METABOLISMO -visão geral

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METABOLISMO
Metabolismo é o termo empregado para descrever a interconversão (conversões recíprocas) dos compostos químicos presentes no organismo, as vias percorridas pelas moléculas individualmente, suas interrelações e os mecanismos que regulam o fluxo de metabólitos
através dessas vias.
(1) Vias anabólicas, envolve a síntese de compostos maiores e mais complexos a partir de precursores menores - por exemplo, a síntese de proteínas a partir de aminoácidos e a síntese de reservas de triacilgliceróis e glicogênio. As vias anabólicas são endotérmicas. ( absorvem energia).
(2) Vias catabólicas - quebra de moléculas grandes, envolvendo reações oxidativas; elas são exotérmicas (liberam energia), produtoras de equivalentes redutores e ATP, principalmente pela cadeia respiratória. 
Vias Catabólicas: Propósito de capturar a energia química, obtida da degradação de moléculas combustíveis ricas em energia, formando trifosfato de adenosina (ATP). O catabolismo também permite que moléculas da dieta (ou moléculas nutrientes armazenadas nas células) sejam convertidas em blocos constitutivos necessários para a síntese de moléculas complexas.
1. Hidrólise de moléculas complexas. No primeiro estágio, moléculas complexas são quebradas em seus blocos constitutivos. Por exemplo, proteínas são degradadas em aminoácidos, polissacarídeos em monossacarídeos e triacilgliceróis em ácidos graxos livres e glicerol.
2. Conversão dos blocos constitutivos em intermediários mais simples.
No segundo estágio, esses blocos constitutivos diversos são posteriormente degradados em acetil-coenzima A (CoA) e em uma pequena variedade de moléculas simples. Parte da energia é capturada como ATP, porém essa quantidade é pequena se comparada com a energia produzida durante o terceiro estágio do catabolismo.
3. Oxidação da acetil-CoA. O ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos
tricarboxílicos (CAT) é a via final comum da oxidação de moléculas combustíveis, que produzem acetil-CoA. A oxidação de acetil-CoA gera grandes quantidades de ATP via fosforilação oxidativa, à medida que os elétrons fluem do NADH e do FADH2 para o oxigênio.
Vias anabólicas: As reações anabólicas reúnem moléculas pequenas, como aminoácidos, para formar moléculas complexas, como as proteínas. As reações anabólicas são endergônicas, isto é, necessitam de energia, via de regra, fornecida pela quebra de ATP, dando difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico (Pi). 
Com freqüência, as reações anabólicas envolvem reduções químicas em que o poder redutor é, geralmente, fornecido pelo doador de elétrons NADPH. Observe que o catabolismo é um processo convergente, ou seja, uma ampla variedade de moléculas é transformada em poucos produtos finais. 
Em contraste, o anabolismo é um processo divergente, no qual poucos precursores biossintéticos formam uma ampla variedade de produtos poliméricos ou complexos.
(3) Vias anfibólicas, que ocorrem no “cruzamento” do metabolismo, atuando como pontos de união entre as vias anabólicas e catabólicas; por exemplo, o ciclo do ácido cítrico
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA:
 Série de reações de quebra de açúcar para obter energia sem a utilização de O2. Podemos citar dois exemplos clássicos dessa forma de respiração celular: a fermentação e a glicólise.
A respiração anaeróbica acontece sempre no citoplasma das células e não é uma forma muito eficaz de gerar ATP. Isso porque, no final do processo, a energia gerada é bem pouca — mais especificamente, um mol de glicose vai gerar somente dois mols de ATP
RESPIRAÇÃO AERÓBICA:
É mais complexo e eficiente, e utiliza o oxigênio como um dos principais componentes nas reações de obtenção de energia.
Isso pode ser observado com facilidade na fase de fosforilação oxidativa, o processo que acontece nas mitocôndrias das células e usa um dos produtos da glicólise — o piruvato. Essa forma de obtenção de energia gera trinta e seis mols de ATP com apenas um mol de glicose.
“Energia Livre”- quantidade de energia liberada pela oxidação completa de um alimento é chamada energia livre da oxidação dos alimentos (símbolo ΔG).
ATP – “Moeda de energia” 
A energia derivada da oxidação dos carboidratos, proteínas e das gorduras é usada para converter o disfosfato de adenosina (ADP) em ATP.
Consumido por: 
Transpote ativo ds moléculas através das membranas;
(2) contração dos músculos e desempenho do trabalho mecânico;
(3) diversas reações sintéticas que criam hormônios, membranas celulares e muitas outras moléculas essenciais do organismo; 
(4) condução de impulsos nervosos; 
(5) divisão celular e crescimento; e 
(6) muitas outras funções fisiológicas que são necessárias para manter e propagar a vida.
O metabolismo normal inclui a adaptação aos períodos de jejum, fome e exercício, bem como à gravidez e à lactação.
A ocorrência de anormalidades no metabolismo pode resultar de *deficiência nutricional, de *deficiências enzimáticas, da *secreção anormal de hormônios ou de *ações de fármacos e toxinas.
Um ser humano adulto de 70 kg requer cerca de 8 a 12 MJ (1.920-2.900 kcal) de combustíveis metabólicos por dia, dependendo da atividade física.
Crianças e animais em crescimento possuem necessidades proporcionalmente maiores devido ao custo energético do crescimento.
Necessidade energéticas: 
 Carboidratos (40-60%)
 Lipídeos (principalmente triacilglicerol, 30-40%) 
Proteínas (10-15%), assim como no álcool.
A mistura de carboidratos, lipídeos e
proteínas que estão sendo oxidados varia conforme o estado do indivíduo – alimentado ou jejum –, bem como de acordo com a duração e a intensidade do trabalho físico.
Atividade física média aumenta a taxa metabólica apenas em cerca de 40 a 50% acima da taxa metabólica basal ou em repouso.
O consumo excessivo de combustíveis metabólicos irá formar reservas de carboidratos 
Glicogênio no fígado e no músculo), 
Lipídeos (triacilglicerol no tecido adiposo) 
E proteínas, para uso no intervalo de tempo em que não há consumo de alimentos.
Ingestão de combustíveis metabólicos
Gasto Energético
Triglicerídeos- Tecido Adiposo
OBESIDADE – acumulo de gordura
Ingestão de combustíveis metabólicos
Gasto Energético
Reserva insignificante de gordura
TURNOVER PROTEICO: iram surgir carboidratos e aminoácido que serão utilizados no metabolismo energético ao invés de ser usado na síntese de proteínas para reposição.
EMAGRECIMENTO
Perda muscular
Morte
Quando alimenta-se o corpo possui uma grande disponibilidade de carboidratos. Para maioria dos tecidos, a fonte metabólica é a glicose
 Armazenada para a utilização desta no período de jejum – pelo sistema nervoso e pelas hemácias.
 Outros tecidos que podem utilizar outra fonte: músculos e fígado que oxidam ácidos graxos.
Oxidação: Perda de elétrons – aumento do NOX
Ciclo de Krebs
Síntese
Músculos e outros tecidos
 Glicogênio: polissacarídeo(C6H10O5)n formado a partir de moléculas de glicose, utilizado como reserva energética e abundante nas células hepáticas e musculares.
Esgotam-se
Aminoácidos (do turnover) são usados na glicogênese (síntese de glicogênio a partir de carboidratos mais simples).
INSULINA E GLUCAGON
Controlam
Formação e a utilização das reservas de triacilgliceróis e de
glicogênio
Grau com que os tecidos captam e oxidam a glicose
Diabetes melito, há comprometimento na síntese e na secreção de insulina, quanto na redução da sensibilidade dos tecidos à ação da insulina
Glicose - carboidrato:
Glicose
Piruvado
Acetil-CoA
Tecidos Aeróbicos (glicose é metabolizada para “entrar” no ciclo).
Ciclo de Krebs
Oxidação Completa de CO2 e H2O
Formação de ATP
Fosforilação Oxidativa
Também pode ser anaeróbico (sem O2)
Produz lactato
Glicose e seus metabólitos também participam em outros processos
Síntese do polímero de armazenamento, o glicogênio, no músculo esquelético e no fígado
Via das pentoses-fosfato, uma parte alternativa da via glicolítica
FONTE:
 fonte de equivalentes redutores (NADPH) para a síntese de ácidos graxos
 fonte de ribose para a síntese de nucleotídeos e ácidosnucléicos
Os intermediários trioses-fosfato na glicólise originam a porção glicerol dos triacilgliceróis. 
O piruvato e os intermediários do ciclo do ácido cítrico fornecem os esqueletos de carbono para a síntese dos aminoácidos não essenciais ou dispensáveis
Acetil-CoA é o precursor dos ácidos graxos e do colesterol e de todos os hormônios esteroides sintetizados no corpo.
 A gliconeogênese é o processo de síntese da glicose a partir de precursores não carboidratos, como lactato, aminoácidos e glicerol.
Ácidos Graxos :
Síntese de novo a partir da acetil-CoA derivada dos carboidratos ou dos aminoácidos.
Lipídeos da alimentação
Podem ser oxidados à acetil-CoA (β-oxidação) ou esterificados com glicerol, formando triacilglicerol (gordura) como principal reserva de energia.
Importantes combustíveis durante o jejum prolongado e a inanição.
Síntese
Acetacetato e 3-hidroxibutirato
Aminoácidos:
Importantes para síntese de proteínas.
Alguns precisam ser supridos na alimentação (os aminoácidos essenciais ou indispensáveis), uma vez que não podem ser sintetizados pelo organismo.
Também podem ser formados a partir de intermediários metabólicos por transaminação, utilizando o grupamento amino de outros aminoácidos
Origem dos esqueletos de carbono que permanecem após a Transaminação:
(1)
(2) Síntese de glicose
(3)
Em nível de tecidos e órgãos:
Aminoácidos resultantes da digestão das proteínas da dieta
Glicose proveniente da digestão dos carboidratos.
São absorvidos pela veia porta do fígado
Fígado: regula a concentração sanguínea da glicose e do aminoácido
Entre as refeições, o fígado atua para manter o nível da glicemia a partir da degradação do glicogênio (glicogenólise)
Se a glicose estiver em quantidades superiores as necessidades imediatas
Regulação: usar a glicose para síntese de glicogênio – Glicogênese ou de ácidos graxos - Lipogênese
REFEIÇÃO
JEJUM
Fígado + Rim: convertem os metabólitos não carboidratos, como lactato, glicerol e aminoácidos, em glicose (gliconeogênese) 
A manutenção de uma concentração sanguínea adequada de glicose é essencial para os tecidos em que ela é o principal combustível (o encéfalo) ou o único combustível (as hemácias).
O fígado também sintetiza as principais proteínas plasmáticas (p. ex., albumina) e desamina os aminoácidos que estão acima das necessidades, produzindo uréia, que é transportada até o rim e excretada.
Músculo Esquelético
Glicose
Fonte de energia
Modo Aeróbido: formando CO2
Modo Anaeróbico: formando lactato
Armazena como subtrato energético o glicogênio. Para uso durante a contração muscular e sintetiza proteína muscular a partir dos aminoácidos plasmáticos.
Reserva de proteínas - que pode servi para suprir aminoácidos para a gliconeogênese em caso de inanição (fraqueza, falta de alimentos)
 Lipídeos:
São os triglicerídeo que são hidrolisados (molécula de água quebra uma ligação química) em monoglicerídeos e ácidos graxos no intestino, sendo , então, reesterificados na mucosa intestinal
Na muco intestinal:
1º empacotados com proteínas 2º secretados no sistema linfático 3º depois na corrente sanguínea, como QUILOMICRONS, a maior das lipoproteínas plasmática.
 Os quilomícrons também contêm outros nutrientes lipossolúveis, incluindo
as vitaminas A, D, E e K
Os triglicerideos não são absorvidos pelo intestino delgado e captado pelo figado como a glicose e os animoácidos, são metabolizados pelos tecidos que apresentam:
LIPASE PROTEÍCA (a enzima que hidrolisa o triacilglicerol, liberando ácidos graxos,
Absorvida pelos lipídeos teciduais
Oxidada como substrato energético
São depurados (purificados/limpos) pelo fígado
Ácidos Graxos 
Alimentação
Lipogênese: converte açúcares – carboidrato- simples em ácidos graxos e sintetiza triglicerídeos através da reação de ácidos graxos com glicerol, no tecido adiposo e no fígado.
Triglicerídeo no Tecido Adiposo
Reserva de substrato energético
Lipólise (hidrolisado)
LIBERADOS NA CIRCULAÇÃO
Substrato para GLICONEOGÊNESE
Transportados ligados na Albumina Sérica
São captados pela maioria dos tecidos (mas não pelo encéfalo nem pelas hemácias) e esterificados a triacilgliceróis. Será armazenado ou oxidado como substratos energéticos.
No fígado, o triacilglicerol recém-sin-
tetizado e o triacilglicerol dos remanescentes de quilomícrons são secretados na circulação na lipoproteína de densidade muito baixa (VLDL).
Esse triglicerídeos tem um destino semelhante aos remanescentes dos quilomícrons
A oxidação parcial de ácidos graxos no fígado leva à produção de corpos
cetônicos (cetogênese). 
Exportados para os tecidos extra-hepáticos, onde fornecem energia durante o jejum prolongado e a inanição.
Em nível subcelular:
Mitocôndria tem um papel central para o metabolismo de aminoácidos, lipídeos e carboidratos
Ela contém as enzimas do ciclo do ácido cítrico, da b-oxidação dos ácidos graxos e da cetogênese, assim como as da cadeia
respiratória e a ATP-sintase.
A glicólise, a via das pentoses-fosfato e a síntese dos ácidos graxos ocorrem no citosol.
Na gliconeogênese, substratos como o lactato e o piruvato, que são formados no citosol, entram na mitocôndria para produzir oxalacetato
como precursor para a síntese de glicose no citosol.
As membranas do retículo endoplasmático contêm o sistema enzimático para a síntese de triacilgliceróis, e os ribossomos são responsáveis pela síntese proteica.