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Bioquímica Metabolismo e Análise de Proteínas Metabolismo geral Do nitrogênio ✓ Catabolismo dos aminoácidos é parte do processo maior do metabolismo corporal global do nitrogênio. ✓ O nitrogênio entra no corpo através de vários compostos presentes nos alimentos: - Mais importante: aminoácidos das proteínas da dieta • O nitrogênio deixa o corpo em forma de: - Ureia - Amônia - Outros produtos derivados Pool de aminoácidos Aminoácidos liberados pela hidrólise de proteínas da dieta ou teciduais, misturados a outros aminoácidos livres distribuídos pelo corpo: • Contém cerca de 100g de aminoácidos livres • Quantidade relativamente pequena comprando com total de proteínas do corpo (12 kg homem de 70 kg) • Deste pool: * 75% dos aminoácidos formarão novas proteínas teciduais * Restante é precursor para outros compostos Turnover de proteínas Maioria das proteínas corporais estão constantemente sendo sintetizadas e degradadas. Quantidade de proteínas no corpo é CONSTANTE pois a velocidade de síntese da proteína é apenas suficiente para repor a proteína degradada. Este processo de turnover de proteínas leva hidrólise e ressíntese de 300 – 400 g de proteína corporal por dia. Função da proteína da dieta no metabolismo geral do nitrogênio • Proteínas são utilizadas como combustível para gerar energia • Até 1/5 das necessidades diárias de energia advém das proteínas • A quebra libera AMINOÁCIDOS Consequência dietas pobres em proteínas • Deficiência de aminoácidos essenciais necessários para síntese proteínas corporais • Degradação da proteína tecidual Consequência dietas ricas em proteínas • Organismo não armazena aminoácidos como ocorre com carboidratos e lipídeos. • O excesso é METABOLISADO: -Esqueletos de carbono oxidados ou convertidos em glicose ou gordura -Grupos amino convertidos em amônia Digestão das proteínas da dieta • Maior parte do nitrogênio da dieta é consumido na forma de proteína (vegetal ou animal): 70 – 100 g/dia • PTNs muito grandes para serem absorvidas pelo intestino: - Devem ser hidrolisadas até seus aminoácidos que serão absorvidos Enzimas proteolíticas Produzidas por 3 órgãos: ESTÔMAGO: Secreta suco gástrico formado por ácido clorídrico e pepsinogênio Ácido desnatura proteínas e ativa o pepsinogênio formando a PEPSINA Pepsina libera peptídeos e aminoácidos livres da dieta PÂNCREAS: Secreta proteases pancreáticas: tripsina, quimotripsina, carboxipeptidase Secretadas como PROENZIMAS e ativadas pela tripsina INTESTINO DELGADO: Enzima Aminopeptidase cliva o resíduo N-terminal Absorção das proteínas da dieta 1. PROTEÍNA INGERIDA 2. Ação suco gástrico e pepsina no estômago 3. Formação de polipeptídeos grandes e aminoácidos livres 4. Ação proteases pancreáticas clivam polipeptídeos em oligopeptídeos e aminoácidos livres 5. Aminoácidos livres e Dipeptídeos absorvidos células epiteliais intestinais 6. Dipeptídeos hidrolisados antes da corrente sanguínea Desaminação – Remoção nitrogênio dos aminoácidos 1. RETIRADA GRUPAMENTO AMINO 2. DUAS REAÇÕES PRINCIPAIS 3. TRANSAMINAÇÃO DESAMINAÇÃO OXIDATIVA 4. RESULTADO: Amônio + Aspartato Transaminação Direcionamento dos grupos amino ao glutamato • Primeira etapa do catabolismo: - Transferência do grupo alfa- amino ao alfa- cetoglutarato • Essa transferência produz: - 1 alfa- cetoácido (derivado do a.a. original) - 1 glutamato Catalisação: família de enzimas chamadas AMINOTRANSFERASES Antigamente eram chamadas TRANSAMINASES - TODOS* os aminoácidos sofrem transaminação *exceto lisina e treonina Destaque: Papel fundamental do alfa-cetoglutarato no metabolismo servindo de aceptor de outros aminoácidos tornando-se glutamato. Duas mais importantes reações de aminotransferase: Alanina aminotransferase (ALT) • Também chamada transaminase glutâmico pirúvica (TGP) • Transfere grupo amino da ALANINA ao alfa-cetoglutarato • Produto final: PIRUVATO e GLUTAMATO Aspartato aminotransferase (AST) • Também chamada transaminase glutâmico oxalacética (TGO) • Transfere grupo amino do GLUTAMATO ao OXALACETATO • Reação de EXCEÇÃO: grupo amino SAI do glutamato, e não VAI ao glutamato • Produto final: ASPARTATO e alfa- CETOGLUTARATO Importância Clínica Aminotranferases • São enzimas INTRACELULARES • Presença aumentada no plasma: LESÃO tecidual • Trauma físico ou doença Quantificação diagnóstica: Doença hepática: ALT e AST aumentadas (necrose, hepatite) Doença não-hepática: infarto e distúrbios musculares Desaminação oxidativa – Liberação do grupo amino 1. Glutamato da transaminação 2. Oxidado e desaminado 3. RESULTA: α-cetoglutarato + Amônia livre Enzima: glutamato desidrogenase que usa NAD+ ou NADP+ como coenzima Ocorrem em fígado e rins Amônia vira fonte de Nitrogênio na síntese de ureia Metabolismo esqueletos de carbono dos aminoácidos CATABOLISMO DOS ESQUELETOS DE CARBONO PODE FORMAR SETE PRODUTOS: • Oxalacetato • Alfa-cetoglutarato • Piruvato • Succinil CoA • Acetoacetil CoA • Acetil CoA • Fumarato Entram nas rotas do metabolismo intermediário Resulta em: ✓ Síntese de GLICOSE ✓ Síntese de LIPÍDIO ✓ ENERGIA por oxidação a CO2 e H2O (krebs) Classificação de acordo com os produtos metabólicos finais CETOGÊNICOS: Aminoácidos que resultam em ACETOACETATO ou precursores (Acetil CoA ou Acetoacetil CoA) GLICOGÊNICOS: Aminoácidos cujo catabolismo resulta em PIRUVATO ou intermediários do Ciclo de Krebs (substratos gliconeogênese podendo formar glicogênio no fígado e músculos) Aminoácidos que formam Alfa- cetoglutarato Histidina: desaminada e hidrolisada formando N-FORMIMINOGLUTAMATO (FIGlu) Grupo FORMIMINO doado ao tetrahidrofolato Defeitos metabólicos no metabolismo dos aminoácidos Erros inatos do metabolismo: • Genes mutantes formam enzimas anormais • Perda de atividade enzimática • Perda de potência catalítica Acúmulo de metabólitos ✓ Retardo mental ✓ Anormalidades de desenvolvimento Hiperfenilalaninemias: Problemas no metabolismo da fenilalanina FENILCETONÚRIA ✓ Erro de metabolismo (a.a.) mais comum ✓ Deficiência na fenilalanina hidroxilase ✓ Deficiência na diidrobiopterina redutase ou sintetase que são enzimas que produzem a coenzima tetraidropterina (BH4 ) necessária para atividade da fenilalanina hidroxilase Deficiências nas rotas metabólicas da fenilalanina produzem aumento de fenil-piruvato e fenil- acetato (para diagnóstico) Sintomas do SNC • Retardo mental • Falha em andar ou falar • Convulsões • Hiperatividade • Tremor • Microcefalia • Atraso desenvolvimento • Hipopigmentação • Cabelos claros • Pele clara • Olhos azuis • Falha produção de melanina (fenilalanina em excesso inibe ação da tirosinase, enzima que hidroxila tirosina, formando melanina) Diagnóstico Neonatal • Detectada por níveis sanguíneos elevados fenilalanina • Teste de Guthrie (Robert Guthrie- 1963) • Bebê pode ter níveis normais ao nascer porque a mãe depura o excesso (resultados falso negativo) • Novo teste deve ser feito após primeira ingestão de proteína do leite materno • Até 48 h níveis de fenilalanina estarão elevados para o diagnóstico Tratamento • Deve começar ANTES do 1º mês de vida • Ingestão de preparados sintéticos com baixo teorde fenilalanina • Quantidade ajustada pelo nível de tolerância do paciente • Quanto mais precoce diagnóstico, menos efeitos no SNC CUIDADOS: não baixar demais os níveis de fenilalanina pois os danos neurológicos podem ser piores Excreção de compostos nitrogenados não-proteicos Principais compostos nitrogenados não-proteicos: • Ureia • Amônia • Creatinina • Ácido úrico Importância Hepática e Renal Renal: Ureia Principal forma de eliminação dos grupos amino Responde por mais de 90% dos componentes nitrogenados da urina 1 nitrogênio da AMÔNIA 1 nitrogênio do ASPARTATO Transaminação: Direcionamento dos grupos amino ao glutamato • Primeira etapa do catabolismo a.a.: - transferência do grupo alfa- amino ao alfa- cetoglutarato • Essa transferência produz: - 1 alfa- cetoácido (derivado do a.a. original) - 1 glutamato Desaminação oxidativa: Liberação do grupo amino. 1. Glutamato da transaminação 2. Oxidado e desaminado RESULTA 3. Alfa-cetoglutarato + Amônia livre Enzima: glutamato desidrogenase que usa NAD+ ou NADP+ como coenzima Ocorrem em fígado e rins AMÔNIA VIRA FONTE DE NITROGÊNIO NA SÍNTESE DE UREIA Glutamato: precursor imediato da amônia e do nitrogênio do aspartato Amônia: Desaminação oxidativa pela glutamato desidrogenase Aspartato: Transaminação do oxalacetato pela aspartato aminotransferase ✓ Carbono e Oxigênio: provenientes do CO2 Produzida no fígado e transportada pelo sangue até os rins para ser excretada. Reações do ciclo da Ureia Duas primeiras reações ocorrem na MITOCÔNDRIA do hepatócito Demais ocorrem no CITOSOL do hepatócito Formação do Carbamoil fosfato e Citrulina iniciam o ciclo Formação do Carbamoil fosfato: 1. Enzima carbamoil fosfato sintetase I utiliza 2 moléculas de ATP para produzir carbamoil fosfato. 2. A amônia (NH3) é obtida da desaminação oxidativa do glutamato. Formação da Citrulina: 1. Ornitina e citrulina: aminoácidos participantes do ciclo da ureia mas não são incorporados às proteínas celulares 2. Carbamoil libera ENERGIA do fosfato e catalisa a reação Ornitina - Citrulina Síntese Argininosuccinato: 1. Citrulina e Aspartato condensam-se 2. Grupo alfa-amino do aspartato fornece o segundo N para ureia 3. Formação estimulada pela clivagem do ATP em AMP e fosfato (3º e último ATP gasto no ciclo) Clivagem do Argininosuccinato: • Produz: ARGININA e FUMARATO • Fumarato produzido: entra em outras rotas metabólicas (ciclo de Krebs) Clivagem Arginina: • Enzima arginase cliva em Ornitina e Ureia • Somente o fígado consegue clivar arginina para liberar ureia (outros tecidos apenas produzem arginina) Destino da Ureia Difunde-se a do fígado para corrente sanguínea e excreção RENAL Parte da ureia difunde-se até intestino Urease bacteriana cliva ureia em CO2 e AMÔNIA Parte perdida nas fezes, parte reabsorvida pelo sangue. Incorporada na urina Regulação ciclo da Ureia Etapa LIMITANTE do ciclo de Ureia: N-ACETILGLUTAMATO é o ativador da carbamoil fosfato sintetase I Acelera produção de UREIA: Concentração N-acetilglutamato aumentada no fígado após ingestão de proteínas Amônia • Participa da formação da ureia no fígado • Níveis sanguíneos devem permanecer BAIXOS • Risco de intoxicação (hiperamonemia) Mecanismos metabólicos devem retirar o nitrogênio dos tecidos e leva-lo até o fígado para eliminação como UREIA Fontes de Amônia Metabolismo de muitos compostos produz amônia Liberação de amônia: Aminoácidos no fígado são desaminados (aminotransferase e glutamato desidrogenase) ✓ Rins formam amônia a partir da GLUTAMINA ✓ Enzima: glutaminase renal ✓ Amônia excretada na urina na forma de NH4+ ✓ Importante: equilíbrio ácido-básico (controle íons H+) ✓ Degradação bacteriana da ureia no intestino produz NH3 ✓ Reabsorvida no fígado pela veia porta ✓ Removida pelo fígado pela conversão quase completa em UREIA → rins → urina Creatinina Aminoácidos: precursores de compostos nitrogenados especializados Porfirinas: Compostos cíclicos que se ligam ao Fe2+ ou Fe3+ Hemeproteína da hemoglobina e mioglobina Histamina: Reações alérgicas, inflamatórias, secreção ácido gástrico, neurotransmissão Serotonina: Mucosa intestinal, plaquetas e SNC. Dor, comportamento, distúrbios afetivos Creatina • Composto de alta energia (fosforilada) • Doa grupo FOSFATO ao ADP para produzir ATP Energia contração muscular intensa Sintetizada a partir da GLICINA + ARGININA + grupo metil da S-adenosilmetionina Fosfocreatina (creatina fosfato): Depósito de fosfato de alta energia no músculo DEGRADAÇÃO DA CREATINA: Creatina e Fosfocreatina degradam-se formando CREATININA Creatinina na urina: • Estimativa da massa muscular • Se diminui massa muscular, diminui creatinina na urina • Lesão renal também diminui Insuficiência renal: rins não conseguem depurar 100% da creatinina. Ácido Úrico 1. Produto de degradação bases nitrogenadas nos seres humanos 2. Bases nitrogenadas: formam nucleotídeos Função dos Nucleotídeos • Transportadores na síntese de carboidratos, lipídios e proteínas • Componentes estruturais de coenzimas: CoA – FAD – NAD – NADP+ • Fornecem energia para célula (ATP) • Reguladores rotas do metabolismo- controlam enzimas • Bases Púricas (purinas): adenina e guanina • Bases Pirimídicas (pirimidinas): timina, citosina, uracil Degradação dos nucleotídeos com PURINAS Formação ÁCIDO ÚRICO 1. Grupo amino removido do AMP e GMP 2. Formação nucleosídeos Inosina e Guanosina 3. Inosina perde ribose forma hipoxantina → xantina 4. Guanosina perde ribose forma guanina 5. Guanina perde NH3 forma xantina 6. Xantina Oxidase: oxida xantina a ácido úrico Excesso de ácido úrico: Enzimas no metabolismo Proteínas catalisadoras que aumentam a velocidade das reações sem serem elas próprias alteradas neste processo. Dirigem todos os eventos metabólicos canalizando seletivamente substratos para rotas mais úteis de metabolismo. Cada enzima recebe dois nomes: →Primeiro nome curto (nome recomendado) Usado no dia-a-dia → Segundo é nome sistemático Usado na identificação da enzima, sem ambiguidade (pouco usado) Forma mais comum usa sufixo “ase” ligado ao substrato da reação: Substrato Enzima Glicose Glicosilase Ureia Urease Sacarose Sacarase Ou por ação realizada: *Lactato desidrogenase *Adenilato cliclase Algumas com nomes não relacionados com ação enzimática: Tripsina, Pepsina Enzimas são catalisadores proteicos que aumentam a velocidade de uma reação química e não consumidos durante a reação que catalisam. Sítio ativo: - Fenda especial - Contem aminoácidos cujas cadeias são complementares ao substrato (ligação química) - Liga-se ao substrato - Complexo ENZIMA-SUBSTRATO Eficiência catalítica Maioria das reações catalisadas por enzimas são eficientes 100x mais rápido que a reação SEM catalisador Cada molécula de enzima pode catalisar até 1000 moléculas de substrato em PRODUTO. Especificidade Enzimas são altamente específicas Catalisam apenas UM tipo de substratoCofatores Algumas enzimas se associam a cofatores não- proteicos para atividade enzimática Íons metálicos: Zn++ e Fe++ Coenzimas: NAD+ FAD+ Regulação Atividade enzimática regulada Enzimas ativadas ou inibidas para formação correta dos PRODUTOS Localização dentro da célula Encontram-se em organelas específicas Rotas bioquímicas separadas de acordo com local e substratos das reações Mitocôndrias: Oxidação ácidos graxos Lisossomo: Degradação macromoléculas complexas Citosol: Glicólise Núcleo: Síntese DNA e RNA Mecanismo das enzimas O mecanismo da ação enzimática pode ser visto em duas formas: 1- alterações de energia que ocorrem durante a reação 2- química do sítio ativo Alterações de energia que ocorrem durante reação: Energia de ativação: Energia necessária para reação entre REAGANTES e PRODUTOS (catalisado ou não) Barreira da reação química Enzimas REDUZEM a energia de ativação das reações Sítio ativo: atua como molde molecular que se liga ao substrato Estabilização do estado de transição “T” com aumento do intermediário REATIVO produzindo mais PRODUTOS Velocidade da reação Concentração do substrato – quanto maior mais rápida a reação Temperatura – com aumento, acelera velocidade da reação até um platô; depois desnatura enzima perdendo atividade pH- concentração de H+ influencia velocidade; pode desnaturar em ambiente oposto (ácido- básico) Classificação internacional Enzimas são classificadas de acordo com a reação que catalisam: Oxidorredutases: Promove transferência de elétrons (átomos de H) Reações de oxidação ou redução Transferases: Reações de transferência de grupos Hidrolases: Reações de hidrólise Quebram ligações por adição de H2O Liases: Adição de grupos às duplas ligações ou Formação de duplas ligações Isomerases: Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros Ligases: Formação de ligações C-C C-S C-O e C-N por reações de condensação pela quebra do ATP Enzimas de diagnóstico Indivíduos saudáveis possuem níveis plasmáticos de enzimas constantes. Alterações destes níveis podem sugerir lesão tecidual. • Lesão cardíaca: Aspartato aminotransferase (AST) fibras musculares esqueléticas e cardíacas, nos parênquimas hepático, pancreático e renal. Enfarto. Creatina quinase total e isoenzimas (CK) 1% da CK total em músculo esquelético e 45% em músculo cardíaco (melhor isoenzima CK-MB) Mioglobina liberada para a circulação precocemente após lesão isquêmica da fibra miocárdica. • Lesão Hepática • Anti – inflamatórios • Anti – hipertensivos • Organofosforados Metabolismo dos Lipídios e Lipoproteínas Conceito dos Lipídios Biomoléculas compostas por: ➢ Carbono (C) ➢ Hidrogênio (H) ➢ Oxigênio (O) Insolúveis em água Solúveis em solventes orgânicos: -álcool -benzina -éter -clorofórmio -acetona Distribuídos por todos os tecidos: -membranas celulares -células de gordura Grande variedade de formas estruturais: -hidrofóbicas -biossintetizadas a partir da Acetil-CoA Função dos lipídios ✓ Fonte energética ✓ Vitamínica ✓ Hormonal ✓ Estrutural ✓ Isolante térmico ✓ Proteção mecânica Classificação dos Lipídios BASEADA NA PRESENÇA OU NÃO DE ÁCIDOS GRAXOS NA COMPOSIÇÃO: ➢ Ácidos graxos ➢ Acilglicerois ➢ Fosfolipídios ➢ Esfingolipídios ➢ Ceras ➢ Esteroides ➢ Vitaminas A, D, E, K Ácidos Graxos ❑ São ácidos carboxílicos com cadeias hidrocarbonadas de 4 a 36 carbonos ❑ Função energética e estrutural ❑ Maioria são lineares Podem ser: -saturados (a) -insaturados (b) Ácido Graxo Saturado ➢ Não possuem duplas ligações ➢ Geralmente sólidos em temperatura ambiente ➢ Gorduras de origem animal Alimentos de origem animal: ➢ Carne ➢ Gema de ovo ➢ Leite integral e derivados Industrializados: ➢ Biscoitos ➢ Chocolates Ácido Graxo Insaturado ✓ Possuem uma ou mais duplas ligações: -monoinsaturados -poli-insaturados ✓ São líquidos a temperatura ambiente ✓ Dupla ligação de AG natural é sempre “cis” ✓ Óleos de origem vegetal ✓ Se tiver mais de 1 dupla ligação, estas são separadas por 3 carbonos Acilglicerois ✓ Moléculas compostas por grupamentos ACIL (ácidos graxos) (R-COO-) ligados ao GLICEROL ✓ Monoglicerídios ✓ Diglicerídios ✓ Triglicerídeos ✓ São os principais lipídios de reserva tanto animais quanto vegetais ✓ Moléculas mais calóricas do metabolismo celular ✓ Armazenados tecido adiposo -capacidade de absorver grandes quantidades de triglicerídeos da alimentação Fosfolipídios ✓ Uma molécula de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos (uma saturada outra insaturada), um grupo fosfato e uma molécula polar ligada a ele ✓ Formações em bicamadas formando vesículas ✓ ANFIPÁTICAS: cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica ✓ Na membrana: só atravessam moléculas por difusão ✓ Alta capacidade de regeneração e elasticidade Esfingolipídios ✓ Formados por: 1 molécula de ácido graxo de cadeia longa apolar 1 molécula esfingosina (aminoálcool cadeia longa) 1 cabeça polar alcoólica ➢ Classificados de acordo com grupo ligado à base esfingoide ➢ Comuns em tecido cerebral Ceras ✓ Ésteres de ácidos graxos ✓ Saturados e insaturados de cadeia longa (14 – 16 C) ✓ Álcoois de cadeias longas (16 – 34 C) ✓ Ponto de fusão mais alto que ácidos graxos Funções das Ceras: ▪ Folhas e frutos evitam perda de água e ataque microrganismos ▪ Glândulas da pele de vertebrados: proteger pelos e pele mantendo lubrificados e à prova d´água ▪ Pássaros secretam ceras nas glândulas do bico para manter penas repelentes à água ▪ Cera de ouvido: proteger de infecções Esteroides Estrutura básica de 17 átomos de carbono dispostos em quatro anéis ligados entre si: Estrutura química em comum: CICLO-PENTANO-PERIDRO-FENANTRENO Principal: COLESTEROL Colesterol ➢ Importante para estrutura das membranas biológicas ➢ Precursor na biossíntese de esteroides biologicamente ativos: -hormônios esteroides -ácidos e sais biliares ➢ Estrutura do corpo (células) ➢ Crescimento ➢ Reprodução ➢ Produção vitamina D ➢ Excesso pode ser fatal (aterosclerose) Fontes: • Carne • Frango • Peixes • Ovos • Manteiga • Leite integral • Sintetizado por quase todos tecidos humanos, responsável por 70% da produção de colesterol. • Fígado • Intestino • Córtex adrenal • Tecidos reprodutivos -ovários -testículos -placenta ESTERÓIS: 8 a 10 átomos no carbono 17 e 1 grupo hidroxila (OH) no carbono 3 2 formas: esterol e éster de colesterila ÉSTER DE COLESTERILA: colesterol esterificado – ácido graxo ligado ao carbono 3 Duas reações para produzir 3-hidroxi-3- metilglutaril CoA (HMG CoA) Regulaçao da síntese HMG CoA redutase: Enzima limitante da velocidade da síntese de colesterol • INIBIÇÃO RETROATIVA: colesterol inibidor da síntese da HMG CoA redutase • REGULAÇÃO HORMONAL: insulina (+) e glucagon (-) sobre HMG CoA redutase • INIBIÇÃO POR DROGAS: inibidores reversíveis para diminuir níveis de colesterol Degradação • Estrutura do anel do colesterol não pode ser metabolizada até CO2 e H2O • Anel esterol eliminado intacto do corpo: -conversão em ácidos biliares e excretados nas fezes -secreçãona bile que transporta-o ao intestino para ser eliminado Metabolismo dos Lipídios na dieta Ingestão diária de um adulto: 60 – 150 g • 90% triacilglicerol (triglicerídeo) Restante: • Colesterol • Ésteres de colesterila • Fosfolipídios • Ácidos-graxos livres Digestão • Principalmente no INTESTINO DELGADO • Ação conjunta de: *enzimas lipases pancreáticas- catalisam hidrólise de triglicerídios e fosfolipídios *enzima colesterol estearase- catalisa hidrólise de colesterol *bicarbonato de sódio e potássio- neutraliza pH intestinal *sais biliares- emulsionam sais de ácidos graxos e lipídios não hidrolisados Absorção mucosa intestinal Produtos primários da degradação dos lipídios da dieta no jejuno: • Ácidos graxos livres • Colesterol livre • 2-monoacilglicerol Sob ação dos sais biliares FORMAÇÃO MICELAS MISTAS Conjunto de lipídios anfipáticos que agrupam com grupos hidrofóbicos no interior e hidrofílicos no exterior Ficam solúveis em água Ressíntese triaglicerol e ésteres de colesterila Ácidos graxos convertidos em sua forma ativada pela acil CoA sintase graxa (tioquinase) Ajuda converter 2-monoacilglicerois “livres” em triacilglicerois 2-monoacilglicerois + 2 acil CoA graxa = triacilglicerol + 2 CoA Secreção da mucosa intestinal Triacilglicerois e ésteres de colesterila recém sintetizados são muito hidrofóbicos e se agregam em ambiente aquoso (dentro célula mucosa intestinal). Precisam ser agrupados em gotas de lipídio rodeadas por camada delgada de proteína, fosfolipídio e colesterol não-esterificado (livre) → QUILOMICRAS Função camada de fosfolipídios: estabilizar a partícula e aumentar a solubilidade Quilomicras liberadas das células da mucosa intestinal para os vasos linfáticos do intestino delgado → pela linfa chega ao canal torácico → veia subclávia esquerda → CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA Uso dos lipídios da dieta pelos tecidos • O triacilglicerol das quilomicras é degradado principalmente pelo músculo esquelético e tecido adiposo • Outros órgãos que degradam: coração, pulmão, rim e fígado • Enzima lipase lipoprotéica degrada triglicerídeos a: ácidos graxos livres + glicerol Destino dos ÁCIDOS GRAXOS livres: *Entrar diretamente nas células musculares ou adipócitos adjacentes *Ser transportado no sangue associado à albumina sérica até ser captado por alguma célula GRANDE PARTE DAS CÉLULAS OXIDAM ÁCIDOS GRAXOS PARA PRODUZIR ENERGIA Destino do GLICEROL livre: *usado quase exclusivamente pelo fígado *produz gliceraldeído 3-fosfato *participante da glicólise e da gliconeogênese Metabolismo dos ácidos graxos e triacilglicerol • Ácidos graxos livres seguem uma rota desde a origem até o local de consumo (tecidos) • Também são precursores de outros compostos (glicolipídios, fosfolipídios, esfingolipídios, prostaglandinas e ésteres de colesterila) • Ácidos graxos esterificados na forma de triacilglicerois são as PRINCIPAIS RESERVAS ENERGÉTICAS do corpo. Mobilização das gorduras armazenadas e oxidação dos ácidos graxos ÁCIDOS GRAXOS NO TECIDO ADIPOSO • Oxidação completa dos AG até CO2 e H2O é de 9 kcal/g (carboidrato e proteína produz 4 kcal/g) • Duas fases principais para uso dos AG como fonte energética: - Liberação dos ácidos graxos a partir dos triacilglicerois - Beta-oxidação dos ácidos graxos Liberação dos ácidos graxos Triacilglicerol Lipases: Removem Ácidos graxos Transportados com albumina para os tecidos Entrada na célula para ser OXIDADO e fornecer ENERGIA Beta oxidação dos ácidos graxos 1- Ácido graxo (acil) entra na célula e é convertido no derivado CoA no citosol 2- AG deve passar para a matriz mitocondrial para ser BETA-OXIDADO 3- Lançadeira de Carnitina: transportador leva grupo acil do citosol à matriz mitocondrial 4- Na matriz o AG poderá ser OXIDADO para produzir energia Reações de beta-oxidação: - Sequência de 4 reações que liberam Acil CoA e Acetil CoA 1 oxidaçao, produz FADH2 2- hidratação 3- oxidaçãio Produz NADH 4- Clivagem Tiolítica Produção de energia por oxidação – ácidos graxos A beta-oxidação produz muita energia (exemplo palmitoil CoA) De palmitoil CoA a 8 acetil CoA ATP formados 7 NADH, cada um fornece 3 ATP oxidado na cadeia de transporte de elétrons 21 7 FADH2 cada um fornece 2 ATP oxidado na cadeia de transporte de elétrons 14 Dos 8 acetil CoA Cada Acetil CoA fornece 12 ATP quando convertido em CO2 e H2O no Ciclo de Krebs 96 Corpos cetônicos: um combustível alternativo para as células • Mitocôndrias hepáticas desviam o excesso de acetil CoA para os corpos cetônicos: -acetoacetato -3-hidroxibutirato -acetona • Transportados no sangue aos tecidos periféricos sendo reconvertidos em acetil CoA e oxidados pelo ciclo de Krebs Importante fonte de energia para tecidos periféricos: - São solúveis em solução aquosa - Não precisam de transportadores como albumina ou lipoproteínas - São produzidos no fígado sempre que a quantidade de acetil CoA é elevada Lipoproteínas plasmáticas SISTEMA DE ENTREGA DE LIPÍDIOS EM SERES HUMANOS NÃO É PERFEITO PERMITE DEPOSIÇÃO GRADUAL DE LIPÍDIOS - COLESTEROL O acúmulo de gorduras pode levar a aterosclerose • Trombose • Isquemia • Infarto COMPLEXOS MOLECULARES DE LIPÍDIOS E PROTEÍNAS ESPECÍFICAS: APOLIPOPROTEÍNAS • Contém: colesterol, fosfolipídios, apolipoproteínas e triglicerídios • Constante síntese, degradação e remoção do plasma FUNÇÃO: • *manter os lipídios solúveis à medida que os transportam pelo plasma • *fornecer mecanismo eficiente para entregar conteúdo lipídico aos tecidos Apolipoproteínas • Associadas às partículas de lipoproteínas • FUNÇÕES: -componente estrutural da partícula -fornecer sítios de reconhecimento para receptores -servir como ativadoras ou coenzimas para enzimas do metabolismo das lipoproteínas Diferenças nas densidades: Quilomicron: • Partículas de lipoproteína de menor densidade e maior tamanho • Maior % de lipídio e menor % de proteína Sintetizados na mucosa intestinal (digestão lipídios) Destino dos Quilomicrons: VLDL: • Very low density lipoprotein • Mais denso que quilomicrons • Rica em triglicerídeos • Origem hepática • Transporta lipídios para • outros tecidos LDL: • Low density lipoprotein • Mais denso que VLDL • Rica em colesterol Fonte de colesterol para os tecidos HDL • High density lipoprotein • Menor volume e maior densidade • Rico em proteínas • Removem colesterol dos tecidos para o fígado Nível de ColesterolVitaminas e funções metabólicas Nutrientes Constituintes dos alimentos necessários para manter funções corporais normais Fornecem energia e moléculas essenciais que não podem ser sintetizadas pelo organismo • Aminoácidos • Ácidos Graxos • Minerais • Vitaminas Vitaminas Compostos orgânicos necessários para funções celulares específicas. Não são sintetizadas pelos humanos, devendo ser obtidas da dieta. Em quantidades certas mantem a saúde e previnem doenças crônicas. Classificadas de acordo com a solubilidade e funções no metabolismo. Hidrossolúveis Vitamina C ➢ Ácido Ascórbico ➢ Coenzima reações de hidroxilação ➢ “megadoses” curam resfriado? ➢ Ação antioxidante FONTES: frutas cítricas, batata, tomates, vegetais verdes ➢ Deficiência: Pode resultar na doença escorbuto -gengivas doloridas/ esponjosas -dentes frouxos -vasos sanguíneos frágeis -articulações edemaciadas -anemia ➢ Causas: deficiência na hidroxilação do colágeno resultando em tecido conjuntivo defeituoso Prevenção Doença Crônica: • Antioxidante (junto com Vit E e beta- caroteno) • Ação protetora reduz doença arterial coronária e cânceres • Mecanismos: inativam radicais livres tóxicos do oxigênio Radicais livres: Danificam membranas lipídicas Danificam proteína s Danificam DNA celular Doença cardíaca e pulmonar Câncer Envelhecimento Oxigênio: Produtos do metabolismo Exposição luz solar Ozônio Tabaco Poluentes ambientais Vitamina B ➢ Tiamina ➢ Pirofosfato de tiamina- TPP (forma ativa) ➢ Coenzima na descarboxilação oxidativa de alfa-cetoácidos Fontes de Tiamina: carne de porco, cereais integrais e legumes Indicações Clínicas: a falta diminui produção de ATP pela descarboxilação oxidativa do piruvato -importante para o SNC Beribéri: Crianças: • Síndrome por falta de Tiamina • Taquicardia • Vômitos • Convulsões • Morte Adultos • Pele seca • Irritabilidade • Paralisia progressiva Vitamina B2 ➢ Riboflavina ➢ Formas biologicamente ativas: -flavina mononucleotídeo (FMN) -flavina adenina dinucleotídeo (FAD) Fontes de Riboflavina: Leite, ovos, fígado, vegetais de folhas verdes Deficiência de Riboflavina -Não está associada a nenhuma doença -dermatite -queilose (fissuras canto da boca) -glossite (língua lisa e vermelha) ➢ Niacina (ácido nicotínico) Formas de coenzimas ativas: -nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) -nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP+) Fontes de Niacina: Grãos não refinados, cereais, leite, carne (fígado) Vitamina B3 Deficiência de Niacina: -Pelagra: doença que acomete pele, TGI e SNC (dermatite, diarreia, demência) Biotina ➢ Coenzima nas reações de carboxilação ➢ Transportador de dióxido de carbono (CO2) ativado Fontes de Biotina Quase todos os alimentos Fígado Leite Gema de ovo Deficiência de Biotina: -dificilmente ocorre -muitas fontes alimentares -caso ocorra: dermatite, glossite, perda apetite, náusea Ácido Pantotênico ➢ Componente da Coenzima A ➢ Função CoA: transferência de grupos acil Fontes: -ovos -fígado -leveduras Deficiência: -não definida Ácido Fólico ➢ Folato ➢ Importante no metabolismo dos compostos de um carbono ➢ Biossíntese de purinas ➢ Biossíntese de timina (pirimidina) Fontes de ácido fólico - vegetais folhas verdes, fígado, cereais integrais Estrutura: -anel pterina -ácido p-aminobenzóico (PABA) -ácido glutâmico Forma ativa: Ácido tetraidrofólico (THF) Função do Ácido Fólico: -O tetraidrofolato (THF) recebe unidades de um carbono de doadores serina, glicina e histidina -Transfere-os para intermediários na síntese de aminoácidos Deficiência de ácido fólico → Alterações na síntese de DNA -Atraso no crescimento -Anemia megaloblástica -Importante no desenvolvimento tubo neural em fetos Vitamina B12 ➢ Cobalamina Necessária em 2 reações essenciais: - Síntese metionina - Isomerização metilmalonil CoA (degradação ácidos graxos) Estrutura da Cobalamina ➢ Anéis pirrol ligados ao Cobalto central ➢ Co mantido no centro pelas 4 ligações com N ➢ Mais 1 ligação com o N do dimetilbenzimidazol ➢ Última ligação (6ª): define forma da coenzima Metilcobalamina-Cianocobalamina- 5’deoxiadenosilcobalamina Fontes de Cobalamina -não está em vegetais -sintetizada por microrganismos (flora intestinal) -fígado -leite integral -ovos -ostras -camarão -carne de porco -carne de frango Anemia Perniciosa - Deficiência em que não há absorção da Vit B12 - Destruição autoimune de células parietais gástricas que produzem o FATOR INTRÍNSECO ➢ Fator Intrínseco: carrega a Vit B12 pelo intestino até as células mucosas do íleo ➢ Anemias e distúrbios neurológicos Vitamina B6 ➢ Derivados da piridina: piridoxina, piridoxal e piridoxamina ➢ Servem de precursor da coenzima ativa PIRIDOXAL FOSFATO (catalisar reações que formam aminoácidos) -transaminação -desaminação -descarboxilação -condensação Fontes: -trigo -milho -gema de ovo -fígado -carne vermelha Deficiência: - Rara - Mais comum em recém-nascidos: *leite em pó pobre de Vit B6 *mãe alcoolista Lipossolúveis Vitamina A ➢ Retinol ➢ Retinoides: família de moléculas relacionadas ao retinol, essenciais para: -visão -reprodução -crescimento -manutenção tecidos epiteliais ESTRUTURA: moléculas biologicamente ativas BETA-CAROTENO ▪ Presente nos vegetais ▪ Clivado oxidativamente no intestino → Retinal ▪ Precursor retinoides RETINOL ▪ Álcool primário contendo anel beta- ionona e cadeia lateral insaturada ▪ Encontrado nos tecidos como ÉSTER DE RETINILA RETINAL ▪ Aldeído derivado da oxidação do retinol ▪ Rápida conversão Retinal – Retinol – Retinal - ... ÁCIDO RETINÓICO ▪ Derivado da oxidação do retinal ▪ Não pode ser reduzido (não produz retinal/retinol) Absorção e Transporte - Ésteres de retinila hidrolisados mucosa intestinal - Libera retinol e ácidos graxos livres - Retinol re-esterificado em ácido graxo - Secretado como quilomicras sistema linfático Armazenamento e transporte - Armazenados no fígado - Quando necessário RETINOL liberado do fígado e transportado aos tecidos pela PROTEÍNA PLASMÁTICA DE LIGAÇÃO AO RETINOL (PLR) FUNÇÕES - Ciclo visual: componente dos pigmentos visuais dos cones e bastonetes - Ativados pela luz produzem reações fotoquímicas - Ativas impulsos nervosos pelo nervo óptico 1. Rodopsina: pigmento visual dos bastonetes 2. Luz libera transretinal e opsina 3. Impulso nervo óptico Crescimento: - A falta leva a perda do apetite por queratinização papilas gustativas - Crescimento ósseo mais lento do que SNC (lesão) Reprodução: - Retinol e Retinal essenciais na espermatogênese - Evitam reabsorção fetal na mulher Manutenção células epiteliais - Formação tecidos epiteliais e secreção mucosa Fontes de Vitamina A Vitamina A pré-formada: ▪ Fígado ▪ Rim ▪ Manteiga ▪ Gema de ovo Ricos em carotenos, precursores Vitamina A: ▪ Vegetais amarelos ▪ Vegetais verde-escuro ▪ Frutas Deficiência dietética - Pode produzir cegueira noturna - Dificuldade em enxergar na luz crepuscular - Falta prolongada: perda visual irreversível - Xeroftalmia: deficiência severa - Ressecamentoconjuntiva e córnea - Ulceração da córnea - Cegueira - Países em desenvolvimento Prevenção de Doenças Crônicas - Populações com dietas ricas em betacarotenos tem menor incidência de doença cardíaca, pulmonar e câncer de pele - Menor risco de catarata - Menos degeneração da mácula Toxicidade dos retinoides - Excesso de Vit A: hipervitaminose A *Pele seca e pruriginosa *fígado aumentado (risco cirrose) *aumento pressão intracraniana *malformação congênita em fetos Vitamina D ➢ Grupo de esteróis com função tipo hormonal ➢ Molécula ativa: 1,25-diidroxicolecalciferol (1,25-diOH D3) ➢ Interage com DNA no núcleo das células estimulando/reprimindo expressão genética ➢ Regulam níveis plasmáticos de Cálcio e Fósforo Fontes: Vegetais, tecidos animais. Diferença das estruturas: presença ligação dupla e grupo metila no ergocalciferol ➢ Precursor endógeno da Vitamina: ➢ 7-Deidrocolesterol ➢ Convertido em colecalciferol na derme e epiderme sob ação da LUZ SOLAR FUNÇÃO: Forma ativa: 1,25-diOH D3 -manter níveis plasmáticos de Cálcio -captação crescente de cálcio no intestino -minimizar perda de cálcio no rim -estimular reabsorção óssea do cálcio Efeito sobre intestino • Vitamina D3 ativa entra na célula intestinal • Liga-se receptor no citosol • Migram ao núcleo • Interage com DNA celular • Síntese proteínas específicas de ligação ao Ca++ • Aumento captação de Cálcio Efeito sobre os ossos • Vitamina D3 estimula mobilização de cálcio e fosfato dos ossos • Precisa de hormônio da paratireoide (PTH) • PTH: retira Ca++ do osso para corrente sanguínea Indicações Clínicas • Falta de Vitamina D causa desmineralização óssea levando ao raquitismo e osteomalácia: • Raquitismo: em crianças ossos moles e dobráveis • Osteomalácia: em adultos aumento da susceptibilidade a fraturas • Lactentes e idosos: grupos mais propensos • Locais com menos exposição ao sol (hemisfério norte) tendem a ter mais casos de hipovitaminose D Vitamina K Principal função: Modificação de vários fatores de coagulação do sangue servindo como coenzima I I, V I I, I X e X Fator inativado Fator ativado (a) Essencial para formação dos fatores II, VII, IX e X Oxidação da Vit K: necessária para catalisação da formação dos fatores Redução da Vit K: recoloca a vitamina no ciclo Fontes de Vitamina K: • Alface • Couve-flor • Espinafre • Gema de ovo • Fígado • Bactérias intestinais também produzem Indicações Clínicas • Difícil haver deficiência • Antibióticos e idosos: menores quantidades de bactérias na flora intestinal pode levar a hipoprotrombinemia (tendência a sangramento) • Tratamento: suplementação de vitamina K Vitamina E • Tocoferóis de ocorrência natural (8) • Alfa-tocoferol: mais ativo • Função: antioxidante • Previne oxidação não-enzimática de componentes celulares pelos oxigênio molecular e radicais livres FONTES: • Óleos vegetais • Fígado • Ovos DEFICIÊNCIA • Restrita a bebês prematuros • Em adultos: associada à mal absorção de lipídios Indicação Clínica: • Proteger contra desenvolvimento de doença cardíaca • Ação antioxidante pode prevenir oxidação de LDL (LDL oxidado promove doença cardíaca) • Agindo junto com Vitamina C e betacaroteno ajudar retardar aparecimento de catarata
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