Bioquímica - Introdução ao metabolismo

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• BIOQUIMICA DA NUTRIÇÃO
 INTRODUÇAO AO 
METABOLISMO
ESTUDO DOS CARBOIDRATOS
Parte 2
1Andréa Fernanda Lopes
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE CARBOIDRATOS
Andréa Fernanda Lopes 2
• Slide 47 – digestão e absorção dos ch
Andréa Fernanda Lopes 3
Digestão e absorção de carboidratosDigestão e absorção de carboidratos
Silverthorn, 2003.
Mecanismos de absorçãoMecanismos de absorção
Vias de transporte através da membrana celular
Silverthorn, 2003. Andréa Fernanda Lopes 4
LEVY,2000.
TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS
Andréa Fernanda Lopes 5
TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS
DAN, 2006.
GLUT-3: cérebro, rim, placenta, espermatozóides.
GLUT-5:jejuno, rins, músculo esquelético, adipócitos, 
barreira hematoencefálica, espermatozóides. 
Principal transportador de frutose.
Pouco expressa no tecido muscular e fígado
p/galactose, manose e frutose
Andréa Fernanda Lopes 6
TRANSPORTE DE GLICOSE NAS CÉLULAS
GLUT-1: manutenção da glicemia
GLUT-2: mecanismo sensor da glicemia pelas células 
 do pâncreas
GLUT-4: geração de obesidade
Andréa Fernanda Lopes 7
Secreção e absorção no trato gastrintestinal
Andréa Fernanda Lopes 8
METABOLISMO
• Os organismos, para manterem-se vivos e 
desempenharem diversas funções biológicas 
necessitam constantemente de energia.
• Fototróficos – luz solar
• Quimiotróficos – oxidam compostos 
encontrados no meio ambiente
• Quimiorganotróficos – necessitam oxidar 
substâncias organicas.
Andréa Fernanda Lopes 9
Metabolismo
Compreende todo o processo de 
obtenção, armazenamento, e utilização 
de energia, e a transformação de 
precursores obtidos do meio em 
compostos característicos de cada 
organismo feito através de uma 
intricada rede de reações quimicas
Andréa Fernanda Lopes 10
METABOLISMO
• Os nutrientes, ao serem oxidados, perdem 
protons e eletrons (H+ e e-) e têm seus 
átomos de carbono convertidos a CO2
Andréa Fernanda Lopes 11
COENZIMAS 
(oxidadas)
COENZIMAS (H+ + e-) 
(reduzidas)
ATP + H2O
O2 + ADP + Pi
CARBOIDRATOS 
LIPÍDIOS 
PROTEÍNAS
CO2 (H+ + e-)
ESQUEMA SIMPLIFICADO DO PROCESSO DE OBTENÇÃO 
DE ENERGIA EM ORGANISMOS 
QUIMIOROGANOTRÓFICOS
Andréa Fernanda Lopes 12
Metabolismo
• Os alimentos são compostos 
principalmente por 3 tipos de 
substâncias orgânicas – carboidratos, 
proteínas e lipídios- que, por 
constituirem, em massa, os componentes 
mais importantes da dieta, são 
chamados macronutrientes
Andréa Fernanda Lopes 13
Macronutrientes
• No processo digestivo, os 
macronutrientes são degradados até 
suas unidades constituintes:
Carboidratos .................... Glicose
Lipídies ........................... Ácidos Graxos
Proteínas ........................ Aminoácidos
Andréa Fernanda Lopes 14
Metabolismo dos compostos – visão 
integrada – Questões pertinentes
• É obrigatória a ingestão de carboidratos, 
lipídios e proteínas, já que o organismo contém 
os três tipos de compostos?
• Algum destes compostos podem ser 
sintetizados à partir de outro?
• Se este for caso, quais os tipos de compostos 
imprescindíveis na dieta? (análise da 
possibilidade de interconversão dos 
diferentes tipos de nutrientes)
Andréa Fernanda Lopes 15
MAPA SIMPLIFICADO DO METABOLISMOMAPA SIMPLIFICADO DO METABOLISMO
CARBOIDRATOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Oxaloacetato (4)
Malato (4)
Fumarato (4)
Succinato (4)
α- Cetoglutarato (5)
Isocitrato (6)
Citrato (6)
CO2
CO2
Acetil-CoA (2)
Piruvato (3)
CO2
Asp Ala 
Cys 
Gly 
Ser
Ile 
Leu 
Lys 
Phe
Glu
CO2
Andréa Fernanda Lopes 16
Conversões possível
ConversõesConversões Possível?Possível? EtapasEtapas
a. Proteína a. Proteína  GlicoseGlicose simsim Ala, Cys, Ser, Gly Ala, Cys, Ser, Gly  Piruvato Piruvato 
Glicose Glicose 
EE
Asp Asp  Oxaloacetato Oxaloacetato  Piruvato Piruvato 
 GlicoseGlicose
b. Proteína b. Proteína  Ácido graxoÁcido graxo SimSim Ala, Cys, Ser, Gly Ala, Cys, Ser, Gly  Piruvato Piruvato 
AcetilAcetil--CoA CoA  Ácido graxoÁcido graxo
EE
Ile, Leu, Lys, Phe Ile, Leu, Lys, Phe  AcetilAcetil--CoA CoA 
Ácido graxoÁcido graxo
c. Glicose c. Glicose  Ácido graxoÁcido graxo SimSim Glicose Glicose  Piruvato Piruvato  AcetilAcetil--CoA CoA 
 Ácido graxoÁcido graxo
d. Glicose d. Glicose  ProteínaProteína NãoNão
e. Ácido graxo e. Ácido graxo  GlicoseGlicose NãoNão
f. Ácido graxo f. Ácido graxo  ProteínaProteína NãoNão
Andréa Fernanda Lopes 17
MacronutrientesMacronutrientes
MacronutrienteMacronutriente Pode originarPode originar
ProteínasProteínas Carboidratos, ácidos graxosCarboidratos, ácidos graxos
CarboidratosCarboidratos Ácido graxosÁcido graxos
LipídiosLipídios --
Andréa Fernanda Lopes 18
EXCESSO OU JEJUM
Andréa Fernanda Lopes 19
METABOLISMO
Andréa Fernanda Lopes 20
METABOLISMOMETABOLISMO
Andréa Fernanda Lopes 21
METABOLISMOMETABOLISMO
Silverthorn, 2003.
Andréa Fernanda Lopes 22
VIA GLICOLÍTICA



Produção
Investimento
Stryer,1996.
Pamela,2000.
1 NADH = 3 ATP
1 FADH2 = 2 ATP
Andréa Fernanda Lopes 23
GLICÓLISE ANAERÓBIA
HEMÁCIAS
CÓRNEA OCULARES
MEDULA RENAL
TESTÍCULOS
LEUCÓCITOS
Andréa Fernanda Lopes 24
CICLO DE KREBS
Stryer,1996.Andréa Fernanda Lopes 25
CICLO DE KREBS
DAN, 2006. Andréa Fernanda Lopes 26
ESTÁGIOS DO CICLO DE KREBS
DAN, 2006.
Estágio I: união do acetil-CoA com o carreador 
oxaloacetato (reação 1)
Estágio II: quebra do carreador (reações 2 a 5)
Estágio III: regeneração do carreador (reações 
6 a 8) Andréa Fernanda Lopes 27
Champe, 2009
Andréa Fernanda Lopes 28
REGULAÇÃO DO CICLO DE KREBS
DAN, 2006.
A GLICOSE FORNECE PARA A 
LIPOGÊNESE:
Acetil CoA: para formação de ácidos graxos
Glicerol: para síntese de Triacil-glicerol
NADPH: ciclo das pentoses (coenzima para
biossíntese de ácidos graxos)
 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Andréa Fernanda Lopes 29
GLICÓLISE ANAERÓBIA
Reação produtora de energia emergencial, quando a 
quantidade de O2 disponível for um fator limitante:
• Eritrócitos – porque não possuem mitocôndrias;
• Músculo esquelético ativo – quando o metabolismo
oxidativo não consegue suprir a demanda de energia
muscular;
• Cérebro - porque a glicose é seu principal combustível.
Andréa Fernanda Lopes 30
CICLO DE CORICICLO DE CORI
CICLO DE CORI
Normal - 1mmol/L
Hiperlacticemia - 5mmol/L
Acidose láctica (exercício intenso, hipóxia tecidual, 
choque hemorrágico, infarto do miocárdio)
pH sanguíneo normal – 7,35-7,45
Andréa Fernanda Lopes 31
GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR
DAN,2006
Andréa Fernanda Lopes 32
Síntese do Glicogênio
É o processo bioquímico que transforma glicose 
em glicogênio.
Tipo de reação??
Ocorre em todos os tecidos dos animais, mas é 
proeminente no fígado e músculo.
O fígado armazena o excesso de carboidratos na 
forma de glicogênio para enviar, pelo sangue aos 
outros tecidos a glicose quando necessário.
O músculo armazena glicose apenas para o seu 
uso, para consumo próprio, e só utiliza durante o 
exercício quando há necessidade de energia 
rápida. No repouso, a preferência é pelos lipídios 
justamente para manter a reserva de glicogênio.Andréa Fernanda Lopes 33
Glicogênese
• O glicogênio é uma fonte imediata de glicose 
para os músculos quando há diminuição de 
glicose sanguínea (hipoglicemia).
• O glicogênio fica disponível no fígado e 
músculos, sendo consumido totalmente cerca 
de 24 h após a última refeição.
Andréa Fernanda Lopes 34
.
O substrato para a síntese de glicogênio é a 
UDP-Glicose, sintetizada à partir da Glicose-1-
P, geralmente proveniente da Glicose-6-P daGlicólise ( por ação da Fosfoglicomutase)
Ocorre a incorporação da Uridina-tri-fosfato 
(UTP) que proporciona a ligação entre o C1 de 
uma molécula com a C4 de outra ( por ação da 
enzima glicogênio sintase)formando uma 
maltose inicial que logo será acrescida de 
outras; formando um polímero
Andréa Fernanda Lopes 35
Glicogênese
Glucose-6-phosphate
Fosfoglicomutase
Glucose-1-phosphate
Uridine diphosphate glucose
Glicogênio sintase
Glycogen 36Andréa Fernanda Lopes
Glicogênese
• A enzima que aproveita a glicose , liberando UDP é a 
glicogênio sintase. Esta enzima necessita de um 
primer, um resíduo por onde começar, que deve ser 
formado por pelo menos 4 moléculas de glicose.
• A proteína glicogenina é a responsável por esta 
pequena cadeia.
• A ela se liga o primeiro resíduo de glicose
• Formado o primer, a Glicogênio sintase se liga à cadeia 
e à glicogenina (que permanece unida àquele primeiro 
resíduo de glicose) estendendo a cadeia.
• Quando o glicogênio estiver grande o bastante, a 
enzima Glicogênio sintase é deslocada e a glicogenina 
permanece.
Andréa Fernanda Lopes
37
Champe, 2009Andréa Fernanda Lopes 38
ligação -1,6
ligação -1,4
Síntese do glicogênio
P
glicose 
1 fosfato
+
UridinaP P P
Uridina trifosfato
(UTP)
UDP glicose 
pirofosforilase
P P
P UridinaP
UDP glicose
39Andréa Fernanda Lopes
Degradação do Glicogênio - Glicogenólise
• O glicogênio pode ser degradado 
enzimaticamente para obtenção de glicose 
para entrar nas rotas oxidativas visando a 
obtenção de energia.
Tipo de reação??
• A glicogenólise possui controle endócrino
Andréa Fernanda Lopes 40
Degradação do Glicogênio - Glicogenólise
• Na degradação do glicogênio se dá a retirada 
repetida de unidades de glicose `a partir das 
extremidades não redutoras pela enzima 
Glicogênio Fosforilase.
• Ao quebrar as ligações glicosídicas, do tipo alfa 1-
4 a enzima adiciona um fosfato a molécula na 
posição C1, após a ação da enzima 
Fosfoglicomutase para a conversão de Glicose-1-P 
em Glicose-6-P. Assim, quando a glicose que 
entra na via glicolítica deriva do GLICOGENIO, as 
reações já iniciam à partir de Glicose-6P.
Andréa Fernanda Lopes 41
Champe, 2009
Andréa Fernanda Lopes 42
Glicogenólise
• Este tipo de quebra, que ocorre na 
MOBILIZAÇAO INTRACELULAR DE 
CARBOIDRATOS, é dita Fosforólise, sendo 
portanto diferente da hidrólise que ocorre na 
degradação intestinal.
Andréa Fernanda Lopes 43
Degradação de Glicogênio
44Andréa Fernanda Lopes
GLICOGÊNESE E GLICOGENÓLISE
hepatócitos
Andréa Fernanda Lopes 45
CONTROLE HORMONAL 
DO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
• INSULINA
• GLUCAGON
• ADRENALINA
• HORMÔNIO TIROIDIANO
• GLICOCORTICÓIDES
• GH
Andréa Fernanda Lopes 46
GLICONEOGÊNESE
É o mecanismo pelo qual se produz glicose 
por meio de conversão de compostos 
aglicanos (não açúcares e não carboidratos).
A maior parte é realizada no figado e uma 
menor parte no córtex dos rins.
Os precursores não glicídicos: lactato, 
aminoácidos e glicerol.
Andréa Fernanda Lopes 47
GLICONEOGÊNESE
Quando há deficiência do suprimento de glicose 
pela dieta ou por dificuldade na sua absorção 
pelas células, a glicose pode ser produzida 
endogenamente a partir de outros substratos
Isso é importante para certos tecidos como
células nervosas e para os eritrócitos que
necessitam continuamente de energia. Por outro
lado, o fígado utiliza intensamente essa via para
conversão do lactato em glicose.
Andréa Fernanda Lopes 48
GLICONEOGÊNESE
• A maioria dos tecidos é capaz de suprir 
necessidades energéticas através de vários 
compostos: aminoácidos, açucares, ácidos graxos. 
Mas alguns tecidos usam apenas GLICOSE como 
fonte de energia = CÉREBRO.
• Para que o suprimento de glicose não seja 
interrompido, o organismo lança mão de 
mecanismos que se destinam a preservar o nível de 
glicose circulante, mesmo quando em jejum 
Andréa Fernanda Lopes 49
GLICONEOGÊNESE
• Quando a concentração de glicose circulante 
vinda da alimentação vai diminuindo, o glicogênio 
hepático vai sendo degradado fazendo com que a 
glicemia volte a valores normais. Mas o 
Glicogênio hepático é insuficiente para conseguir 
manter a concentração de glicose normal por um 
período muito longo. 
• Assim, será acionada uma outra via, a da síntese 
da Glicose, onde a mesma será formada à partir 
de não carboidratos, mas também de 
aminoácidos, lactato e glicerol
Andréa Fernanda Lopes 50
GLICONEOGÊNESE
• É uma importante via, equivalente à Glicólise.
• É uma via anabólica central, diferente da Glicólise, 
apesar do número de enzimas em comum.
• O ponto de diferença (ditos os 3 desvios da 
neoglicogênese) estão justamente nas enzimas 
regulatórias ( que são pontos irreversíveis da glicólise) 
e permitem uma regulação coordenada e recíproca.
• HEXOQUINASE, FOSFOFRUTOQUINASE e PIRUVATO 
QUINASE
Andréa Fernanda Lopes 51
GLICONEOGÊNESE
• Durante o jejum, toda a glicose deve ser 
sintetizada à partir desses precursores não-
glicidicos.
• A maioria dos precursores deve entrar no Ciclo 
de Krebs em algum ponto para ser convertida 
em oxaloacetato.
• O oxaloacetato é o material de partida para 
a gliconeogênese.
Andréa Fernanda Lopes 52
GLICONEOGÊNESE
• Como o piruvato pode ser proveniente também 
da fermentação, a entrada se dá via lactato.
• Além do piruvato e lactato, os pontos de entrada 
são: intermediários do Ciclo do Ácido Cítrico, 
aminoácidos glicogênios (por produzirem 
diretamente Piruvato ou qualquer intermediário 
do CAC) e o Glicerol.
• Acetil CoA jamais pode ser convertido a glicose, 
contribuindo apenas para o fornecimentode 
energia e NADH. Daí a importancia desta via: 
fornecer glicose para as celulas que não são 
capazes de utilizar lipidios como fonte de energia: 
eritrócitos, neurônios..
Andréa Fernanda Lopes 53
Estes passos são os mesmos da glicólise, mais 
no sentido contrário 
A GLICONEOGÊNESE não é o contrário da 
glicólise, as reações diferentes estão 
indicadas nas caixas
Na glicólise é utilizada a enzima 
fosfofrutocinase (PFK1), e requer de ATP
Na glicólise é utilizada a enzima hexocinase, e 
requer de ATP
54Andréa Fernanda Lopes
GLICONEOGÊNESE
São indicados os átomos de 
carbono e os grupos fosfato
Estes passos são os mesmos da 
glicólise, mais no sentido contrário 
55Andréa Fernanda Lopes
Mitocôndria
Transp. de 
PIRUVATO
Piruvato
Piruvato (3C)
ATP
ADP + Pi
Oxaloacetato (4C)
Piruvato 
carboxilase
CO2
Ciclo de Krebs
Malato (4C)
Transp. de 
MALATO
Malato 
(4C)
Oxaloacetato (4C)
Fosfoenol
piruvato carboxici
nase
GTP
GDP
+ Pi
CO2
Fosfoenol-piruvato 
(3C)
Gliconeogênese
Citossol
56Andréa Fernanda Lopes
Champe, 2009
Andréa Fernanda Lopes 57
GLICONEOGÊNESE
Níveis glicêmicos:
Normal : 70 a 90mg/100ml
Hiperglicemia > 120mg/100ml
Hipoglicemia < 70mg/100ml
Andréa Fernanda Lopes 58
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Andréa Fernanda Lopes 59
Andréa Fernanda Lopes 60
EXCESSO OU JEJUM
Andréa Fernanda Lopes 61