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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula Classificação dos carboidratos de acordo com sua estrutura química; Funções dos carboidratos no organismo humano; Fontes Alimentares dos carboidratos; Estrutura química dos aminoácidos; Classificação dos aminoácidos de acordo com sua essencialidade; Fontes Alimentares dos aminoácidos; Fundamento e aplicações da equação de Henderson e Hasselbach. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Classificação dos Carboidratos de acordo com a estrutura química Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os carboidratos (CHO) representam a maior fonte de energia na dieta de humanos, fornecendo o maior aporte calórico total na dieta. Estão disponíveis em abundância nos alimentos e são obtidos principalmente nos alimentos de origem vegetal. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA As hexoses (6 átomos de carbono) glicose, frutose e galactose – C 6H 12O 6) representam os monossacarídeos nutricionalmente mais importantes. Os monossacarídios não são hidrolisados a formas mais simples e representam a unidade básica fundamental dos CHO. Carboidratos Simples - Monossacarídios Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura molecular da glicose Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA As hexoses: Glicose Galactose Monossacarídios Frutose Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA São formados pela combinação de poucos (oligo em grego) resíduos de monossacarídeos (2 a 10). Os dissacarídeos (união de duas moléculas de monossacarídeos nutricionalmente importantes são: Carboidratos simples - Oligossacarídios Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Formada pela união de duas moléculas de monossacarídeos (glicose e frutose) unidas por uma ligação glicosídica: Estrutura química da sacarose Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Amido: Depósito de energia vegetal. É formado pela condensação de moléculas de glicose. Fontes alimentares: raízes, caules, frutos, sementes (cereais e leguminosas) e os produtos feitos a partir dos cereais: pães, biscoitos, massas. Trata-se do principal carboidrato encontrado nos vegetais. Carboidratos complexos – Polissacarídios Vegetais Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Celulose: É formada pela condensação de moléculas de glicose (polímero da glicose). É considerada uma fibra alimentar. Por não ser digerida não fornece energia. Fontes alimentares: É encontrada nas folhas e talos de hortaliças verdes e nas cascas de frutas, cereais integrais, pães e biscoitos integrais. Carboidratos complexos – Polissacarídios Vegetais Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura química da Celulose Carboidratos complexos – Polissacarídios Vegetais Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Glicogênio: Depósito de energia animal (músculo e fígado). É formado pela condensação de moléculas de glicose (polímero da glicose). É sintetizado a partir da glicose no processo da glicogênese e armazenado no músculo e no fígado. Para aumentar as reservas de glicogênio muscular e hepático é necessário uma dieta hiperglicídica e repouso. Carboidratos complexos – Polissacarídio Animal Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Fornecimento de Energia; Preservação das Proteínas (limitar o consumo de proteínas endógenas como fonte de energia); Ativação do Metabolismo Lipídico evitando a formação excessiva de corpos cetônicos e a Acidose Metabólica. Funções dos Carboidratos Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA As melhores fontes alimentares de CHO são as de origem vegetal (frutas, hortaliças, cereais – de preferência os integrais: arroz, trigo, aveia, milho, centeio, cevada e os alimentos feitos com farinha integral (pão, biscoito, macarrão etc); leguminosas (feijão, ervilha, lentilha, soja, grão-de-bico); raízes e tubérculos: batata, aipim, cenoura, beterraba, etc. A maior parte dos carboidratos consumidos numa dieta vem de alimentos de origem vegetal, com exceção do mel e da lactose (dissacarídeos) que vem do leite e seus derivados. Fontes Alimentares dos Carboidratos Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aminoácidos: unidades básicas das proteínas que estão ligados entre si por ligações peptídicas. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO HORIZONTAL Palavra de que significa “de primordial importância”. São compostos orgânicos nitrogenados, ou seja, as moléculas contêm átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura química dos aminoácidos Qualquer molécula de aminoácido tem um grupo carboxila (COOH) e um grupo amina (NH2) ligados a um átomo de carbono. Nesse mesmo carbono, ficam ligados, ainda, um átomo de hidrogênio e um radical (R) que representa um radical orgânico, diferente em cada molécula de aminoácido encontrado na matéria viva. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Ligações Peptídicas A ligação peptídica ocorre entre o grupo alfa-carboxila de um aminoácido e o grupo alfa-amino de outro aminoácido. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Dos 20 tipos diferentes de aminoácidos existentes, alguns precisam e devem estar presentes na alimentação diária, pois o organismo não os sintetiza. Esses aminoácidos são chamados de aminoácidos essenciais. São eles: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina. Aminoácidos não-essenciais são aqueles sintetizados pelo organismo humano. Classificação dos aminoácidos de acordo com a essencialidade Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas Completas ou de Alto Valor Biológico: Contêm todos os aminoácidos essenciais na quantidade e relação corretas para manter o equilíbrio nitrogenado e permitir o crescimento e reparo dos tecidos. Fontes Alimentares de Origem Animal: carnes em geral, ovos (clara), leite e derivados (queijos, iogurte). A Albumina é a proteína encontrada na clara do ovo. Classificação das proteínas de acordo com o valor biológico Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas Incompletas de Baixo Valor Biológico: Não contêm um ou mais aminoácidos essenciais. Fontes Alimentares de Origem Vegetal: cereais (arroz, trigo, milho, centeio, cevada, aveia): não possuem lisina (aminoácido limitante); leguminosas (feijão, ervilha, grão de bico, lentilha, amendoim, soja) não possuem metionina (aminoácido limitante). Classificação das proteínas de acordo com o valor biológico Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas de Alto Valor Biológico: Contêm todos os aminoácidos essenciais na quantidade e relação corretas para manter o equilíbrio nitrogenado e permitir o crescimento e reparo dos tecidos.Fontes Alimentares de Origem Animal: carnes em geral, ovos (clara), leite e derivados (queijos, iogurte). Classificação das proteínas de acordo com o valor biológico Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas de Alto Valor Biológico: Contêm todos os aminoácidos essenciais na quantidade e relação corretas para manter o equilíbrio nitrogenado e permitir o crescimento e reparo dos tecidos. Fontes Alimentares de Origem Animal: carnes em geral, ovos (clara), leite e derivados (queijos, iogurte). Classificação das proteínas de acordo com o valor biológico Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Acertando o alvo: Você saberia destacar os alimentos que são fontes de carboidratos (CHO)? Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Acertando o alvo: Você saberia destacar os alimentos que são fontes de proteínas de alto valor biológico? Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Fundamento e aplicações da equação de Henderson e Hasselbach Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Constante de Equilíbrio para dissociação de um ácido fraco [H+] = concentração do próton (ácido protonado); [A-] base conjugada, ou seja, ácido fraco desprotonado; [HA] ácido fraco associado ao próton. Ácido Protonado: recebeu prótons; Ácido Desprotonado: perdeu prótons. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Um exemplo de ácido fraco é o ácido acético, CH3COOH, que se ioniza a acetato e doa (perde) um próton nesse processo. Ácido Acético Acetato Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Agora, observe o que eu vou fazer com a fórmula: Vou tirar logaritmo da base 10 dos dois lados: log Ka= log [H +] x [A-]/[HA] Vamos trabalhar essa relação. Vamos separar: log Ka= log [H +] x log [A-]/[HA] O que foi usado para fazer essa separação foi o log da multiplicação: [H+] x [A-]/ [HA] O log dessa multiplicação vai ser igual à soma dos logaritmos. log [H+] + log [A-]/[HA] Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Agora, vou aplicar logaritmo negativo, ou seja, vou multiplicar por -1 toda a equação: - log Ka= - log [H +] - log [A-]/[HA] É importante destacar que –log é a definição de p. Então, vamos substituir –log por p: pKa= pH +- log [A-]/[HA] Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Agora, ao escrever a reação ao contrário, chegamos, então à Equação de Henderson e Hasselback! É a própria definição da constante de equilíbrio. Foi simplesmente através da utilização da constante de equilíbrio para dissociação de um ácido fraco, Ka. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A Equação de Henderson-Hasselbalch é utilizada para se calcular o pH de uma solução, a partir do pKa (a constante de dissociação de um ácido) e das concentrações do ácido protonado e da base conjugada. pKa= -log Ka (valor constante) Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Um grupamento funcional é considerado ácido quando o valor de pKa é menor que 7. Enquanto que um grupamento funcional é considerado básico quando o valor de pKa é maior que 7. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA O pH, ou seja, o potencial hidrogeniônico de uma solução, indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade, em uma escala de 0 até 14. Pois bem, o valor do pH está diretamente relacionado com a quantidade de íons hidrogênio de uma solução. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Na farmacologia, através dessa equação, é possível verificar o grau de ionização de uma substância e determinar seu movimento entre as membranas celulares. Os principais compartimentos biológicos possuem pH definido, tais como a mucosa intestinal (pH~5), o plasma (ph~7,4) e a mucosa gástrica (ph~1). Assim sendo, é possível melhorar o comportamento farmacocinético (absorção, distribuição e excreção). Aplicações na área da saúde Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Nos pacientes internados a gasometria é um exame extremamente importante na detecção de distúrbios metabólicos, respiratórios e até mesmo processos infecciosos. Consiste na leitura do pH e das pressões parciais de O2 e CO2 em uma amostra de sangue arterial ou venoso. Aplicações na área da saúde Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Qual será o pH de uma solução sendo que no equilíbrio as concentrações da base conjugada e do ácido protonado são iguais? Acertando o alvo! Vamos utilizar a equação de Henderson e Hasselback! Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Se [A-]=[HA], a relação [A-]/[HA], será igual a 1. Pela regra dos logaritmos: O log de 1 em qualquer base positiva e diferente de 1 é zero. Isso ocorre pois qualquer número (diferente de ZERO) elevado a zero é igual a 1. Vamos usar a fórmula Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA O logaritmo de 1 na base 10 é zero. log 1=x 1 = 10x x=0 O valor de x que atende essa igualdade é 0!. Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Sendo o logaritmo de 1 igual a zero: pH=pKa + log 1 log 1= 0 Então, pH=pKa Voltando à fórmula Aula 1 Biomoléculas: carboidratos e aminoácidos FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Resumindo: Classificação dos carboidratos de acordo com sua estrutura química; Funções dos carboidratos no organismo humano; Fontes Alimentares dos carboidratos; Estrutura química dos aminoácidos; Classificação dos aminoácidos de acordo com sua essencialidade; Fontes Alimentares dos aminoácidos; Fundamento e aplicações da equação de Henderson e Hasselbach. FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula Classificação dos lipídeos, nucleotídeos e proteínas de acordo com a estrutura química e suas funções no organismo humano. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Lipídios Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Correspondem a uma classe heterogênea de compostos orgânicos de origem vegetal ou animal, que incluem os óleos, as gorduras e as ceras. 98 a 99% das gorduras ingeridas: triglicerídeos; 1 a 2% são fosfolipídeos (lecitina de soja), colesterol e vitaminas lipossolúveis (A, D, E, K). MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO HORIZONTAL Lipídios ou gorduras Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Lipídios Simples (gorduras neutras) • Triglicerídios (TG) ou Triacilgliceróis (TAG): constituem a principal forma de armazenamento nos adipócitos do tecido adiposo subcutâneo. Constituídos por 3 moléculas de ácidos graxos e 1 molécula de glicerol - ésteres de ácidos graxos e glicerol. Classificação das Gorduras quanto à estrutura química Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Tipos de ácidos graxos Ácidos graxos Insaturados: Monoinsaturados: encontrados principalmente noóleo de oliva (azeite) e de canola, no abacate, em sementes oleaginosas (amêndoas, castanhas, nozes, avelãs). Polinsaturados (PUFAs): encontrados principalmente nos óleos vegetais (soja, girassol, milho, algodão). Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA C18:2, n-6 (Ácido Linoléico) e C18:3, n-3 (Ácido α- Linolênico) são essenciais pois não podem ser sintetizados no organismo humano, devendo ser obtidos através da dieta. O Ácido Linoléico é encontrado nos óleos vegetais e o α-Linolênico está presente em algumas sementes (linhaça e soja) sendo também encontrado nos peixes de água fria e salgada – salmão, atum, bacalhau, arenque, sardinha e nos óleos desses peixes. Ácidos Graxos Essenciais Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os eicosanóides são formados a partir do metabolismo dos ácidos graxos: - ácido araquidônico (C20:4, n-6) que é sintetizado no organismo humano a partir do Ácido Linoléico (C18:2, n-6); - ácido eicosapentaenóico (EPA) (C20:5, n-3) que é sintetizado no organismo humano a partir do Ácido alfa-Linolênico (C18:3, n-3); Eicosanóides Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os eicosanóides incluem as Prostaglandinas (PG) e Tromboxanos (TxA) produzidas através das enzimas cicloxigenases e os Leucotrienos (LT) produzidas pelas lipoxigenases de diferentes séries e funções dependendo do seu ácido graxo precursor. Modulam as funções cardiovasculares, pulmonares, imunológicas, inflamatórias e reprodutivas de muitas células. Eicosanóides Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Lipídios Complexos (compostos) Grupo constituído por fosfolipídios, glicolipídios e lipoproteínas. Esteróis (esteróides) Grupo constituído por hormônios sexuais, vitamina D, sais biliares e colesterol. Classificação das Gorduras quanto à estrutura química Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Tipos de ácidos graxos Ácidos graxos saturados (“cheios de hidrogênio”): são aterogênicos. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Fornecimento de Energia: 1g - 9Kcal; Proteção de órgãos vitais; Isolamento Térmico; Absorção e Transporte de Vitaminas Lipossolúveis (A, D, E, K). Fornecimento de saciedade; Melhora a palatabilidade dos alimentos (realça o sabor dos alimentos). Porém, CUIDADO! Não exagere! Funções dos lipídios Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A gordura encontrada nos alimentos de origem animal saturada é a principal fonte de ácidos graxos saturados na nossa dieta; Os alimentos de origem vegetal, como, as sementes de oleaginosas e seus óleos, são as principais fontes de ácidos graxos insaturados na nossa dieta. Atenção: O consumo de gordura saturada aumentou muito coincidindo com o aumento de doenças cardiovasculares. Fontes Alimentares dos lipídios Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Nucleotídios Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA São as unidades monoméricas dos ácidos nucléicos, constituídos de uma base nitrogenada, um radical fosfato e uma pentose. Nucleotídios Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Ligações fosfodiéster entre a hidroxila do carbono 3’ da pentose de um nucleotídeo e o fosfato do nucleotídeo seguinte localizado no carbono 5’ da pentose. Na figura ao lado as sequências são representadas na orientação 5’ 3’. Ligações entre os nucleotídeos Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Uma base purina pareia com uma base pirimidina: Adenina – Timina (2 pontes de hidrogênio) Citosina – Guanina (3 pontes de hidrogênio) * No RNA, a adenina pareia com a uracila. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os nucleotídeos são componentes estruturais do DNA e do RNA, possuindo, assim, extrema importância na constituição celular. Possuem função energética através da formação da adenosina trifosfato (ATP) influenciando em processos metabólicos. Funções dos nucleotídeos Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Proteínas Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA De acordo com suas funções: - Dinâmicas: • Transporte (hemoglobina e albumina) • Defesa (anticorpos) - Estruturais: • Sustentação de células e tecidos (colágeno e elastina) De acordo com sua forma: Fibrosas: colágeno, queratina e fibrina Globulares: enzimas e hemoglobina Classificação das proteínas Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Função de transporte; Função enzimática e hormonal; Função imunológica; Manutenção do Equilíbrio ácido-básico; Manutenção da homeostase dos líquidos corporais (pressão oncótica ou coloidosmótica do plasma: albumina); Síntese tecidual (Anabolismo); Coagulação sanguínea; Contração muscular; Fornecimento de energia: quando o consumo de carboidratos é insuficiente Fonte de energia (1g – 4Kcal). Principais funções das proteínas Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura Primária Estruturas das proteínas Sequência de aminoácidos e ligações peptídicas. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura Secundária Arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura Terciária Distribuição espacial de mais de uma cadeia polipeptídica. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Estrutura Quaternária Arranjo espacial de aminoácidos distantes entre si. Forma tridimensional. Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Acertando o alvo: Você saberia destacar o alimento fonte do Ácido α- Linolênico? Aula 2 Biomoléculas: lipídios, nucleotídios e proteínas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Classificação dos lipídeos, nucleotídeos e proteínas de acordo com a estrutura química e suas funções no organismo humano. Resumindo FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 3: Enzimas Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula -Introdução à Enzimologia: . Principais funções das enzimas, Mecanismo de ação e Classificação; . Cinética enzimática: Fundamento da Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten; - Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Introdução à Enzimologia Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Funções Enzimáticas - São catalisadores (aceleradores) das reações químicas que ocorrem no organismo humano. Devido a essa função as enzimas representam as unidades fundamentais do metabolismo celular. - As enzimas são amplamente utilizadas na Indústria Farmacêutica e Alimentícia. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Observe que a enzima possui o sítio específico para a ligação do Substrato (ex: maltose). No centro ativo(catalítico) há a entrada do Substrato. Mecanismo de ação das enzimas: modelo Chave-Fechadura Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Classificação das enzimas Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Classificação das enzimas Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Um dos objetivos principais: Mediar as velocidades das reações. O estudo da cinética enzimática é importante por duas razões principais: - Explicar como as enzimas trabalham; - Prever o comportamento das enzimas em organismos vivos. Cinética das reações enzimáticas Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten Foi proposta em 1913 para mostrar que a transformação de um Substrato (S) em um Produto (P) necessita da interação Enzima- Substrato (ES), conhecido como o modelo “chave-fechadura”. Fundamento da equação Análise da cinética enzimática. Etapas da equação . Primeira etapa: ligação da Enzima (E) com um Substrato (S), formando o Complexo Enzima-Substrato (ES). . Segunda etapa: formação de um Produto (P) a partir do Complexo Enzima-Substrato (ES) com recuperação da forma livre da Enzima (E). Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Essas pesquisadoras propuseram que: - Quando uma Enzima (E) se combina com um Substrato (S) ocorre a formação um Complexo Enzima-Substrato (ES), com uma constante de velocidade k1; - O Complexo ES pode dissociar-se para E e S, com uma constante de velocidade k2; - Ou pode prosseguir formando o Produto (P) e a Enzima livre (E), com uma constante de velocidade k3; - A constante de velocidade da etapa de conversão do Produto (P) e da Enzima livre (E) novamente no Complexo Enzima-Substrato (ES) é representada por k4. OBS: k1, k2, k3 e k4 são as constantes de velocidade de cada etapa. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Nesse caso, a velocidade da reação (V), ou seja, a velocidade de formação do Produto (P) será: Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Quando os centros catalíticos estão saturados (“cheios”) com o Substrato (S), a velocidade da reação é máxima (Vmáx). Nestas circunstâncias, a concentração do Substrato [S] é muito maior do que a constante de Michaelis (KM) e [S] /([S] + KM) se aproxima de 1. A constante de Michaelis (KM) é definida como: KM = (k2 + k3)/ k1 Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A equação de Michaelis e Menten descreve como a velocidade da reação (V) depende da posição do equilíbrio ligado ao Substrato (S) e da constante de velocidade k2. Michaelis e Menten mostraram que se k2 for bem menor que k-1 (chamada a aproximação de equilíbrio), pode se obter a seguinte equação: Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Alguns tipos de Inibidores Enzimáticos . Inibidores Competitivos: competem com o substrato pelo sítio ativo da enzima. · Inibidores não-competitivos: ligam-se à enzima em um lugar diferente do sítio ativo do substrato. · Inibidores mistos: possuem características dos inibidores citados anteriormente. Podem se ligar a qualquer parte da enzima. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Certos tipos de enzimas controlam os níveis séricos de colesterol, triglicerídeos e lipoproteínas. Os níveis dessas enzimas podem ser alterados por fármacos, pela composição corporal e pela prática de exercícios físicos. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA High Density Lipoprotein (HDL) x Low Density Lipoprotein (LDL) Quanto mais elevado for o nível de LDL e menor o nível de HDL, contribui para o processo de aterosclerose, um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento de distúrbios cardiovasculares, como por exemplo Infarto Agudo do Miocárcio (IAM). Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A enzima Lipase Lipoproteica (LPL), localizada nas paredes dos vasos sanguíneos e no coração, nos adipócitos e nos músculos hidrolisa os triglicerídeos das lipoproteínas VLDL e LDL e estimula a lipogênese. A enzima Lipase Hormônio Sensível (LHS) estimula a lipólise. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Exercícios Aeróbios e metabolismo lipídico Aumento nos níveis de HDL; Diminuição nos níveis de LDL; Aumento na lipólise; Diminuição na lipogênese. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Avaliação de caso clínico: Um homem de 50 anos de idade foi internado no hospital sofrendo de fadiga geral, rigidez no ombro e cefaléia. O paciente media 1,80 m de altura e pesava 84Kg. Sua pressão arterial (PA) era de 196/98 mmHg (PA ideal 120/80 mmHg). O paciente foi medicado com captopril. Após 5 dias de tratamento, sua pressão sanguínea retornou a um nível próximo do normal. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA . Comentário: Mecanismo Renina/Angiotensina/Aldosterona: a enzima renina presente nas células justaglomerulares renais converte angiotensinogênio em angiotensina I, que é então proteoliticamente clivada em angiotensina II pela Enzima Convertora da Angitensina (ECA) a nível pulmonar. A angiotensina II, a nível de córtex supra- renal, estimula a liberação do hormônio aldosterona que aumenta a retenção renal de líquidos e de eletrólitos, contribuindo para a Hipertensão Arterial Sistêmica (HAS). A inibição da atividade da ECA é um alvo importante para o tratamento da hipertensão. O fármaco captopril inibe a ECA competitivamente, normalizando a PA. Aula 3: Enzimas FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Resumindo Introdução à Enzimologia: Principais funções das enzimas, Mecanismo de ação e Classificação; Cinética enzimática: Fundamento da Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten; Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos. FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula • Etapas da respiração celular: glicólise, ciclo de Krebs, cadeia respiratória e fosforilação oxidativa; • Respiração celular: aeróbia X anaeróbia (fermentação). AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA É o processo de conversão ou “extração” da energia das ligações químicas das moléculas orgânicas que será utilizada para todas as formas de trabalho biológico. A organela responsável por esse mecanismo é a mitocôndria. Neste processo ocorre a liberação de dióxido de carbono e energia e o consumo de oxigênio e glicose, ou outra molécula orgânica. RESPIRAÇÃO CELULAR AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICÓLISE • É o processo rápido de degradação de uma molécula de glicose em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. • Ocorre no hialoplasma(citossol) e consiste em 10 reações enzimáticas. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FUNÇÕES DA GLICÓLISE • Preparar a glicose para ser degradada em CO2 e H2O; • Sintetizar ATP com ou sem oxigênio; • Utilização de intermediários em processos biossintéticos. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FÓRMULA DA GLICÓLISE Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + ---> 2 moléculas de ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O Observar: - a fosforilação de 2 moléculas de ADP; - A redução de 2 moléculas de NAD+. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CICLODE KREBS Também chamado de ciclo do ácido cítrico, é um conjunto de oito reações que ocorrem na matriz mitocondrial. O ácido pirúvico, formado no hialoplasma, penetra na mitocôndria, perde CO2 e sob a ação das descarboxilases (enzimas), converte-se em Acetil CoA, que combina-se com o ácido oxalacético (oxaloacetato), formando ácido cítrico e iniciando o ciclo. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Este processo visa a produção de substratos que serão desidrogenados e descarboxilados, através da degradação de grupos acetil. SUBSTRATOS DESCARBOXILAÇÃO DESIDROGENAÇÃO CO2 PRINCIPAL METABÓLITO DO CICLO DE KREBS ATIVAÇÃO DA CADEIA RESPIRATÓRIA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • É o conjunto de substâncias presentes nas cristas da membrana interna da mitocôndria, onde ocorrem reações de óxido redução, fornecendo a energia necessária para a ressíntese do ATP, ocorrendo também a formação de H2O. • Composta por: - Quatro complexos proteicos I a IV; - duas moléculas conectoras móveis: coenzima Q (ubiquinona) e o Citocromo C (Cyt c). CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os átomos de hidrogênio retirados pelo NAD dos esqueletos de carbono durante a GLICÓLISE e o ciclo de KREBS são transportados por várias moléculas até o oxigênio, formando H2O e ATP. Transporta elétrons desde o NADH e o FADH2 até o O2 e simultaneamente bombeia prótons H+ (nos complexos protéicos I, III e IV) da matriz mitocondrial (lado negativo, N) para o espaço intermembrana (lado positivo, P). AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA É o processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória. Este processo depende de dois fatores: • da energia livre obtida do transporte de elétrons; • de uma enzima transportadora denominada ATPsintase ou ATPase. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A enzima ATP sintase ou ATPase está distribuída em duas frações funcionais: FRAÇÃO FO Atua como um canal de prótons através da membrana mitocondrial interna. FRAÇÃO F1 Ligada à membrana mitocondrial interna pela Fração FO, possui atividade de síntese de ATP. Quando dissociada da fração FO, possui apenas capacidade de hidrolisar ATP. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Após a ingestão dos alimentos, em um período posterior, (estado alimentado), devido ao afluxo abundante de nutrientes, há o predomínio dos processos anabólicos sobre os catabólicos. No organismo, havendo um ambiente hormonal em que há predomínio das ações da insulina sobre as do glucagon, o afluxo de glicose determina a captação de glicose e sua fosforilação. A glicose- 6-fosfato serve como substrato para a síntese de glicogênio ou sofre glicólise, cujo produto final, o piruvato, dá origem ao acetil-CoA, que entra no ciclo de Krebs para a produção de ATP. Em condições de anaerobiose, o piruvato produz lactato. METABOLISMO INTERMEDIÁRIO AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA INSULINA PROMOÇÃO DO ANABOLISMO • Glicogênese Muscular e Hepática; • Diminuição da glicogenólise; • Síntese de ácidos graxos e Lipogênese; • Diminuição da cetogênese e da lipólise; • captação muscular de aminoácidos e síntese proteica; • Diminuição do catabolismo protéico; • Diminuição gliconeogênese. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FERMENTAÇÃO OU RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA A fermentação ou respiração anaeróbia e a respiração aeróbia são duas vias possíveis de degradação dos compostos orgânicos – vias catabólicas – que permitem às células retirar energia química desses compostos. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS OBRIGATÓRIOS X ANAERÓBIOS FACULTATIVOS X AERÓBICOS (ESTRITOS OU OBRIGATÓRIOS) Vários microrganismos, que vivem em meios onde o oxigênio está quase ou completamente ausente, obtêm energia por processos anaeróbios, sendo a fermentação uma via catabólica que ocorre nestas condições. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A fermentação ocorre no hialoplasma das células e compreende duas etapas: GLICÓLISE= conjunto de reações que degradam uma molécula de glicose em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. REDUÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO OU PIRUVATO= ganho de elétrons dos átomos de hidrogênio formando o ácido láctico ou lactato. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A molécula de glicose é quimicamente inerte. Assim, para que a sua degradação se inicie, é necessário que esta seja ativada através da energia fornecida pelo ATP. Segue-se um conjunto de 10 reações enzimáticas que levam à degradação da glicose até ácido pirúvico, com formação de ATP e NADH. GLICÓLISE: ETAPA COMUM À FERMENTAÇÃO E À RESPIRAÇÃO AERÓBIA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FASE DE ATIVAÇÃO DA GLICOSE • A glicose é fosforilada por 2 ATP, formando-se frutose-difosfato; • A frutose-difosfato se desdobra em duas moléculas de aldeído fosfoglicérico (PGAL) ou gliceroaldeído. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FASE DE RENDIMENTO • O PGAL é oxidado, perdendo 2 hidrogênios (2e- + 2H+), os quais são utilizados para reduzir a molécula de NAD+, formando-se NADH + H+; • Formam-se 4 moléculas de ATP; • Após estas reações, forma-se ácido pirúvico (ou piruvato). AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • 2 moléculas de NADH; • 2 moléculas de ácido pirúvico; • 2 moléculas de ATP (formam-se 4, mas 2 são gastas na ativação da glicose). No final da glicólise, restam: AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A redução do ácido pirúvico (piruvato), em condições de anaerobiose, faz-se pela ação do NADH, formado durante a glicólise, e pode conduzir à formação de diferentes produtos. Assim, existem vários tipos de fermentação, cujas designações indicam o produto final: fermentação alcoólica (álcool etílico), fermentação láctica (ácido láctico), fermentação acética (ácido acético) e fermentação butírica (ácido butírico). AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA x FERMENTAÇÃO LÁCTICA Produtos finais: diferem em função das reações que ocorrem a partir do ácido pirúvico. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DO ÁCIDO PIRÚVICO CO2 ALDEÍDO ACÉTICO OU ACETOALDEÍDO REDUÇÃO ETANOL (ÁLCOOL ETÍLICO) Redução: ganho de átomos de hidrogênios que foram transferidos do NADH, formado durante a glicólise, o qual fica então na sua forma oxidada, o NAD+, podendo ser de novo reduzido. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • O rendimento energético da fermentação alcoólica é de 2 ATP formados durante a glicólise. • Grande parte da energia da glicose permanece no etanol, um composto orgânico altamente energético (1g fornece em torno de 7 Kcal). AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CONTRIBUIÇÃONA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA A levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae é utilizada na produção de vinho, de cerveja e de pão. Esta levedura fermenta o carboidrato da massa produzindo gás carbônico (CO2) e etanol (álcool). • Fabricação do vinho e da cerveja: o álcool resultante da fermentação. • Fabricação do pão: dióxido de carbono. As bolhas deste gás contribuem para o crescimento da massa, tornando o pão leve e macio. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FERMENTAÇÃO LÁCTICA REDUÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO ÁCIDO LÁCTICO O rendimento energético na fermentação láctica é de 2 ATP sintetizados durante a glicólise. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CONTRIBUIÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA Fabricação de iogurte: produto obtido pela fermentação láctica através da ação das bactérias do gênero Lactobacillus e da espécie Streptococcus thermophilus sobre a lactose do leite integral ou desnatado. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA EXERCÍCIO FÍSICO DE ALTA INTENSIDADE E CURTA DURAÇÃO As células musculares humanas, por não receberem oxigênio em quantidade suficiente, podem realizar a fermentação láctica, além da respiração aeróbia. Desta forma, conseguem sintetizar uma quantidade suplementar de moléculas de ATP. Acúmulo de ácido láctico nos músculos dores musculares, cãibras, fadiga muscular! Perigo: toxicidade! IMPORTÂNCIA DO CICLO DE CORI (GLICONEOGÊNESE HEPÁTICA) AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA •O ATP é produzido no hialoplasma de todas as células durante o processo glicolítico, comum à fermentação e à respiração aeróbia. •É também produzido ao nível mitocondrial, via aeróbia, em reações do ciclo de Krebs, na matriz, e ainda devido ao transporte de elétrons ao nível das cadeias respiratórias, situadas na membrana interna. •Os produtos finais da respiração, CO2 e H2O, são moléculas simples com pouca energia potencial, ao contrário do etanol, produto final da fermentação alcoólica, que é um composto de elevada energia. RENDIMENTO ENERGÉTICO DA FERMENTAÇÃO E DA RESPIRAÇÃO AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Durante a fermentação sintetizam-se quatro moléculas de ATP na fase glicolítica, mas, como são utilizadas duas moléculas de ATP na ativação da glicose, o rendimento é de duas moléculas de ATP. Na respiração aeróbia, para além das duas moléculas de ATP, como rendimento da glicólise, sintetizam-se mais 34 ou 36 moléculas, devido aos processos que ocorrem após a formação do ácido pirúvico. Saldo Total: 36 ou 38 ATP AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA NADH FORMADO NA GLICÓLISE O NADH, originado fora da mitocôndria, é incapaz de atravessar a membrana mitocondrial, transferindo os seus elétrons através da membrana. O processo de transferência dos elétrons pode variar, o que vai afetar a quantidade de moléculas de ATP que se formam na cadeia transportadora. Se formarem apenas dois ATP, o saldo final, visto que são duas moléculas de NADH, será de 36 ATP. AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Resumindo • Etapas da respiração celular: glicólise, ciclo de krebs, cadeia respiratória e fosforilação oxidativa; • Respiração celular: aeróbia x anaeróbia (fermentação); • Fermentação alcóolica; • Fermentação láctica. FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula -Nutrientes energéticos: carboidratos e lipídios; -Fontes de energia das células; -Via das pentoses; -Metabolismo das lipoproteínas. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Representam a maior fonte de energia na nossa dieta, fornecendo o maior aporte calórico total. Estão disponíveis em abundância nos alimentos de origem vegetal. 1g fornece aproximadamente 4 Kcal CARBOIDRATOS (CHO) AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA As hexoses (6 átomos de carbono) glicose, frutose e galactose – C 6H 12O 6) representam os monossacarídeos nutricionalmente mais importantes. Os monossacarídios não são hidrolisados a formas mais simples e representam a unidade básica fundamental dos CHO. Carboidratos Simples - Monossacarídios AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ESTRUTURA MOLECULAR DA HEXOSE GLICOSE AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ESTRUTURA MOLECULAR DAS HEXOSES GLICOSE FRUTOSE AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA LIPÍDIOS OU GORDURAS Correspondem a uma classe heterogênea de compostos orgânicos de origem vegetal ou animal, que incluem os óleos, as gorduras e as ceras. 98 a 99% das gorduras ingeridas: triglicerídeos; 1 a 2% são fosfolipídeos (lecitina de soja), colesterol e vitaminas lipossolúveis (A, D, E, K). 1g fornece aproximadamente 9 Kcal AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FONTES ALIMENTARES SAUDÁVEIS DOS CARBOIDRATOS E LIPÍDIOS AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CUIDADO COM AS “CALORIAS VAZIAS”!!! AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA VIA DAS PENTOSES AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA PENTOSES: DESOXIRRIBOSE E RIBOSE AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A GLICOSE 6-FOSFATO É UM IMPORTANTE INTERMEDIÁRIO METABÓLICO GLICOSE 6-FOSFATO GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA GLICONEOGÊNESE AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA • Primeira reação: GLICOSE 6-FOSFATO GLICOSE ação da enzima HEXOQUINASE AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICONEOGÊNESE GLICOSE 6-FOSFATO GLICOSE ação da enzima glicose 6-fosfatase AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A GLICOSE 6-FOSFATO PODE TER OUTRO DESTINO OXIDAÇÃO DA GLICOSE PELA VIA DAS PENTOSES AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA IMPORTÂNCIA DA VIA DAS PENTOSES •A via das pentoses fosfato é uma via multifuncional. •As pentoses são utilizadas tanto por células em divisão acelerada (medula óssea, mucosa intestinal e do tecido epitelial) para a síntese de RNA, DNA,ATP, NADH, FADH2 e coenzima A, como em outros tecidos, como no fígado, glândula mamária e córtex adrenal, onde ocorre principalmente a síntese de ácidos graxos a partir da Acetil CoA. •A biossíntese de ácidos graxos requer poder redutor na forma de NADPH . Em tecidos menos ativosna produção de ácidos graxos, como os músculos por exemplo, a via das pentoses está quase ausente. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA IMPORTÂNCIA DA VIA DAS PENTOSES •O NADPH proveniente da via das pentoses é muito utilizado defesa contra as espécies reativas de oxigênio e pelos tecidos nos quais ocorre a síntese intensa de ácidos graxos, colesterol e de hormônios esteróides. •As células que estão sempre em contato com o oxigênio como as da córnea e do cristalino e nos eritrócitos devem manter um ambiente redutor para que assim possa prevenir ou recuperar o dano oxidativo. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA •Permite a combustão total da glicose em uma série de reações independentes do ciclo de Krebs; •Converte hexoses em pentoses; •Degradação oxidativa de pentoses pela conversão a hexoses, que podem entrar para a via glicolítica. IMPORTÂNCIA DA VIA DAS PENTOSES AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICOSE 6-FOSFATO: QUAL CAMINHO A SEGUIR? GLICÓLISE OU VIA DAS PENTOSES FOSFATO ? A entrada da glicose 6-fosfato na via da glicólise ou na via das pentoses fosfato depende das necessidades momentâneas da célula e das concentração de o NADP+ no citosol. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A VELOCIDADE DA VIA DAS PENTOSES FOSFATO É CONTROLADA PELO NÍVEL DE NADP+ • Quando o nível de NADP+ está alto a via das pentoses fosfato é favorecida. • Quando o nível de NADP+ cai, a glicose 6-fosfato é deslocada para a glicólise. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Baixos níveis de NADP+ inibem a desidrogenação da glicose 6-fosfato, pois esta é necessária como um aceptor de elétrons. Este efeito é grande uma vez que o NADPH compete com o NADP+ pela ligação à enzima. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICOSE 6-FOSFATO: QUAL CAMINHO A SEGUIR? GLICÓLISE OU VIA DAS PENTOSES FOSFATO ? AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 1- Necessidades equilibradas de NADPH e ribose 5- fosfato. Nessas condições a reação que predomina é a formação de duas moléculas de NADPH e uma de ribose 5-fosfato a partir de uma molécula de glicose 6-fosfato pela fase oxidativa da via pentose fosfato. Glicose 6-Fosfato + 2 NADP++ H2O → Ribose 5-Fosfato + 2 NADPH + 2H++ CO2 AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 2- Necessidades aumentadas de ribose 5-fosfato em relação a NADPH. Como exemplo deste modo, temos as células em processo de divisão, que necessitam rapidamente de ribose 5-fosfato para a síntese de nucleotídeos precursores de DNA. A maior parte da glicose 6-fosfato é transformada em frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato pela via glicolítica. Após a transaldolase e a transcetolase transformam duas moléculas de frutose 6-fosfato e uma de gliceraldeído 3-fosfato em três moléculas de ribose 5- fosfato. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 3- Necessidades aumentadas de NADPH e ATP em comparação com a ribose-5-fosfato. Nesse caso, a glicose- 6-fosfato é completamente oxidada a CO2, ou convertida a piruvato. AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA . Como alternativa, a ribose 5-fosfato formada pela fase oxidativa da Via das Pentoses Fosfato pode ser convertida a piruvato. A frutose 6-fosfato e o gliceraldeído 3-fosfato derivados da ribose 5-fosfato entram na via glicolítica em vez de reverterem à glicose 6-fosfato. Nestas condições geram-se concomitantemente ATP e NADPH AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA METABOLISMO DAS LIPOPROTEÍNAS AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA : AULA 5: METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA -Nutrientes energéticos: carboidratos e lipídios; -Fontes de energia das células; -Via das pentoses; -Metabolismo das lipoproteínas. Resumindo: FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula • Síntese de moléculas orgânicas; • Síntese de lipídios (lipogênese); • Síntese de glicose através da gliconeogênese; • Síntese de Corpos Cetônicos (Cetogênese).. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA SÍNTESE DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA INSULINA X GLUCAGON Algumas moléculas orgânicas de grande poder energético podem ser sintetizadas a partir do momento metabólico do indivíduo. • Lipídios após a alimentação, com a liberação do hormônio insulina; • Glicose durante o jejum, com a liberação do hormônio glucagon. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA INSULINA X GLUCAGON • O pâncreas é responsável pela secreção de ambos hormônios através de sua porção endócrina formada por um conjunto de células especializadas (ilhotas de Langerhans); • As células beta-pancreáticas são responsáveis pela secreção de insulina; • As células alfa-pancreáticas são responsáveis pela secreção de glucagon; • Estes hormônios possuem funções antagônicas. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Promove a liberação do glucagon! Glucagon estimula a glicogenólise hepática e formação da glicose! Insulina estimula a absorção da glicose pelas células! Promove a liberação da insulina Hiperglicemia Hipoglicemia AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA SÍNTESE DE LIPÍDIOS (LIPOGÊNESE) AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Os Lipídios são sintetizados a partir de vias endergônicas e redutoras, ou seja, que consomem ATP e utilizam NADPH como agente redutor, podendo ser classificados quanto à presença de ácido graxo em sua estrutura. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOSDE BIOQUÍMICA ÁCIDOS GRAXOS AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Alguns lipídios que possuem ácidos graxos são: • Acilgliceróis (glicerídeos): 1 a 3 moléculas de ácido graxo esterificado + glicerol (formando mono, di ou tri-acil- gliceróis - mono, di ou triglicerídeos); • Fosfolipídios: ácido graxo + fosfato; • Esfingolipídios: ácido graxo + esfingosina; • Glicolipídios: ácido graxo + glicerol + açúcar. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DESTINOS DOS ÁCIDOS GRAXOS SINTETIZADOS PELO ORGANISMO HUMANO • Uma parte dos ácidos graxos presentes no sangue é empregada na produção de energia; • Outra parte é captada pelo fígado para síntese de triacilglicerol que é estocado no tecido adiposo; • Além disso, também ocorre a formação de fosfolipídios de membrana. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA O Glicerol 3-Fosfato é formado a partir do glicerol pela ação da glicerol cinase, no fígado e nos rins. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA SÍNTESE DE TRIACILGLICEROL O hormônio insulina estimula a conversão em gordura dos carboidratos e das proteínas da alimentação. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA SÍNTESE DE GLICOSE ATRAVÉS DA GLICONEOGÊNESE AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICONEOGÊNESE • É o processo bioquímico caracterizado pela produção de glicose a partir de compostos não glicídicos. • No organismo humano ocorre principalmente no fígado e em menor proporção nos rins (especificamente no córtex renal), e os principais precursores são: • Piruvato; • Lactato; • Glicerol; • Aminoácidos Glicogênicos. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA GLICONEOGÊNESE Opções metabólicas: CICLO DE CORI CICLO DA ALANINA-GLICOSE AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CICLO DE CORI AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CICLO DE CORI AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CICLO ALANINA-GLICOSE AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA RELAÇÃO ENTRE A LIPÓLISE E A GLICONEOGÊNESE A produção de glicose ocorre em situação de jejum prolongado, onde há a liberação do hormônio Glucagon, que atua na quebra de moléculas de triacilgliceróis localizadas nos adipócitos para sua liberação na corrente sanguínea liberando o glicerol que é um substrato gliconeogênico. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA SÍNTESE DE CORPOS CETÔNICOS (CETOGÊNESE) AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Cetogênese é a produção de corpos cetônicos em resposta a níveis elevados de ácidos graxos no fígado. AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FUNÇÕES • Importantes fontes de energia para tecidos periféricos; • São solúveis em solução aquosa (não precisam de transportadores no sangue); • Em jejum muito prolongado 75% das necessidades energéticas do cérebro são atendidas pelo acetoacetato; • A acetona não é utilizada pelo corpo como um combustível, ela é volátil e pode ser eliminada pela respiração (hálito cetônico). AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA PERIGO! FORMAÇÃO EXCESSIVA DE CORPOS CETÔNICOS CETOACIDOSE METABÓLICA AULA 6 METABOLISMO ENERGÉTICO DE BIOMOLÉCULAS (PARTE II) FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Resumindo • Síntese de moléculas orgânicas; • Síntese de lipídios (lipogênese); • Síntese de glicose através da gliconeogênese; • Síntese de Corpos Cetônicos (Cetogênese).. FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula • Especificidades do Ciclo da Uréia; • Relação entre a Gota (artrite microscristalina) e o metabolismo das purinas. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • Alguns constituintes celulares não podem ser absorvidos pelo organismo, devendo ser transformados em outras moléculas. • Os compostos orgânicos, como as proteínas, dão origem a compostos nitrogenados não proteicos são um exemplo e devem ser excretados do organismo humano: - Amônia e uréia geradas a partir do catabolismo (degradação) dos aminoácidos; - Ácido úrico produto da degradação das purinas (adenina e guanina). AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA FORMAS DE EXCREÇÃO DO NITROGÊNIO AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CICLO DA URÉIA OU UROGÊNESE AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A amônia em sua forma ionizada ou íon amônio (NH4 +) é uma molécula orgânica formada por um átomo de nitrogênio ligado a quatro átomos de hidrogênio. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A amônia é transformada em uréia através da urogênese ou ciclo da uréia. As reações da urogênese ocorrem nas mitocôndrias e no citosol dos hepatócitos. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA METABOLISMO HEPÁTICO DOS AMINOÁCIDOS ETAPAS PARA ELIMINAÇÃO DA AMÔNIA DO ORGANISMO HUMANO AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA PRIMEIRA ETAPA: REAÇÕES DE TRANSAMINAÇÃO E DESAMINAÇÃO OXIDATIVA • O grupo amino da maioria dos aminoácidos é transferido através de uma reação catalisada por aminotransferases; • A desaminação do glutamato (perda do radical amino) é catalisada pela enzima Glutamato Desidrogenase liberando seu grupo amino como NH3(amônia), que se converte em NH4 +(íon amônio) em pH fisiológico. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA TRANSFERÊNCIA DO GRUPO AMINO (TRANSAMINAÇÃO) AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AMINOTRANSFERASE OU TRANSAMINASE • As reações de transaminação, ou seja, de transferência do radical amino de um aminoácido para um ceto-ácido, são catalizadas por enzimas (aminotransferases ou transaminases); • Todas as transaminases necessitam o piridoxal-fosfato (PLP) como co-fator. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA PIRIDOXAL-FOSFATO (PLP) • Derivado da Vitamina B6 ou piridoxina funciona como carreador intermediário dos grupos amino. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • As aminotransferases diferem quanto à especificidade por seus substratos: Transaminação do alfa-cetoglutarato (alfa-cetoácido) Glutamato • Transaminação do oxaloacetato (alfa-cetoácido) Aspartato • As aminotransferases do músculo transaminam o piruvato produzindo alanina (ciclo alanina-glicose) AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AMINOTRANSFERASES transferem o radical amino ASPARTATO AMINOTRANSFERASE GLUTAMATODESIDROGENASE Aminoácidos sofrem Desaminação AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA INDICADORES BIOQUÍMICOS DE FUNÇÃO HEPÁTICA • Alanina aminotransferase (ALT) ou Aminotransferase glutâmico pirúvica (TGP): mais específica para a investigação/diagnóstico de lesões hepáticas. • Aspartato aminotransferase (AST) ou aminotransferase glutâmico-oxalacética (TGO): pode ser encontrada em tecidos extra-hepáticos, como no músculo cardíaco, sendo importante para a investigação/diagnóstico de lesões cardíacas. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA TRANSPORTE DA AMÔNIA PARA O FÍGADO Devido à sua toxicidade, toda amônia produzida em tecidos extra-hepáticos é incorporada em compostos não tóxicos que atravessam a membrana plasmática dos hepatócitos com facilidade, como nos aminoácidos: • Glutamina: maioria dos tecidos extra-hepáticos • Alanina: músculo AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA TRANSPORTE DE NH4 + ATRAVÉS DA GLUTAMINA A PARTIR DE TECIDOS EXTRA-HEPÁTICOS • Glutamina sintetase catalisa a incorporação de NH4 + em glutamina (tecidos extra-hepáticos) Glutamina sintetase AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA TRANSPORTE DE NH4 + ATRAVÉS DA GLUTAMINA A PARTIR DE TECIDOS EXTRA-HEPÁTICOS Glutamina libera NH4 + no fígado e no rim pela ação da glutaminase AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA TRANSPORTE DE NH4 + ATRAVÉS DA ALANINA CICLO ALANINA-GLICOSE –Alanina transporta NH4 + do músculo esquelético até o fígado; –Piruvato é convertido em glicose no fígado e este retorna ao músculo. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ELIMINAÇÃO DE NH4 + NO FÍGADO • A produção de uréia ocorre no FÍGADO (Ciclo da Uréia). AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • São utilizados dois grupos amino derivados da amônia e do aspartato; • As etapas de produção de carbamoil-fosfato e de citrulina ocorrem na matriz mitocondrial dos hepatócitos; • A citrulina é transportada para o citosol onde ocorre o resto do ciclo. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • A uréia produzida no fígado é lançada na corrente sanguínea, filtrada nos glomérulos renais e é excretada na urina. EXCREÇÃO DA URÉIA NA URINA (URÉIA URINÁRIA) AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA HIPERAZOTEMIA • É o aumento na concentração de uréia, creatinina e ácido úrico. • A dosagem da concentração sanguínea de uréia é um marcador bioquímico sensível a alterações primárias das condições renais. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA VALORES DE REFERÊNCIA OU NORMAIS PARA A CONCENTRAÇÃO SANGUÍNEA DE URÉIA ATRAVÉS DO MÉTODO CINÉTICO • Crianças: 11 a 38 mg/dl • Adultos até 60 anos: 13 a 43 mg/dl • Adultos acima de 60 anos: 17 a 49 mg/dl AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ALGUMAS SITUAÇÕES CLÍNICAS RELACIONADAS À HIPERAZOTEMIA • Insuficiência renal aguda ou crônica; • Choque; • Desidratação acentuada; • Catabolismo proteico-muscular aumentado; • Complicação metabólica da Terapia Nutricional Enteral. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Para refletir: Por que a uréia é o principal composto orgânico nitrogenado excretado do organismo humano, se nosso organismo produz inicialmente amônia em maior concentração, através do catabolismo dos aminoácidos? AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA No catabolismo dos aminoácidos ocorre uma grande produção de amônia, porém este composto é muito tóxico para o organismo, necessitando de muita água para sua eliminação. Assim, as moléculas de amônia produzidas participam do Ciclo da Uréia ou urogênese junto com o aspartato para gerar a uréia, composto nitrogenado menos tóxico ao organismo e que necessitada de pequena quantidade de água para ser eliminado, devido à sua boa solubilidade. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA RELAÇÃO ENTRE A GOTA E O METABOLISMO DAS PURINAS AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DEFINIÇÃO • Também chamada de artrite microcristalina ou artrite gotosa. • Doença reumatológica (inflamatória crônica) relacionada a um distúrbio no metabolismo das purinas (nucleoproteínas) levando ao aumento nos níveis de ácido úrico no sangue (hiperuricemia). AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA CONCENTRAÇÃO NORMAL DE ÁCIDO ÚRICO NO SANGUE Valores de referência pelo Método Enzimático Colorimétrico: • Homens: 3,5 a 7,2 mg/dL • Mulheres: 2,6 a 6,0 mg/dL • Crianças: 2,0 a 5,0 mg/dL AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • A gota é caracterizada por uma reação inflamatória nas articulações decorrente de lesão celular pela deposição de cristais de monourato de sódio nas articulações, principalmente metatarsofalangeanas, formados pela precipitação de ácido úrico no líquido sinovial. • A formação destes cristais ocorre devido ao aumento na produção de ácido úrico pela degradação das purinas. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA MANIFESTAÇOES CLÍNICAS • Ocorre depois dos 35 anos (principalmente em homens com histórico familiar e hábitos alimentares inadequados); • Ataque súbito (dor aguda na região dorsal do pé) relacionado a ingestão de proteínas e bebidas alcóolicas; dieta hipoglicídica (cetose) e jejum; • A obesidade e a litíase renal são comumente associadas. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DEFEITOS BIOQUÍMICOS RELACIONADOS À HIPERURICEMIA • Síndrome de Lesch-Nyhan: desordem hereditária rara resultante da deficiência da enzima hipoxantina-guanina fosfo- ribosil transferase (HGPRT), que participa do metabolismo das purinas. • Deficiência da enzima glicose-6-fosfatase: causa um estímulo da via das pentoses-fosfato, aumentando a síntese de ribose 5- fosfato e, consequentemente, de 5-fosforibosil 1-pirofosfato (PRPP), resultando na hiperprodução de purinas e a um aumento na concentração sérica de ácido úrico. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ORIENTAÇÕES NUTRICIONAIS • Dieta pobre em purinas; • Evitar a ingestão de bebidas alcóolicas; • Evitar a ingestão de bebidas ricas em cafeína; • Evitar o excesso de gorduras; • Aumentar a ingestão hídrica. AULA 7 METABOLISMO DE CONSTITUINTES CELULARES FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Resumindo • Especificidades do Ciclo da Uréia; • Relação entre a Gota (artrite microscristalina) e o metabolismo das purinas. FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula Definições: Alimentos, Nutrientes, Alimentação e Nutrição; Metabolismo e Necessidades Energéticas Diárias; Composição Corporal e Bioempedância. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Definições Alimentos e Nutrientes Alimento é toda substânciacomestível de origem animal ou vegetal, na consistência sólida, pastosa ou líquida ou sob qualquer outra forma adequada, que após sofrer todas as transformações necessárias ao seu aproveitamento preenche as etapas relacionadas à Nutrição. MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO HORIZONTAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Alimentos Os alimentos despertam uma “atração” para o seu consumo por várias razões como: Aparência – forma, cor e textura Flavor – aroma e sabor A alimentação é um processo voluntário e consciente! MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO HORIZONTAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Alimentos Os alimentos, fontes dos nutrientes necessários ao organismo humano para satisfazer suas necessidades de trabalho biológico, são encontrados sob a forma chamada in natura ou processados. MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO HORIZONTAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Nutrientes São compostos químicos presentes nos alimentos que exercem inúmeras funções como a síntese tecidual, fornecimento de energia e manutenção da homeostase corporal. MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO VERTICAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA NUTRIÇÃO • É a base para a manutenção da saúde, necessidade primordial do organismo humano. • É a ciência que estuda os alimentos e o metabolismo dos nutrientes no organismo humano. MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO VERTICAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA METABOLISMO • Conjunto de reações químicas (anabólicas ou endergônicas e catabólicas ou exergônicas) que ocorrem no organismo humano para satisfazer as necessidades energéticas. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA NECESSIDADES ENERGÉTICAS DIÁRIAS • Protídios 12 a 15 % do Valor Energético (calórico) Total (VET); • Lípidios 30 a 35 % do Valor Energético (calórico) Total (VET); • Glícidios 50 a 55 % do Valor Energético (calórico) Total (VET). • VALOR FISIOLÓGICO DO NUTRIENTE (FATOR DE ATWATER): • 1g CHO 4 Kcal • 1 g Gordura 9 Kcal • 1 g PTN 4 Kcal MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO VERTICAL AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA ESTADO NUTRICIONAL É o estado de equilíbrio/desequilíbrio, no organismo humano, decorrente da relação entre ingestão e necessidade de nutrientes. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AVALIAÇÃO DO ESTADO NUTRICIONAL É uma avaliação feita ao indivíduo/paciente para verificar se a necessidade fisiológica por nutrientes está sendo alcançada. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA COMPOSIÇÃO CORPORAL • O corpo é composto por massa livre de gordura (magra), massa gorda e água. A soma destes compartimentos é o total do peso corporal ou massa corporal total. • A massa livre de gordura inclui músculos, ossos, água; • Mas, tanto o tecido adiposo como o magro contém água. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA A ÁGUA NO ORGANISMO HUMANO A água é fonte da vida! Entretanto a ingestão hídrica nem sempre supre a necessidade hídrica. O mecanismo da sede não é um bom recurso para controlar a ingestão hídrica. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Líquido intracelular água dentro da célula; Líquido extracelular líquido fora da célula - saliva, lágrima, fluidos secretados pelas glândulas e intestinos, fluidos excretados pela pele e rins. 19% Líquido intersticial + 4% Plasma sanguíneo. Compartimentos Hídricos AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • Massa Corporal Total (MCT) ou Peso • Estatura • IMC (índice de massa corporal) AVALIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO CORPORAL ANTROPOMETRIA DEVE-SE CORRELACIONAR COM % GORDURA CORPÓREA. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Espessura das dobras (pregas) cutâneas - % gordura corpórea (mede a gordura subcutânea) Prega Cutânea Tricipital Adipômetro AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Prega Cutânea Subescapular Prega Cutânea Suprailíaca AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA BIOEMPEDÂNCIA (BIORRESISTÊNCIA) • É a capacidade do organismo humano em conferir resistência à passagem de uma corrente elétrica. • O tecido adiposo, tecido magro e a água resistem ou atrasam essa passagem de formas diferentes. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • Ao mensurar o peso de um indivíduo em uma balança comum, músculos, ossos, pele, órgãos, água e gordura estão sendo pesados (massa corporal total); • A Bioimpedância é um exame feito através de um aparelho e baseia-se na condução de uma corrente elétrica de baixa intensidade pelo corpo medindo a água corporal total, o percentual de gordura e a massa magra corporal. AVALIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO CORPORAL ATRAVÉS DA BIOIMPEDÂNCIA (BIA) AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DIVERSOS TIPOS DE APARELHOS DE BIA O %GC de membros superiores pode ser determinado utilizando os aparelhos de BIA: AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DIVERSOS TIPOS DE APARELHOS DE BIA O %GC de membros inferiores pode ser determinado utilizando balança digital com analisador de composição corporal AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA DIVERSOS TIPOS DE APARELHOS DE BIA O %GC pode ser determinado utilizando os aparelhos de BIA tetra polar de corpo inteiro AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA COLOCAÇÃO DOS ELETRODOS AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • O analisador da composição corporal mede a passagem de sinais elétricos quando estes sinais passam pela gordura, tecido magro e água. • O tecido muscular é mais hidratado e tem uma atividade metabólica maior que o tecido adiposo, dessa forma, quanto maior a quantidade de massa muscular maior a quantidade de água corporal e maior o gasto energético; • O tecido muscular é um bom condutor da corrente elétrica, enquanto o tecido adiposo confere maior resistência à passagem da corrente elétrica. AULA 8: ALIMENTOS, METABOLISMO E BIOEMPEDÂNCIA FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Definições: Alimentos, Nutrientes, Alimentação e Nutrição; Metabolismo e Necessidades Energéticas Diárias; Composição Corporal e Bioempedância. MODELO DE MOLDURA PARA IMAGEM COM ORIENTAÇÃO VERTICAL Resumindo: FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA AULA 9: TRANSDUÇÃO DA SINALIZAÇÃO AULA 9: TRANSDUÇÃO DA SINALIZAÇÃO FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA Conteúdo Programático desta aula Transdução de sinal; Especificidades em biologia molecular: o genoma humano. AULA 9: TRANSDUÇÃO DA SINALIZAÇÃO FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA • É a transferência intercelular ou intracelular de informações (sinais) imprescindível na ativação de funções celulares, como por exemplo,
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