estômago, a enzima pepsina hidrolisa LIGAÇÕES PEPTÍDICAS envolvendo proteínas contendo os aminoácidos tirosina, fenilalanina e triptofano. O pâncreas também libera enzimas proteolíticas e peptidases sintetizadas por suas células exócrinas nas formas inativas, ou zimogênios - tripsinogênio, quimotripsinogênio e procarboxipeptidases. Quando ativados, já fora do pâncreas, os tripsinogênios se transformam em tripsinas atuando na hidrólise de LIGAÇÕES PEPTÍDICAS de proteínas contendo aminoácidos dos tipos lisina e arginina. A quimotripsina, uma forma enzimática ativada do zimogênio quimotripsinogênio, atua na hidrólise de resíduos peptídicos contendo fenilalanina, tirosina e triptofano. O carboxipeptidade, uma enzima ativada do procarboxipeptidases, atua removendo grupos carboxilas- terminais dos peptídeos. Proteínas hidrolisadas completamente resultam em aminoácidos livres que são absorvidos nas microvilosidades do intestino delgado, através de capilares sanguíneos e transportados para o fígado. Aspectos clínicos da digestão das proteínas A maioria das proteínas animais é hidrolisada completamente até aminoácidos livres, mas nem todas as proteínas são completamente hidrolisadas, como por exemplo, a queratina, uma proteína fibrosa que é parcialmente digerida. � A doença celíaca é uma condição rara de incapacidade das enzimas intestinais digerirem certas proteínas insolúveis do trigo – gliadina e glutenina, componentes do glúten – e que são lesivas às células que revestem o intestino delgado, causando atrofia das vilosidades e consequente prejuízo na absorção de nutrientes. 5. HIDRÓLISE DE LIPÍDEOS Os lipídeos são substâncias orgânicas oleosas ou gordurosas, insolúveis em água. São formados por diferentes tipos de moléculas encontradas em células e tecidos de plantas e animais. Em nosso organismo funcionam como suprimento de energia (cerca de 9 kcal/g). São fontes de ácidos graxos essenciais, os ômegas. Há várias classes de lipídeos, e cada uma possui funções biológicas específicas. Essas classes estão distribuídas em três grandes grupos: lipídeos simples, compostos e derivados. • Lipídeos simples são os lipídeos de reserva de energia - os triglicerídeos e os ácidos graxos. • Lipídeos compostos são os lipídeos componentes de membranas celulares - os fosfolipídeos, esfingolipídeos e os glicolipídeos. • Lipídeos derivados são aqueles formadores de componentes esteróides e terpenóides, por exemplo: colesterol, alguns tipos de hormônios e algumas vitaminas. Os principais lipídeos de nossa dieta são os triglicerídeos, o colesterol e os fosfolipídeos. Os triglicerídeos são de origem animal ou vegetal. Os de origem animal são formados por ácidos graxos saturados, enquanto os de origem vegetal são constituídos por ácidos graxos insaturadas. As insaturadas são predominantemente óleos e as saturadas são predominantemente gorduras sólidas. A digestão dos lipídeos começa no intestino delgado, depois que os lipídeos sofrem emulsificação pelos sais biliares (glicocolato de sódio e o taurocolato de sódio), ajudado pela peristalse, uma ação misturadora 9 Profª. Everlane Ferreira Moura desenvolvida pelos movimentos involuntários dos músculos lisos do intestino delgado. Após formar a emulsão, esses lipídeos entram em contato com o fluido aquoso contendo as enzimas solúveis. A lipase e a colipase atuam na reação de hidrólise das LIGAÇÕES DO TIPO ÉSTER que ocorre nos triglicerídeos. Cada triglicerídeo é formado por 3 ácido graxos ligado o um glicerol (um triálcool) por meio de LIGAÇÕES DO TIPO ÉSTER. Quando há hidrólise dos triglicerídeos esses ácidos graxos e o glicerol são liberados para absorção. Há diversos tipos de enzimas lipases. As lipases pancreáticas, as fosfolipases e as colesterol estearases atuam, hidrolisando, respectivamente, triglicerídeos, fosfolipídeos e ésteres de colesterol. A colesterol estearase hidrolisa os ésteres de colesterol a colesterol e ácidos graxos livres. Após a digestão, alguns ácidos graxos são absorvidos na corrente sanguínea, enquanto que micelas de lipoproteínas, formadas por gotículas altamente emulsionadas e em suspensão de triacilglicerol, chamadas de QUILOMICRONS, entram nos vasos linfáticos, chegando à corrente sanguínea pela veia subclávia, e são removidos pelo tecido adiposo, 1 a 2 horas após uma refeição rica em gordura. � Aspectos clínicos da digestão dos lipídeos � Cálculos biliares colesterólicos – condição de supersaturação de colesterol na solução biliar resultando em cristais de colesterol navesícula biliar ou cálculos. A bile é um fluido alcalino contendo água, bicarbonato de sódio, sais biliares, colesterol e pigmentos, bilirrubina e outros componentes. Quando ocorre um desequilíbrio em composição desses componentes, pode haver uma supersaturação de substâncias causando precipitação de componentes pouco solúveis e, consequentemente, formação de cálculos. Esses cálculos podem ser de sais insolúveis de cálcio (cálculos cálcicos) ou de colesterol (cálculos colesterólicos), ou ainda mistos. LISTA DE EXERCÍCIOS 1. O que significa: a. Processo de digestão? b. Processo de absorção? 2. Faça um resumo sobre o sistema digestório (a nossa máquina alimentar). 3. Descreva o processo de digestão dos CARBOIDRATOS, enfatizando as reações de hidrólises ocorridas, os tipos de enzimas e os hormônios envolvidos. 4. Descreva o processo de digestão das PROTEÍNAS, enfatizando as reações de hidrólises ocorridas, os tipos de enzimas e os hormônios envolvidos. 5. Descreva o processo de digestão dos LIPÍDEOS, enfatizando as reações de hidrólises ocorridas, os tipos de enzimas e os hormônios envolvidos. 6. Descreva os aspectos clínicos envolvidos na digestão e absorção de biomoléculas.
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