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1 INTRODUÇÃO A glicose ocupa posição central no metabolismo de plantas, animais e muitos microrganismos. Ela é relativamente rica em energia potencial. Por meio do armazenamento da glicose na forma de polímero de alta massa molecular, como o amido e o glicogênio, a célula pode estocar grandes quantidades de unidades de hexose, enquanto mantém a osmolaridade citosólica relativamente baixa. Quando a demanda de energia aumenta, a glicose pode ser liberada desses polímeros de armazenamento intracelulares e utilizada para produzir ATP de maneira aeróbia ou anaeróbia. Ela pode ser usada de 4 principais formas: 1. Na síntese de polissacarídeos complexos direcionados ao espaço extracelular; 2. Ser armazenada nas células (como polissacarídeo ou como sacarose); 3. Ser oxidada a compostos de três átomos de carbonos (piruvato) por meio da glicólise, para fornecer ATP e intermediários metabólicos; 4. Ser oxidada pela via das pentoses-fosfato (fosfogliconato) produzindo ribose-5-fosfato para a síntese de ácidos nucleicos e NADPH para processos biossintéticos redutores. As células não fotossintéticas produzem glicose a partir de precursores simples com três ou quatro átomos de carbono pelo processo de gliconeogênese, que reverte a glicólise em uma via que utiliza muitas enzimas glicolíticas. GLICÓLISE É dividida em duas fases, a de preparação e a de pagamento. FASE DE PREPARAÇÃO Na primeira fase a glicose é fosforilada nos carbonos 1 e 6, ou seja, foram consumidos dois ATPs que deixaram um grupo fosfato na glicose, virando a frutose-1,6-bifosfato. Essa molécula vai ser quebrada em duas cadeia com 3 carbonos, a di-hidroxiacetona- fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato. Depois de ter sido quebrada, a di-hidroxiacetona-fosfato é isomerizada em um gliceraldeído-3-fosfato. No fim, o que aconteceu nessa fase foi a fosforilação da glicose, que consumiu 2 ATPs, e a quebra da molécula fosforilada em 2 moléculas de gliceraldeído- 3-fosfato. FASE DE PAGAMENTO Nessa fase ocorre o ganho de energia das moléculas. Ou seja, os dois gliceraldeído-3-fosfato são fosforilados de novo, só que não por ATP e sim por fosfatos inorgânicos, formando o 1,3-bifosfoglicerato. Quando as duas moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são convertidas em 2 piruvatos ocorre a liberação de energia, essa energia se direciona para 4 ADPs, que são fosforilados e geram 4 ATP, e ocorre a transferência de íons hidreto para dois NAD+, que viram 2 NADH. Como na fase preparatória foram consumidos 2 ATPs, o saldo final da glicólise por molécula de glicose que entra no ciclo é: • 2 Piruvatos. • 2 ATPs. • 2 NADH. PRINCIPAIS DESTINOS DO PIRUVATO O piruvato depois de formado na glicose ainda vai possuir 3 destinos principais. 1. Em organismos aeróbios a glicólise é só a primeira etapa de geração de energia. O piruvato vai ser oxidado, perdendo o CO2 e virando o acetil. O acetil vai ser oxidado no ciclo do ácido cítrico, os elétrons vão ser transferidos a O2 para formar H2O. Essa transferência de energia impulsiona a formação de ATP na mitocôndria. 2. Pode ser reduzido a lactato na fermentação lática, principalmente durante contração excessiva nos músculos esqueléticos. Para que aconteça a glicose e gere energia nesse musculo que estão trabalhando em hipóxia, necessita de NAD+, porém 2 só há NADH. Então o piruvato é reduzido a lactato, o lactato recebe o H- do NADH e libera o NAD+ para que aconteça a geração de energia. 3. O piruvato é convertido, em hipóxia ou condições anaeróbias, em etanol e CO2, um processo chamado de fermentação alcoólica. Além desses destinos catabólicos, o piruvato pode ter destinos anabólicos, que é a participação na síntese da alanina ou na síntese de ácidos graxos. Sob condições-padrão e sob as condições intracelulares (não padrão), a glicólise é um processo essencialmente irreversível. DETALHANDO MELHOR A GLICÓLISE Descrição das principais reação que a juliana falou que é para saber. Na fase de preparação, a primeira reação é a fosforilação da glicose, que vira glicose-6-fosfato e é catalisada pela hexocinase. Essa reação é irreversível, porém ainda não compromete 100% a molécula formada com a glicólise, já que a glicose-6-fosfato pode seguir para outros caminhos. OBS: Cinases são enzimas que fazem esse tipo de fosforilação, é meio que a família que faz essa função. A hexocinase é uma enzima que faz a fosforilação de hexoses, que no caso é a glicose. OBS2: Duas ou mais enzimas que catalisam a mesma reação, mas são codificadas por genes diferentes, são chamadas de isoenzimas. A segunda reação é a conversão de glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato, essa reação é reversível, pois é uma polimerização só. A terceira reação é a fosforilação da frutose-6- fosfato em frutose-1,6-bifosfato, que é catalisada pela enzima PFK-1. Essa reação é irreversível e compromete o produto formado com a via glicolítica. OBS: A PFK-1 está sujeita a uma modulação alostérica, ela é estimulada quando há baixo suprimento de ATP, ela é inibida quando a célula está bem suprida de ATP. DIABETES MELITO TIPO 1 Após a alimentação o sangue fica cheio de glicose e essa glicose é levada para dentro das células pela família GLUT de proteínas, que normalmente fica na superfície das células. Em músculos esquelético, cardíaco e tecido adiposo a principal molécula que faz isso é o GLUT4, que não fica na superfície, ele fica em vesículas no interior da células e só chega na membrana por um estimulo de insulina. A insulina é produzida pelas células beta do fígado. Pessoas com diabetes melito tipo 1 tem uma deficiência das células beta do figado, o que diminui drasticamente a produção da insulina. Sem a insulina, o GLUT4 não é ativado e a glicose não consegue entrar nas células musculares cardíacas, estriadas e nem no tecido adiposo. Sem a glicose, essas células utilizam os ácidos graxos que estão armazenados nos triglicerídeos. No figado, esses ácidos graxos são convertidos em corpos cetônicos para ir para outros tecidos para serem utilizados como combustível. Por exemplo o encéfalo, que em falta de glicose precisa utilizar os ácidos graxos, mas eles não passam na barreira hematoencefálica, então chegam lá por meio dos corpos cetônicos. O aumento da quantidade de corpos cetônicos no sangue causa a redução do pH sanguíneo, conhecida como cetoacidose, que pode ser letal. Além da cetoacidose, como a glicose não consegue ser captada do sangue, o indivíduo fica com hiperglicemia. GLICOGENÓLISE Muitos carboidratos, além da glicose, encontram seus destinos catabólicos na glicólise, após serem transformados em um dos intermediários glicolíticos. Os mais significativos são os polissacarídeos de armazenamento, glicogênio e amido, contidos nas células (endógenos) ou obtidos da dieta; os dissacarídeos maltose, lactose, trealose e sacarose; e os monossacarídeos frutose, manose e galactose. 3 POLISSACARÍDEOS E DISSACARÍDEOS DA DITEA Os polissacarídeos e os dissacarídeos da dieta são hidrolisados até monossacarídeos. Isso começa na boca, onde a amilase salivar hidrolisa as ligações glicosídicas alfa1-4, produzindo fragmentos curtos de polissacarídeos ou oligossacarídeos. No estômago a amilase pancreática é quem continua esse processo, gerando maltose e maltotriose (os di e trissacarídeos de glicose) e oligossacarídeos, esses possuem ramificações (caracterizadas pelas ligações alfa1-6), que são quebradas até a glicose nas células epiteliais das microvilosidades intestinais. GLICOGÊNIO ENDÓGENO E AMIDO Esses são degradados a glicose por meio de fosforilação. A glicogênio-fosforilase (amido-fosforilase em vegetais) é quem faz esse processo. Ela vai fazendo a fosforólise (como se fosse uma hidrolise, que quebra e adicionaágua, essa quebra e adiciona fosfato) sobre as ligações glicosídicas, ou seja, sobre as ligações alfa1-4. Quando ela faz isso ela libera glicose-1- fosfato. A ação dessa enzima para quando ela chega perto de uma ramificação dessas moléculas. Nessas ramificações (que são ligações alfa1-6) a enzima desrramificadora age sobre. Ela pega as glicoses da ramificação e vai transferindo para a cadeia principal para que sejam quebradas pela glicogênio-fosforilase em glicose-1-fosfato. Porém, ela não tira todas da ramificação, ela deixa uma glicose (que tem a ligação alfa1-6 com a cadeia principal), e nessa ela faz uma hidrólise, quebrando essa ligação e liberando uma glicose livre. OBS: Essa glicose livre pode ter alguns destinos, como ir para a degradação quando estamos em jejum, podendo ir para o musculo em situações de contração muscular ou para outros tecidos. Depois disso, a glicose-1-fosfato produzida pela glicogênio-fosforilase é convertida a glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase. Nessa reação, essa enzima pega o grupo fosfato que está no carbono 1 e coloca no carbono 6, essa reação é reversível. Tanto o figado quanto as células musculares possuem a enzima fosfoglicomutase, então logo depois de quebrarem a glicose em glicose-1-fosfato, ela é convertida em glicose-6-fosfato, que é a molécula precursora da glicose (que vai sofre a ação da hexocinase). No músculo essa glicose-6-fosfato vai para a glicólise para a produção de energia para a contração muscular. O figado possui uma enzima exclusiva que se chama glicose-6-fosfatase, ela tira o fosfato da glicose-6-fosfato, liberando glicose livre, isso ocorre por que o nosso corpo não possui transportadores de glicose-6-fosfato, mas de glicose livre sim, então essa glicose livre ligada a um transportador segue para algum tecido. OBS: Se a glicose-6-bifosfato for para a glicólise, o rendimento final vai ser diferente, pois ela já chega na glicólise com 1 carbono fosforilado, ou seja, vai gastar menos 1 ATP. DESTINOS DO PIRUVATO EM CONDIÇÕES ANAERÓBIAS: FERMENTAÇÃO Resumo do lehninger (achei suficiente). O NADH formado na glicólise deve ser reciclado para regenerar NAD1, necessário como receptor de elétrons na primeira etapa da fase de pagamento. Em condições aeróbias, os elétrons passam do NADH para o O2 na respiração mitocondrial. Em condições anaeróbias ou de hipóxia, muitos organismos regeneram NAD1 pelo transporte de elétrons do NADH para o piruvato, formando lactato. Outros organismos, como as leveduras, regeneram NAD1 pela redução de piruvato em etanol e CO2. Nesses processos anaeróbios (fermentações), não ocorre oxidação ou redução líquida dos carbonos da glicose. Uma grande variedade de microrganismos pode fermentar o açúcar de alimentos frescos, resultando em mudanças de pH, sabor e textura, protegendo os alimentos da deterioração. As fermentações são usadas na indústria para produzir uma ampla variedade de compostos orgânicos comercialmente valiosos a partir de matérias-primas baratas. GLICONEOGÊNESE O suprimento de glicose a partir de estoques não é sempre suficiente; entre as refeições e durante períodos de jejum mais longos, ou após exercício vigoroso, o glicogênio se esgota. Nesses momentos há um método para sintetizar glicose a partir de precursores que não são carboidratos. Isso é realizado por uma via chamada de gliconeogênese (“nova formação de açúcar”), que converte em glicose o piruvato e os compostos relacionados, com três e quatro carbonos. Os precursores importantes da glicose em animais são compostos de três carbonos como o lactato, o piruvato e o glicerol, assim como certos aminoácidos. O piruvato vem de fonte de carboidratos que estariam esgotadas na situação em que a 4 gliconeogênese aconteceria, então, as principais moléculas utilizadas na gliconeogênese são: 1. Glicerol: que vem por meio da degradação dos triglicerídeos. 2. Lactato: que vem da fermentação. 3. Aminoácidos: que vem da degradação de proteínas. A gliconeogênese é como se fosse o inverso da glicólise, pois leva do piruvato para a glicose, porém, há 3 reações irreversíveis que marcam a gliconeogênese, ou seja, 3 reações com enzimas diferentes da glicólise: 1. Conversão do piruvato em fosfoenolpiruvato: O piruvato é primeiro transportado do citosol para a mitocôndria ou é gerado dentro da mitocôndria a partir da transaminação da alanina. A seguir, a piruvato-carboxilase, uma enzima mitocondrial que requer a coenzima biotina, converte o piruvato a oxaloacetato, que não possui transportador na membrana mitocondrial, portanto, é reduzido a malato pela enzima malato-desidrogenase. Quando chega no citosol ele volta a se tornar oxaloacetato, e depois é convertido a PEP pela fofosenolpiruvato-carboxicinase. OBS: A piruvato-carboxilase tem sua modulação positiva em presença de acetil-CoA, pois, esta é produzida na degradação de ácidos graxos, e seu acúmulo sinaliza a disponibilidade de ácidos graxos como combustíveis. Esse PEP é convertido em fosfoenolpiruvato pela enzima PEP-carboxicinase, continuando na via. 2. Conversão de frutose-1,6-bifostato a frutose-6- fosfato: Quem faz essa reação pe a enzima frutose-1,6-bifosfatase. 3. Conversão de glicose-6-fosfato em glicose: Desfosforilação da glicose-6-fosfato para formar glicose, ou seja, é o inverso da reação da hexocinase, essa reação é realizada pela enzima glicose-6-fosfatase. A glicose produzida pela gliconeogênese no fígado, nos rins ou ingerida na dieta é entregue a esses outros tecidos, inclusive o cérebro e os músculos, pela corrente sanguínea. Para cada molécula de glicose formada a partir do piruvato, seis grupos fosfato de alta energia são consumidos, quatro na forma de ATP e dois na forma de GTP. Além disso, duas moléculas de NADH, ou seja, a síntese de glicose a partir de piruvato é um processo relativamente dispendioso, porém necessário. OBS: Intermediários do ciclo do ácido cítrico com quatro, cinco e seis carbonos, como citrato, isocitrato, a-cetoglutarato, succinil-CoA, succinato, fumarato e malato podem sofrer oxidação a oxaloacetato para entra na via de gliconeogênese. Aminoácidos que podem ser convertidos em glicose são chamados de glicogênicos, a exemplo temos a alanina e a glutamina. OBS2: Os humanos não conseguem utilizar os ácidos graxos como matéria prima para a gliconeogênese. A degradação de ácidos graxos gera acetil-CoA, porém, não temos enzimas que transformem essa molécula em piruvato. Mas, podemos usar uma pequena quantidade de glicerol nessa via. VIA DAS PENTOSES FOSFATO É uma via alternativa de oxidação de glicose, quando o balanço energético, ou seja, a quantidade de ATP na célula está grande e não há necessidade de deslocar a glicose-6-fosfato para a glicólise, então ela vai para essa via. Essa via é dividida em duas fases, a fase oxidativa e a fase não oxidativa, além disso, seus produtos são 2 NADPHs e uma molécula de ribose-5-fosfato. OBS: NADPH é um substrato para a síntese de lipídios, sendo eles ácidos graxos, colesterol e esteróide. OBS: A ribose-5-fosfato é importante para a formação de nucleotídeos e coenzimas. Então, a via das pentoses fosfato ocorre em tecidos que realizam processos ligados a produção de algum desses componentes lipídicos. A fase oxidativa começa com a primeira reação da via das pentoses fosfato é a oxidação da glicose-6-fosfato em 6-fosfogliconato pela enzima glicose-6-fosfato- desidrogenase. Essa molécula pe convertida em ribulose-5-fosfato pela enzima 6-fosfogliconato- desidrogenase. 5 Cada reação dessa gera um NADPH, ou seja, no fim desse primeiro processo temos a formação de 2 NADPH. Essa ribulose-5-fosfato é convertida por uma isomerase em ribose-5-fosfato. A fase não oxidativa está relacionada comalgumas enzimas que vão fazer o rearranjo dos carbonos da ribulose-5-fosfato, transformando-a em outros carboidratos que são intermediários de outros processos do metabolismo. OBS: células cancerígenas tem a via das pentoses fosfato muito ativa, pois há uma grande produção de ribose para a formação de material genético. OBS: O NADPH vai ter uma função muito importante contra os efeitos deletérios do oxigênio reativo. Esses são conhecidos popularmente como os radicais livres, esses radicais livres são instáveis e podem reagir com outras moléculas (lipídios, proteínas e ácidos nucleicos) provocando mutações e/ou perda de função (são um dos motivos ligados a velhice). O que combate esses radicais livres que são produzidos naturalmente no nosso corpo são os antioxidantes, que tem a capacidade de devolver a estabilidade a esses radicais livres instáveis e o NADPH tem essa função. Como isso ocorre? O NADPH (que é a forma reduzida), é oxidado por uma enzima que ao mesmo tempo que oxida o NADPH, reduz a glutationa. A glutationa reduzida reage com o peróxido de hidrogênio, formando água, que é um produto não tóxico. Se não houvesse a reação dessa glutationa reduzida com o peróxido de hidrogênio, haveria a formação de radicais livres por esse peróxido, por isso o NADPH é importante nessas ocasiões. MODULAÇÃO: O acumulo de ATP freia a via principal de oxidação da glicose, que é a glicólise, e estimula a via alternativa que é a via das pentoses, ou seja, o acumulo de ATP influencia positivamente na via das pentoses fosfato. O excesso de NADPH modula negativamente a via das pentoses fosfato. Não temos NADP+ infinitos, então, se muitos deles se encontram reduzidos na forma de NADPH, quer dizer que reações que dependem de um NADP+ como aceptor não vão ocorrer perfeitamente, então é necessário que pare de ser produzido o NADPH, por isso modula negativamente. 1 INTRODUÇÃO O livro diz que um via está associada a várias outras vias do corpo, porém, para entender os princípios da regulação metabólica é necessário que isso seja visto separadamente. Por exemplo, no metabolismo da glicose o livro cita 4 destinos para a glicose-6-fosfato nos hepatócitos: 1. Degradação pela glicólise para a produção de ATP. 2. Degradação na via das pentoses-fosfato para a produção de NADPH e pentoses-fosfato. 3. Usada na síntese de polissacarídeos complexos da matriz extracelular. 4. Hidrólise em glicose e fosfato para repor a glicose sanguínea. Entretanto, a glicose-6-fosfato não está relacionada só com essas via do metabolismo da glicose, ela pode estar envolvida em outras vias. 1. Usada para a síntese de outros açúcares. 2. Glicosilação de proteínas. 3. Parcialmente degradada para fornecer acetil-CoA para a síntese de ácidos graxos e esteróis. A partir disso, podemos concluir que o consumo da glicose-6-fosfato por uma via X, influencia diretamente na atividade de uma via Y, pois, não há substrato infinito para todas as vias, e elas estão relacionadas a diferentes situações do nosso corpo. OBS: É interessante saber a localização das reações e das vias no mapa metabólico, isso ajuda: Em alguns casos, os sistemas regulatórios se sobrepõem, ou seja, duas vias diferentes podem agir sobre a mesma molécula reguladora, fazendo com que ele regule da mesma forma, ou de forma diferente, essas vias. REGULAÇÃO COORDENADA DA GLICONEOGÊNESE E GLICÓLISE A gliconeogênese é o processo que acontece em sua maioria no figado para disponibilizar glicose para os outros tecidos, quando não há glicose disponível. A glicólise é quando os carboidratos são quebrados após a ingestão de alimentos. Essas duas vias se diferem em 3 etapas de reações, e três reações da glicólise, de tão exergônicas, são essencialmente irreversíveis: as catalisadas por hexocinase, PFK-1 (fosfofrutocinase-1) e piruvato- cinase (então ficar de olho nessas 3 enzimas). Hexocinase é a enzima que compromete a glicose na via glicolítica, ou seja, ela fosforila a glicose, transformando-a em glicose-6-fosfato, então, ele é 2 influenciado quando a taxa de glicose está alta e é inibida alostericamente pelo seu produto, ou seja, é inibida pela glicose-6-fosfato. A reação catalisada pela enzima PFK-1 é a que compromete a glicose na via da glicólise, antes dessa reação ela pode seguir para muitas outras vias glicolíticas. É importante dizer que o ATP é um substrato para essa enzima, pois ela precisa dele para funcionar, e que como ela compromete ele na via da glicólise, ele vai ser um produto no final também. Ou seja, a alta quantidade de ATP fala para célula que ela não precisa de produzir tanto mais, então a PFK-1 é inibida, e é estimulada quando os “resíduos do ATP”, ou seja, ADP e AMP, estão em grandes concentrações. Além disso, uma alta concentração de citrato inibe a ação da PFK-1, pois o citrato serve como sinal intracelular de que a célula está satisfazendo suas necessidades de energia metabólica pela oxidação de ácidos graxos e proteínas. A etapa correspondente na gliconeogênese é a conversão da frutose-1,6-bifosfato em frutose-6- fosfato, a enzima que catalisa essa reação é a FBPase- 1, e é fortemente inibida (alostericamente) pelo AMP quando o ATP na célula está baixo, ou seja, ele diminui a síntese de glicose que requer ATP. Em geral, quando há concentração suficiente de acetil- CoA ou de citrato (produto da condensação da acetil- CoA com oxaloacetato) ou quando uma alta proporção do adenilato da célula está na forma de ATP, a gliconeogênese é favorecida. Quando o nível de AMP aumenta, isso promove a glicólise pela estimulação da PFK-1. Essa imagem representa só a regulação da PFK-1, ou seja, inibida por citrato e ATP, e estimulado por AMP, ADP e frutose-2,6-bifosfato. Essa imagem é a relação da PFK-1 coma enzima correspondente na gliconeogênese e suas regulações. Com relação a piruvato-cinase, altas concentrações de ATP, acetil-CoA e ácidos graxos de cadeia longa (sinais de suprimento abundante de energia) inibem alostericamente todas as isoenzimas da piruvato- cinase No fígado, a forma L dessa enzima é inibida por meio de fosforilação quando o glucagon está em alta, ou seja, quando não tem glicose no sangue, então eu quero que a glicólise pare e a gliconeogênese seja feita, por isso a piruvato-cinase L deve parar. Essa imagem mostra que a piruvato-cinase é inibida na presença de ATP, acetil-CoA, ácidos graxos de cadeia longa e alanina (que é um produto da via em que a piruvato-cinase atua), e é estimulada quando há alta concentração do substrato, ou seja, frutose-1,6- bifosfato. 1 INTRODUÇÃO Metabolismo do glicogênio consiste na síntese e a na degradação do glicogênio. O excesso de glicose é convertido em formas poliméricas de armazenamento, nos humanos, essa forma é o glicogênio. Nos vertebrados, o glicogênio é encontrado principalmente no fígado e no músculo esquelético. O glicogênio do músculo fornece uma fonte de energia rápida para o metabolismo aeróbio e anaeróbio (pode ser esgotado em apenas 1 hora de exercício físico intenso), já o glicogênio hepático serve como um reservatório de glicose para os outros tecidos quando não há glicose disponível Nos humanos, a quantidade total de energia armazenada na forma de glicogênio é muito menor do que a quantidade armazenada como gordura, porém a gordura não consegue ser metabolizada tão rapidamente em glicose e esse processo não é feito anaerobiamente. O glicogênio também é obtido da dieta e degradado no intestino, e isso envolve um conjunto separado de enzimas hidrolíticas que convertem glicogênio em glicose livre. A degradação do glicogênio em glicose-1-fosfato consiste na glicogenólise e sua síntese é a glicogênese. GLICOGENÓLISEÉ a degradação do glicogênio por meio de fosforilação (o amido também pode ser degradado dessa forma). A glicogênio-fosforilase (amido-fosforilase em vegetais) é quem faz esse processo. Ela vai fazendo fosforólise (como se fosse uma hidrolise, que quebra a ligação e adiciona água, essa quebra a ligação e adiciona fosfato) sobre as ligações glicosídicas, ou seja, sobre as ligações alfa 1-4, essa fosforólise acontece na cadeia principal, na extremidade não redutora, quando ela faz isso ela libera glicose-1- fosfato. A ação dessa enzima para quando ela chega a 4 moléculas de glicose da ramificação do glicogênio. Essas ramificações se ligam a cadeia principal por ligação alfa 1-6, mas as ligações entre as moléculas de glicose da ramificação são todas alfa 1,4. Nessas ramificações (que são ligações alfa 1-6) a enzima desrramificadora age sobre. Ela pega as glicoses da ramificação e vai transferindo para a cadeia principal na extremidade não redutora, para que quando a glicogênio-fosforilase volte a agir, elas sejam quebradas pela e liberadas na forma de glicose-1- fosfato. Porém, ela não tira todas da ramificação, ela deixa uma glicose (que tem a ligação alfa 1-6 com a cadeia principal), e nessa ela faz uma hidrólise, quebrando essa ligação e liberando uma glicose livre. OBS: Essa glicose livre pode ter alguns destinos, como ir para a degradação quando estamos em jejum, podendo ir para o musculo em situações de contração muscular ou para outros tecidos. Depois disso, a glicose-1-fosfato produzida pela glicogênio-fosforilase é convertida a glicose-6-fosfato pela fosfoglicomutase. Nessa reação, essa enzima pega o grupo fosfato que está no carbono 1 e coloca no carbono 6, essa reação é reversível. Tanto o figado quanto as células musculares possuem a enzima fosfoglicomutase, então, logo depois de quebrarem a glicose em glicose-1-fosfato, ela é convertida em glicose-6-fosfato, que é a molécula precursora da glicólise (que vai sofrer a ação da hexocinase). No músculo essa glicose-6-fosfato vai para a glicólise para a produção de energia para a contração muscular. O figado e os rins possuem uma enzima exclusiva que se chama glicose-6-fosfatase, ela tira o fosfato da glicose-6-fosfato, liberando glicose livre, isso ocorre por que o nosso corpo não possui transportadores de glicose-6-fosfato, mas de glicose livre sim, então essa glicose livre ligada a um transportador segue para algum tecido que necessita dela. OBS: Se a glicose-6-bifosfato for para a glicólise, o rendimento final vai ser diferente, pois ela já chega na glicólise com 1 carbono fosforilado, ou seja, vai gastar menos 1 ATP. GLICOGÊNESE A síntese do glicogênio ocorre em quase todos os tecidos animais. A primeira reação é responsável por aprisionar a glicose dentro da célula por meio de uma fosforilação, quem faz isso é a hexocinase (músculo) e glicocinase (fígado), ou seja, pega a glicose e transforma ela em glicose-6-fosfato. O ponto de partida para a síntese do glicogênio é a glicose-6-fosfato. Pode ser derivada da glicose livre em uma reação catalisada pelas isoenzimas hexocinase I e hexocinase II no músculo e hexocinase IV (glicocinase) no fígado, 2 ou pode seguir outro caminho, é captada primeiro pelos eritrócitos e transformada glicoliticamente em lactato, que é captado pelo fígado e convertido em glicose-6- fosfato pela gliconeogênese. Essa glicose-6-fosfato é transformada em glicose-1- fosfato pela fosfoglicomutase. O produto desta reação é convertido em UDP-glicose, pela ação da UDP- glicose-pirofosforilase. Essa é a etapa que compromete a glicose na via da glicogênese. A UDP-glicose é uma glicose ligada a um nucleotídeo de uritina, isso é bom pois, além de comprometer a molécula na via, ele é um fácil grupo abandonador e torna a reação irreversível. A UDP-glicose é o doador imediato dos resíduos de glicose na reação catalisada pela glicogênio-sintase, que promove a transferência da glicose da UDP-glicose para uma extremidade não redutora de uma molécula ramificada de glicogênio. A glicogênio-sintase não consegue formar as ligações alfa 1-6 das ramificações do glicogênio, então a enzima ramificadora vai pegando de 6 a 7 resíduos de glicose juntos e colocando eles na parte mais medial da cadeia principal, ou até em outras cadeias principais, formando as ramificações, que garantem mais solubilidade ao glicogênio. GLICOGENINA A glicogênio-sintase não consegue iniciar uma cadeia de glicogênio do início de tudo, ela precisa então de um iniciador, que é ou uma cadeia poliglicosídica, ou uma ramificação de 8 resíduos de glicose, só a partir dessas circunstâncias ela começa a agir. Mas quem age antes dela começar? É a proteína glicogenina que faz isso, ou seja, ao mesmo tempo que ela é a enzima que catalisa essa formação inicial, ele é o local onde os outros resíduos de glicose vão se ligar para formar uma cadeia (se ligam na tirosina) até um ponto que a glicogênio- sintase possa começar a agir. A primeira etapa é a transferência de um resíduo de glicose da UDP-glicose, catalisada pela enzima glicosil- transferase, que está intrínseca na glicogenina. A cadeia nascente vai se alongando pela adição sequencial de mais sete resíduos de glicose, cada um derivado de uma UDP-glicose, quando chega em 8 resíduos, o papel de alongar a cadeia e formar o glicogênio é assumido pela glicogênio-sintase. Mutação do gene da glicogenina causa: • Fadiga muscular e fraqueza. • Depleção do glicogênio no fígado. • Batimento cardíaco irregular. IMPORTANTE A glicogênio-sintase é a enzima regulatória da síntese do glicogênio. A glicogênio-fosforilase é a enzima regulatória da degradação. REGULAÇÃO DO METABOLISMO DO GLICOGÊNIO Há duas formas possíveis de regulação das enzimas; elas podem ser reguladas alostericamente, que envolve a participação de cofatores que inibem ou ativam a enzima, ou por ação de hormônio, relacionados a fosforilação ou desfosforilação daquela enzima, o que influencia no seu estado funcional. REGULAÇÃO DA GLICOGÊNIO- FOSFORILASE Ela é responsável por liberar glicose-1-fosfato a partir do glicogênio. MÚSCULO A glicogênio-fosforilase do músculo esquelético existe em duas formas: glicogênio-fosforilase a cataliticamente ativa, e glicogênio-fosforilase b, menos ativa. A glicogênio-fosforilase b predomina no músculo em repouso, mas que durante uma atividade muscular vigorosa a adrenalina desencadeia a fosforilação de um resíduo específico de Ser na glicogênio-fosforilase b, convertendo-a em sua forma mais ativa, a glicogênio- fosforilase a. A partir do texto acima conseguimos concluir que a forma inativa dessa enzima é a desfosforilada, e a forma ativa dessa enzima é a fosforilada (isso no músculo). Quem faz a ativação da glicogênio-fosforilase b é a enzima fosforilase-b-cinase, transferindo um resíduo fosforila para o resíduo de Ser da glicogênio-fosforilase b, ativando-a. Essa enzima é ativada por glucagon ou por adrenalina, ou seja, quando a glicose está muito baixa no sangue o glucagon chega no figado e manda o recado, ai a fosforilase-b-cinase é ativada para que possa haver a quebra do glicogênio e a transformação dele em glicose, e que essa glicose vá para o sangue para voltar ao nível normal. Mas como que ocorre a ativação da enzima? Esses dois hormônios, adrenalina e glucagon (no músculo é a adrenalina), chegam nos lugares para mandar o recado, e quando chegam nesses locais, eles ativam a proteína G. 3 Essa proteína G age sobre a adenilato ciclase, ativando-a, fazendo com que ATP seja convertido em AMPc, ou seja, há uma produção de AMPc. Essas moléculas de AMPc ativam a PKA, que fosforila e ativa a fosforilase-b-cinase, que catalisa a fosforilação dos resíduos de Ser na glicogênio- fosforilase.A glicogênio-fosforilase fosforilada pela fosforilase- b-cinase ganha sua forma ativa, agindo sobre o glicogênio, para liberar glicose para o sangue ou para a contração muscular. Se repararmos, o número de moléculas só vai aumentando, isso se dá, pois, concentrações elevadas de AMPc iniciam uma cascata enzimática, na qual um catalisador ativa um segundo catalisador que ativa mais um catalisador, tais cascatas permitem uma grande amplificação do sinal inicial. OBS: O Ca2+, que é o sinal para a contração muscular, se liga à fosforilase-b-cinase, ativando-a, promovendo a conversão da fosforilase b para sua forma ativa a, promovendo a quebra do glicogênio, liberando glicose para a realização da contração muscular, já que ele é o sinal disso e para contrair precisa de energia (glicose). OBS2: O AMP, que se acumula no músculo em contração vigorosa como resultado da degradação do ATP, se liga à fosforilase B e a ativa, acelerando a liberação da glicose-1-fosfato a partir do glicogênio. Quando os níveis de ATP estão adequados, o ATP bloqueia o sítio alostérico ao qual o AMP se liga, causando a inativação da fosforilase. Depois de todo esse processo, o músculo está voltando ao seu estado normal, nesse processo há a ativação da PP1 (também chamada de fosfatase), que vai agir sobre a glicogênio-fosforilase a, só que desfosforilando ela, tornando-a inativa e a degradação do glicogênio para gerar glicose não acontece mais. FÍGADO A glicogênio-fosforilase do fígado é regulada hormonalmente e alostericamente. A forma desfosforilada é totalmente inativa, e a forma fosforilada é ativa. Quando o nível de glicose sanguínea está muito baixo, o glucagon ativa a fosforilase-b-cinase, que, por sua vez, converte a fosforilase b em sua forma ativa a, iniciando a liberação da glicose para o sangue. Quando o nível de glicose está normal de novo, ela muda a conformação da glicogênio-fosforilase a que expõe os resíduos fosforilados de Ser, e a enzima PP1, que catalisa a desfosforilação da fosforilase A, retira os resíduos fosforilados da enzima, causando uma diminuição na sua ação. Então essa glicogênio- fosforilase A pode estar de duas formas, ativa ou pouco ativa. Quando ela está ativa falamos que é a glicogênio- fosforilase A-R (fosforilada), quando está inativa, falamos que é a glicogênio- fosforilase A-T (que é a mesma enzima da outra, só que na presença de glicose, e sem o grupo fosfato, pois a PP1 tirou, ou seja, essa é a desfosforilada). OBS: A PP1 pode ser ativada pela glicose e pela insulina. O que saber no fim? • No musculo, a regulação alostérica é sobre a glicogênio-fosforilase B. • No fígado, a regulação alostérica é sobre a glicogênio-fosforilase A. • Adrenalina e glucagon ativam a PKA. • Glicose e insulina ativam a PP1. PP1 A PP1 quando está livre não consegue exercer a sua ação de desfosforilar a glicogênio-fosforilase A. Então, em presença de glicose ou insulina, ela acaba sendo fosforilada e se torna ativa para parar a quebra do glicogênio. E em presença de glucagon ou adrenalina ela se desfosforilar, tornando a quebra do glicogênio 4 mais acentuada, pois não inibe a glicogênio fosforilase A. GLICOGÊNIO-SINTASE Assim como a glicogênio-fosforilase, a glicogênio- sintase possui uma forma ativa (que é a A) e uma forma inativa (que é a B). Entretanto, a glicogênio-sintase A, que é a ativa encontra-se desfosforilada. Já a glicogênio-sintase B, que é a inativa, encontra-se fosforilada, e essa glicogênio-sintase B é inativa na ausência de glicose, e ativa na presença de glicose, mostrando que a glicose é o seu ativador alostérico. A glicogênio-sintase tem uma capacidade de ser fosforilada por muitos grupos de cinases, no entanto, o mais importante é a GSK3, que fosforila 3 resíduos de Ser da glicogênio-sintase, deixando-a fortemente inativa. Isso consiste em uma etapa de preparação. No fígado, a conversão da glicogênio-sintase b em sua forma ativa é promovida pela PP1, que remove os grupos fosforil dos três resíduos fosforilados pela GSK3, tornando-a glicogênio-sintase a. OBS: A glicose-6-fosfato se liga a um sítio alostérico na glicogênio-sintase b, tornando a enzima um substrato melhor para a desfosforilação pela PP1. RELAÇÃO COM A INSULINA A insulina desencadeia mudanças intracelulares pela ativação de uma proteína-cinase (PKB) que, por sua vez, fosforila e inativa a GSK3. Isso impede a GSK3 de se ligar ao sítio de preparação do substrato verdadeiro, inativando-a, fazendo pender o equilíbrio em favor da desfosforilação da glicogênio-sintase pela PP1(o que deixa ela ativa). A glicogênio-fosforilase ativada inibe PP1 diretamente, impedindo-a de ativar a glicogênio-sintase, ou seja, a síntese do glicogênio para e o que é favorecido é a fosforilação para liberar glicose. A insulina estimula a síntese do glicogênio por ativar a PP1 e inativar a GSK3. PP1 A PP1, pode remover grupos fosforil das três enzimas que são fosforiladas em resposta ao glucagon (no fígado) e à adrenalina (no fígado e no músculo): fosforilase-cinase, glicogênio-fosforilase e glicogênio- sintase. A própria PP1 está sujeita à regulação covalente e alostérica: ela é inativada quando fosforilada pela PKA (que faz a ativação da glicogênio-fosforilase, a qual sua forma ativa é fosforilada, então deve inibir a enzima que desfosforilar, a PP1 no caso, para não prejudicar a ação que está sendo estimulada, que no caso é a de fosforilação do glicogênio) e é ativada alostericamente pela glicose-6-fosfato (uma grande quantidade de glicose-6-fosfato mostra ao corpo que estamos com um suprimento bom de glicose, ou seja, não precisamos fosforilar mais glicogênio pois já tem o suficiente, então a PP1 é ativada, e isso desfosforilar a glicogênio- fosforilase e para a degradação, e fosforila a glicogênio- sintase, deixando ela na sua forma ativa, o que estimula a síntese do glicogênio). Focar nas partes que estudamos desse graficozinho para entender melhor. OBS: A insulina está presente no sangue quando há uma grande quantidade de glicose no sangue, essa insulina ativa a captação de glicose nos tecidos por meio do GLUT4, que só fica na membrana plasmática da célula na alta concentração de glicose. O figado não 5 possui GLUT4, ele tem o GLUT2 que possui uma baixa afinidade pela glicose, ou seja, o figado só capta glicose se ela estiver em uma alta concentração. Além disso, quando a glicose entra no figado, ela já é fosforilada, o que estimula mais ainda a entrada de glicose no hepatócito. No fim de tudo, a insulina estimula a via de síntese de glicogênio e inibe a via de degradação de glicogênio, além disso, estimula a glicólise. 1 INTRODUÇÃO Os triglicerídeos (TAG) são os lipídeos de maior quantidade do nosso organismo, correspondem a 20% do nosso peso corporal e a nossa maior reserva energética. São armazenados no tecido adiposo unilocular e por serem apolares podem ser armazenados em grande quantidade sem o comprometimento osmótico, ou seja, podem ser armazenados em grande quantidade nas células, sem o risco de reações químicas indesejáveis com outros constituintes celulares. Por serem insolúveis em água, os triacilgliceróis ingeridos devem ser emulsificados antes que possam ser digeridos por enzimas hidrossolúveis no intestino, e os triacilgliceróis absorvidos no intestino ou mobilizados dos tecidos de armazenamento devem ser carregados no sangue ligados a proteínas que neutralizam a sua insolubilidade. MOBILIZAÇÃO DOS TAG A formação de micelas na emulsão dos triglicerídeos aumenta muito a fração das moléculas de lipídeo acessíveis à ação das lipases hidrossolúveis no intestino, e a ação das lipases converte os triacilgliceróis em monoacilgliceróis, diacilgliceróis, ácidos graxos livres e glicerol. Depoisdisso são reconvertidos em triacilgliceróis e empacotados com o colesterol da dieta e proteínas específicas em agregados de lipoproteínas chamados quilomícrons. OBS: Para o armazenamento de triacilgliceróis, que chegam por meio da dieta por exemplo, há a necessidade deles serem quebrados do lado de fora do da célula, e reesterificados dentro, ai dá tudo certo. O triglicerídeo é formado por uma molécula de glicerol mais três ácidos graxos. Nos capilares desses tecidos, a enzima extracelular lipase lipoproteica, ativada pela apoC-II, hidrolisa os triacilgliceróis em ácidos graxos e glicerol. No músculo, os ácidos graxos são oxidados para obter energia; no tecido adiposo, eles são reesterificados (esterificar significa armazenar) para armazenamento na forma de triacilgliceróis. Quando a dieta contém mais ácidos graxos do que o necessário imediatamente como combustível ou como precursores, o fígado os converte em triacilgliceróis, empacotados com apolipoproteínas específicas formando VLDL. As VLDL são transportadas pelo sangue até o tecido adiposo, onde os triacilgliceróis são removidos da circulação e armazenados em gotículas lipídicas dentro dos adipócitos. A superfície das gotículas de gordura possui perilipinas, família de proteínas que restringem o acesso às gotículas lipídicas, evitando a mobilização prematura dos lipídeos. Os hormônios glucagon e adrenalina (epinefrina) chegam na superfície do adipócito e agem sobre a adenilato-ciclase, essa produz AMPc, que ativa a PKA dentro do adipócito, essa PKA fosforila a perilipina, fazendo com que aconteça mudanças que abrem a gotícula de lipídeo, e a perilipina fosforilada ativa a triacilglicerol lipase e a lipase sensível a hormônio, que age sobre di e monoacilglicerol. Os ácidos graxos liberados pela ação das lipases chegam no sangue, porém, são apolares e insolúveis, então se ligam a albumina sérica para serem transportados no sangue. Ligados a essa proteína solúvel, os ácidos graxos que de outra maneira seriam insolúveis, são transportados aos tecido como o músculo esquelético, o coração e o córtex renal. O glicerol liberado pela ação da lipase é fosforilado pela glicerol-cinase, e o glicerol-3-fosfato resultante é oxidado a di-hidroxiacetona fosfato, que pode seguir pela via da glicólise ou pela via da gliconeogênese, mas preferencialmente vai pela via da gliconeogênese no figado para produzir glicose para outros tecidos (já que a situação do organismo é de necessidade de glicose). 2 DEGRADAÇÃO DO AG ATIVAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS O ácido graxo precisa ser ativado quando chega no figado em acil-CoA graxo, para que ai sim ele consiga entrar na mitocôndria. O AG vai ser ativado pela acil-CoA-sintetase, formando o acil-CoA graxo, isso acontece no citoplasma do hepatócito. Nessa etapa de ativação do ácido graxo acontecem duas clivagens que são mediadas por ATP, ou seja, a ativação do ácido graxo gasta 2 ATP. TRANSPORTE POR MEIO DA MEMBRANA Depois da ativação, esse ácido graxo precisa atravessar as duas membranas da mitocôndria, a externa e a interna. A membrana externa é impermeável ao acil-CoA graxo, então a enzima carnitina aciltransferase I (CAT1) associa uma molécula de carnitina ao acil-CoA graxo, retirando a coenzima A, formando a acil-carnitina graxo, atravessando a membrana plasmática externa e chegando no espaço intermembrana da mitocôndria. Essa molécula vai ser transportada para a matriz mitocondrial por meio da translocase, porém, a betaoxidação não acontece sobre a acil-carnitina graxo. Por isso, na matriz mitocondrial vai ter a carnitina-acil transferase 2 (CAT2), que vai remover a carnitina e adicionar a coenzima A novamente, refazendo o acil- CoA graxo. OBS: O malonil-CoA inibe a CAT1, ele é o intermediário da síntese de acido graxo, que inibe o transporte de acido graxo para dentro da mitocôndria, para impedir o processo de quebra do ácido graxo, ou seja, a betaoxidação. Então, o malonil-CoA é o principal inibidor da betaoxidação. OBS: A carritina é usada como suplemento nas academias para aumentar a queima de ácidos graxos, ou seja, massa gorda. Porém, não adianta você aumentar a quantidade de carritina, se você não aumenta a quantidade de transportadores, ou seja, CAT1 e CAT2, então vai ter uma hora que esse aumento na degradação de ácidos graxos satura e você não tem mais o efeito de antes. A carritina pode ser produzida por meio do aminoácido essencial lisina, obtido por meio da dieta. A etapa de transporte só acontece com ácidos graxos com mais de 12 carbonos, os com menos conseguem passar pela membrana. BETA-OXIDAÇÃO As reações desse “ciclo” vão ocorrer sobre o carbono beta. A primeira reação é colocar uma ligação dupla do tipo trans nessa molécula, ou seja, Acil-CoA está na matriz mitocondrial e sofre ação da enzima acil-CoA desidrogenase ou só desidrogenase (reação de oxirredução), para que isso ocorra é preciso reduzir um FAD, ou seja, há a liberação de um FADH2. A segunda reação que vai ocorrer é uma reação de hidratação nessa ligação dupla trans, nessa reação vai haver a redução de 1 NAD+ em 1 NADH. A terceira reação é a tiolise, que é feita pela enzima tiolase e consiste em clivar essa ligação dupla trans e adicionar uma coenzima A no carbono beta, liberando um acetil-CoA e um ácido graxo com dois carbonos a menos (lembrar que o ácido graxo que entra nessa via possui mais que 2 carbonos). Ou seja, o saldo final de 1 volta no ciclo da betaoxidação nos dá: • 1 FADH2 • 1 NADH • 1 acetil-CoA • 1 ácido graxo com menos 2 carbonos. OBS: A alta concentração de NADH/NAD+ inibe a enzima responsável pela hidratação, e a alta concentração de acetil-CoA inibe a tiolase. ÁCIDOS GRAXOS DE CADEIA PAR Ela deu o exemplo de um ácido graxo de 16 carbonos, ou seja, ele vai passar por 7 ciclos, já que no último ciclo há uma molécula de 4 carbonos que quando clivada vai liberar 2 moléculas de 2 carbonos logo de cara. Na degradação desse AG de 16C, vai haver a liberação de 7 NADH, 7 FADH2 e 8 acetil-CoA. Considerando que 1 FADH2= 1,5ATP e 1 NADH= 2,5ATP. No fim do processamento de AG vamos gerar um total de 106 ATP. ÁCIDO GRAXOS MONOINSATURADOS Esses AG já possuem uma ligação dupla, só que ela não pe trans é cis, e a hidratase só age sobre as ligações duplas trans. Portanto, haverá uma enzima denominada isomerase, que vai converter essa ligação dupla cis em uma trans. Porém, uma das etapas da betaoxidação é adicionar uma ligação dupla, só que nos AG monoinsaturados 3 você já tem essa ligação dupla, só precisa acertar direitinho, então na hora do cálculo de rendimento, você vai ter a produção de 1 FADH2 a menos. OBS: Quando a ligação dupla trans não está no carbono beta o nosso corpo não consegue clivar, isso é característica das gorduras trans, ou seja, vai haver um aumento do LDL, que causa um acúmulo de gordura, e esse acúmulo de gordura causa um aumento no índice de inflamação. AG DE CADEIA ÍMPAR No último ciclo de betaoxidação, vai ter uma molécula de 5 carbonos, depois da clivagem vai liberar um acetil- CoA e um propionoil-CoA (que possui 3 carbonos na sua cadeia). O propionoil-CoA não pode entrar na via do ácido cítrico, então entra numa outra via onde sofre carboxilação (que possui relação com a biotina), e bem resumidamente, depois dessa carboxilação, ele sofre um rearranjo e passa de metilmalonil-CoA para Succinil-CoA, essa reação é feita por uma enzima que deriva da vitamina B12. O succinil-CoA pode entra no ciclo do ácido cítrico. OBS: A anemia perniciosa, doença grave, resulta da falha da absorção eficiente de vitamina B12 pelo intestino. Indivíduos com essa doença não produzem quantidades suficientes do fator intrínseco, glicoproteína essencial para absorção da vitamina B12.A patologia da anemia perniciosa inclui a produção reduzida de eritrócitos, níveis reduzidos de hemoglobina e dano progressivo e severo do sistema nervoso central. A betaoxidação é estimulada em situações de jejum ou de demanda energética alta. Um fato importante é que os humanos não conseguem produzir glicose a partir de acetil-CoA, então o excesso de acetil-CoA forma corpos cetônicos. “Os lipídios queimam na chama dos glicídios”, dizer essa frase significa dizer que os lipídios são usados como fonte de energia. CETOGÊNESE O acetil-CoA pode se juntar com o oxalacetato e ir para o ciclo do ácido cítrico e para a cadeia respiratória, formando muito ATP. Porém, o hepatócito não consegue transportar o acetil-CoA, produzido na betaoxidação, para o sangue para que ele chegue em outros tecidos, essa exportação pe feita por meio dos corpos cetônicos, ou seja, o corpo cetônico é a forma que o figado tem para mandar o acetil-CoA para as outras células do corpo. Quando esse corpo cetônico chega nas outras células, ele é reconvertido em acetil- CoA, para conduzir o processo energético. Os 3 corpos cetônicos possíveis de serem formados são: • Acetona (ela não é utilizada pelo nosso corpo e como é muito volátil acaba sendo eliminada pelos pulmões, por isso pessoas em jejum prolongado ou diabéticos descompensados possuem o hálito cetônico). • Acetoacetato • Betahidroxibutirato Os corpos cetônicos são uma importante fonte de energia para o tecido periférico, são solúveis em soluções aquosa, são usados nos tecidos extra- hepáticos, em jejum muito prolongado 75% das necessidades do tecido nervoso são supridas pelos corpos cetônicos (a principal fonte é a glicose, depois os corpos cetônicos, não utiliza ácidos graxos, pois eles não vencem a barreira hematoencefálica). A tiolase (que está envolvida na betaoxidação) junta 3 moléculas de acetil-CoA, formando o acetoacetil-CoA. Essa molécula é convertida em HMG-CoA, por meio da HMG-CoA sintase, e a HMG-CoA liase converte o HMG-CoA em Acetoacetato, sendo o primeiro corpo cetônico a ser formado. Esse Acetoacetato sofre descarboxilação espontânea, se transformando em cetona. Esse Acetoacetato pode entrar nas células, ser convertido em cetona, ou formar o Betahidroxibutirato (nessa reação vamos precisar de um NADH). Dentro da célula, o acetoacetato sofre ação de enzimas, dentre elas a tiolase, formando acetil-CoA, que pode entrar no ciclo do ácido cítrico. Pergunta da Juliana: Por que o figado não consegue utilizar esse acetil-CoA que está sendo produzido? Como o fígado é o único lugar que faz a gliconeogênese, ele desvia a molécula que iria se juntar com a acetil-CoA para entrar no ciclo de Krebs, o oxalacetato, para a via de gliconeogênese. Como os outros tecidos não fazem gliconeogênese, o oxalacetato está disponível, portanto, pode se juntar ao acetil-CoA e ir para o ciclo de Krebs. CORPOS CETÔNICOS E DIABETES TIPO 1 Na pessoa com essa doença, há uma ação do sistema imune contra as células b-pancreáticas, então, há uma produção deficiente de insulina. Essa redução da insulina provoca uma redução da captação de glicose, e isso causa uma redução do malonil-CoA. É importante lembrar que o malonil-CoA atua sobre a CAT1, inibindo ela, para que a via de degradação de 4 lipídio em energia seja parada, se eu diminuo a concentração de malonil-CoA, eu diminuo a inibição sobre a CAT1 e eu aumento a quantidade de ácido graxo entrando na mitocôndria para sobre o processo de quebra para fornecer energia. Por que isso ocorre? Mesmo que você tenha glicose no sangue, ou seja, uma hiperglicemia, essa glicose não consegue entrar nas células por causa da falta de insulina, é como se sua células entendessem que você está em hipoglicemia, e por isso a via de degradação de lipídios está ativada. Como eu tenho muito ácido graxo entrando na via de degradação, eu aumento a minha quantidade de acetil-CoA. Nesse momento é necessário associar que, a sua célula (no caso o hepatócito), está entendendo que você não tem glicose, então além dela ativar a via alternativa de obtenção de energia, ela ativa a via da gliconeogênese (o fígado faz essa via), ou seja, o oxalacetato é desviado para essa via. Se o oxalacetato é desviado para essa via, ele diminui a sua concentração, ao mesmo tempo que a concentração do acetil-CoA está aumentando, esses dois se ligariam para formar o citrato e entrar no ciclo de Krebs, como não tem oxalacetato, há uma redução do ciclo de Krebs. Essa redução do ciclo de Krebs provoca o aumento da quantidade de acetil-CoA, que aumenta o processo de Cetogênese. Com o processo de Cetogênese aumentado, eu tenho uma grande quantidade de corpos cetônicos sendo jogados no sangue, gerando uma cetoacidose. A cetoacidose consiste na acidificação do pH sanguíneo, relacionado a concentração de corpos cetônicos. Isso é um problema, pois o seu pH sanguíneo não pode variar muito, podendo levar ao coma e morte. É importante relacionar essa alta concentração de corpos cetônicos com o hálito cetônico, ou seja, muitos corpos cetônicos, causam muita descarboxilação espontânea, formando a cetona, que causa o hálito cetônico no diabético. • Cetose: Aumento da concentração de corpos cetônicos (produz mais do que consome). • Cetonemia: Aumento da concentração de corpos cetônicos no sangue. • Cetonúria: Aumento da quantidade de corpos cetônicos na urina. OBS: OBESIDADE E DIABETES TIPO 2, alimentação não balanceada acaba por aumentar o depósito de gordura no corpo, o que prejudica a ação do GLUT4, o que gera uma resistência a insulina. SÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS Ocorre no fígado, tecido adiposo e glândulas mamárias, porém o principal é o tecido hepático, a função do tecido adiposo é muito mais armazenar do que produzir. Além disso, é importante dizer que a síntese desses ácidos graxos acontece no citoplasma da célula. A maior parte do lipídio produzido vem do excesso de carboidrato que consumimos. A glicose quando entra na celula tem 3 caminhos básicos: é quebrada na via glicolítica para gerar enérgica, mas, se o balanço da sua celula estiver positivo, a glicose começa a ser estocada em forma de glicogênio (glicogênese), se continuar sobrando glicose, ela é transformada em uma molécula apolar, ou seja, ácidos graxos, por um processo denominado lipogênese. Para a formação do ácido graxo eu preciso essencialmente de 3 coisas: 1. Acetil-CoA (pode ser obtida do excesso de carboidratos ou do excesso de proteínas). 2. Malonil-CoA. 3. NADPH (uma das grandes fontes desse é a via das pentoses fosfato, que é uma via de oxidação alternativa da glicose). Em preto a membrana da célula em vermelho da mitoc. 5 Quando nos alimentamos, disponibilizamos glicose no sangue, essa glicose chega nas células e segue pela via de glicólise para liberar energia, ou seja, é convertida a piruvato no citosol, que vai ser convertido em acetil-CoA no citoplasma da mitocôndria. Em condições normais, esse acetil-CoA vai se juntar com o oxalacetato e formar o citrato ou ácido cítrico, entrando no ciclo de Krebs. Se o balanço energético dentro da célula for positivo mas você ainda tem muita glicose, para que eu vou fazer mais ciclo de Krebs para liberar energia?, não tem necessidade, então há um acumulo de citrato dentro da matriz mitocondrial, pois o ciclo de Krebs não está com a intensidade reduzida. OBS: O citrato indica a concentração de acetil-CoA, ou seja, muito citrato indica muita acetil-CoA. Esse citrato sai de dentro da matriz mitocondrial e vai para o citosol, pois há enzimas que fazem esse transporte. Chegando no citosol, o citrato é convertido em acetil-CoA, resolvendo um grande problema que era o de transportar a acetil-CoA de dentro da mitocôndria para fora dela, já que nãopossuímos receptores que façam esse papel. No citosol, a acetil-CoA é convertida em malonil-CoA pela enzima acetil-CoA carboxilase (ACC), ou seja, forma uma molécula de 3 carbonos, e lembrar que a biotina é uma coenzima presente nas reações de carboxilação, e esse processo gasta 1 ATP. Essa conversão acontece, pois, o malonil-CoA é o start para acontecer a síntese de ácidos graxos. Então, a partir do malonil-CoA vai sendo formado o nosso ácido graxo, ou seja, vão acontecendo reações que vão adicionando acetil-CoA junto com o malonil, aumentando a cadeia do ácido graxo, porém, nessa formação do ácido graxo, são usados 2 NADPH por ciclo. EXERCÍCIO DA AULA: Qual é o gasto energético para a produção de um AG de 16C. Vai precisar de 8 acetil-CoA, ou seja, 7 ciclos. Então vamos ter o gasto de 7 ATPs e 14 NADPH. Então a resposta é: 8 acetil-CoA + 7ATP + 14 NADPH. REGULAÇÃO DA ACC A ACC é regulada alostericamente pelo seu produto e pelo citrato. O seu produto, que no caso é um ácido graxo, diminui a atividade dessa enzima, já a presença de citrato aumenta a atividade da enzima. Ela também pode ser regulada por fosforilação, ou seja, controlada pelos hormônios do sangue. Quando estamos com uma concentração baixa de glicose no sangue, o glucagon é liberado e ele chega no fígado e estimula a proteína G, que estimula a adenilato ciclase, que produz o AMPc, que ativa a PKA, e essa PKA fosforila a ACC, deixando ela inativa, ou seja, quando fosforilada, a ACC encontra-se inativa e não há síntese de ácidos graxos, eles são desviados para degradação de ácidos graxos para produzir energia. OBS: É importante lembrar que a ACC produz o malonil-CoA, e este inibe a CAT1, inibindo a via de degradação de ácidos graxos. Se a ACC não está produzindo-o, a CAT1 está funcionando livremente, e os ácidos graxos estão sendo degradados. Já em presença de insulina e adrenalina, o que quer dizer que temos glicose, a PKB ativa a ACC, que produz o malonil-CoA, que segue na via de síntese dos ácidos graxos e age sobre a CAT1, inibindo-a, e travando a via de degradação dos ácidos graxos. BIOSSÍNTESE DE FOSFOLIPÍDIOS Diferente dos triglicerídeos, os fosfolipídios possuem apenas duas moléculas de ácido graxo ligadas ao glicerol e um fosfato. As vias de síntese dos triglicerídeos e dos fosfolipídios não são diferentes até chegarem em uma certa fase, que é o fosfatidato. Para formar o fosfolipídio daqui, são adicionados vários grupos que não precisamos decorar. Se esse fosfatidato for hidratado, ele forma o diacilglicerol, que se receber mais um glicerol forma os TAG, que vão ser armazenados no tecido adiposo. BIOSSÍNTESE DE ESFINGOLIPÍDIOS A esfingosina é a primeira molécula a ser formada e a cerina é o precursor das reações para formação do esfingolipídio. OBS: Pouca informação, mas o que vale é gravar os nomes. BIOSSINTESE DE COLESTEROL LIPOPROTEÍNAS São proteínas que se ligam aos lipídios, formando um complexo, e tornam viáveis o transporte de lipídios apolares pelo sangue que é polar, e possuem sinais de endereçamento desses lipídios. Quilomícrons É a proteína que transporta mais lipídio e está relacionado com o transporte de lipídios da alimentação. Nos vasos 6 sanguíneos, os lipídios sofrem ação das lipases e saem do complexo com o quilomícron. Depois disso os quilomícrons remanescentes são captados para o fígado, liberando-os na forma de VLDL. VLDL É a segunda maior proteína, ele sai do fígado, carregando os lipídios produzidos lá, no sangue ele também sofre ação de lipases, perdendo quase todo o seu conteúdo lipídico, ficando só o colesterol, então, ele passa a ser chamado de IDL. IDL O IDL pode retornar ao figado, ou pode perder mais lipídio ainda, virando o LDL. LDL Esse tem a função de levar o colesterol para os tecidos periféricos que não receberam nada ainda, e ela é a principal responsável por iniciar o processo de aterosclerose. HDL Ele é a lipoproteína que capta o colesterol dos tecidos periféricos, levando esse colesterol ao figado, e ele consegue utilizar ele para formar os sais biliares, que é liberado e absorvido no intestino delgado (eu absorvo a bile para pegar o colesterol e reutilizá-lo). APOLIPOPROTEÍNAS É bem avulsa essa parte então dei uma simplificada para melhorar o entendimento. ApoB-48 Está no quilomícron. Relacionada ao transporte de colesterol. ApoC Está no quilomícron, VLDL, HDL. Ativa a lipase lipoprotéica. ApoE Está no quilomícron, VLDL, HDL. Encaminha as lipoproteínas para o figado para fazer a depuração do que restou no complexo. ApoB-100 VLDL, LDL Faz com que o LDL consiga entregar o colesterol aos tecidos periféricos. ApoA HDL Relacionada ao transporte de glicerol. SINTESE O colesterol pode ser origem endógena (produzido no figado), ou exógena (pela dieta). Ele é muito importante na formação da membrana plasmática das células, é o precursor dos hormônios esteroides (que são formados a partir do colesterol no REL – os principais são glicocorticoide, mineralocorticoide, testosterona, estrogênio e progesterona), ele é precursor da vitamina D (função de aumentar a absorção de cálcio, que é importante para a formação de ossos e dentes, contração muscular, coagulação sanguínea e liberação de vesículas sinápticas), o colesterol ainda é precursor de sais biliares (que não é a mesma coisa que bile, que é o conteúdo como um todo, e os sais biliares são um componente da bile, que tem a função de emulsificar a gordura). O colesterol é transportado pelo organismo na sua forma esterificada, ele atinge essa forma por meio da ação da enzima ACAT. É a partir da acetil-CoA que se forma o colesterol, ou seja, ocorre a junção de dois acetil-CoA, formando um acetoacetil-CoA, que recebe mais um acetil-CoA e vira HMG-CoA, isso é feito pela enzima HMG-CoA sintase. Esse HMG-CoA vai ser convertido em mevalonato pela enzima HMG-CoA redutase. Nessa reação são consumidos dois NADPH e as estatinas são inibidoras da enzima HMG-Coa redutase. OBS: O principal alvo farmacológico é a HMG-CoA redutase, que é onde conseguimos com mais eficiência regular a via de biossíntese do colesterol, por isso a reação em si de formação do glicerol não é tão necessária. 7 Essa HMG-Coa redutase pode ser regulada de 4 formas principais: 1. Regulação hormonal. 2. Regulação por proteólise (que significa quebra de proteínas). 3. Pelo nível de tradução do DNA. 4. Pelo nível de transcrição do DNA. A partir da insulina (que vem do estado alimentado), estimula a desfosforilação da redutase, ou seja, deixa ela ativa, estimulando o processo de produção de colesterol. O glucagon é o hormônio do jejum, estimula a fosforilação da redutase, deixando a HMG-CoA redutase inibida, parando o processo de produção de colesterol. Em relação a proteólise, se está acontecendo uma grande produção de colesterol, a enzima acaba sendo degradada para controlar essa produção, ou seja, há um quebra da proteína. Os baixos níveis de colesterol estimulam uma proteína denominada SER-BP, que é uma ativadora transcricional do gene da HMG-CoA redutase, ou seja, aumenta a transcrição do gene especifico da HMG-Coa redutase, que aumenta a quantidade de RNAm, que aumenta a tradução desse gene e aumenta a quantidade de HMG-CoA redutase, aumentando a quantidade de enzimas você aumenta o processo de produção de colesterol. CORRELAÇÕES CLÍNICAS Aterosclerose: É a reação inflamatória causada pelo excesso de colesterol. O LDL em excesso é oxidado, sendo reconhecido como partícula estranha, e, assim, desencadeia uma resposta inflamatória e forma uma acúmulo de células na parede do vaso, denomina placa de ateroma. Essa placa pode gerar trombos, que se soltos podem ocasionar um AVE. Hipercolesteromia familiar:É a alta taxa de LDL no sangue, que inibe a síntese dos receptores de LDL da célula, fazendo com que haja uma grande concentração de LDL no sangue, aumentando a chance de ter aterosclerose. O medicamento para esse problema são as estatinas que inibem a HMG-CoA redutase. 1 INTRODUÇÃO As proteínas são polímeros de aminoácidos, e são recicláveis, elas podem vir da dieta e são digeridas pelas enzimas liberando aminoácidos. Além disso, há as proteínas endógenas, que são aquelas que sofrem proteólise pelo nosso corpo para serem melhor aproveitadas como aminoácidos. Basicamente temos 20 aminoácidos para formar as proteínas, dentre esses temos os naturais (nosso organismo produz), e os essenciais (nosso corpo não produz, e se você não consumir você fica prejudicado). O esqueleto carbônico dos aminoácidos pode servir para a síntese de glicose ou glicogênio, respiração celular e síntese de ácidos graxos. O grupo amino vai para o ciclo da ureia, ou utilizados na síntese de compostos nitrogenados não proteicos (como T3 e T4). Os aminoácidos são divididos em glicogênicos e cetogênicos, os glicogênicos são aqueles que no fim vão virar glicose, e os cetogênicos são aqueles que no fim vão virar acetoacetato, e depois vão se transformar em corpos cetônicos. OBS: A LEUCINA E LISINA SÃO OS DOIS AMINOÁCIDOS EXCLUSIVAMENTE CETOGÊNICOS. DIGESTÃO INTRACELULAR DAS PROTEÍNAS As proteínas podem ser degradadas dentro da célula por 3 caminhos principais: 1. Via lisossomo. 2. Via Proteossomo. 3. Via Autofagia. Na primeira, temos como exemplo as proteínas que são englobadas pela célula, por exemplo a proteína que carrega o colesterol até as células, quando o colesterol vai ser englobado, acaba que essa proteína vai junto, ou seja, ela é degradada pela ação do lisossomo. Na segunda temos uma via um pouco mais complexa, mais ela é responsável por degradar as proteínas que não foram produzidas corretamente (e podem se relacionar com doenças neurodegenerativas) e proteínas reguladora. Esse processo consome energia e a proteína precisa ser marcada para que seja degradada, ou seja, é adicionada uma proteína chamada ubiquitina em uma lisosina da proteína, e assim ela é marcada. Após esse processo, ela é encaminhada para o proteassomo, que é como se fosse um tubo, por onde a proteína passa e é clivada, liberando aminoácidos. O terceiro processo ela não deu muitos detalhes não, ela só falou que existia. TRANSAMINAÇÃO Ocorre com um certo grupo de aminoácidos e é quando eu pego um grupamento amino de uma aminoácido e transfiro para o alfa-cetoglutarato (lembrar que ele é um intermediário do ciclo de Krebs), formando um glutamato e um alfa-ceto-ácido (esse alfa-ceto-ácido pode equivaler ao piruvato, ao oxalacetato, depende do aminoácido que utilizamos como substrato). Quem faz esse processo de transaminação é uma enzima chamada de amino-transferase, essa enzima possui uma coenzima que é o piridoxalfosfato (PLP), que vai ser responsável por receber o grupamento e amino e transportar para o alfa-cetoglutarato (ela é derivada da vitamina B6). EXEMPLO: Numa reação de transaminação da alanina, o que forma é o glutamato e o piruvato (que é o alfa-ceto-ácido correspondente a transaminação da alanina. A amino-transferase que faz essa reação recebe o nome do aminoácido também, então fica alanina amino-transferase, que é bem conhecida como TGP. Outro exemplo que é bom citar é o do aspartato, ou seja, o aspartato é transaminado pela aspartato amino- transferase, também conhecida como TGO, e essa reação gera um oxalacetato (que é o alfa-ceto-ácido correspondente) e glutamato. OBS: TGO e TGP são enzimas muito presente no hepatócito, quando pedimos exame laboratorial para averiguar os níveis dessas enzimas no sangue e elas são encontradas em grande quantidade, é necessário estar ligado na relação disso com lesões hepáticas, ou seja, se meu hepatócito esta morrendo, ele se desfaz e libera o seu conteúdo citoplasmático, ou seja, ele libera essas enzimas no sangue (mas não eram para estar lá), por isso podemos relacionar níveis elevados de TGP e TGO no sangue com lesões hepáticas. A transaminação é uma reação reversível, ou seja, dependendo da demanda do organismo vamos ter mais piruvato ou mais alanina, utilizando como exemplo a transaminação da alanina em piruvato e glutamato. DESAMINAÇÃO Significa tirar o grupamento amino, quem sofre essa ação é o glutamato. A enzima que faz isso é a glutamato-desidrogenase, e no final forma um alfa- 2 cetoglutarato, sendo que esse glutamato pode vir tanto da transaminação de um determinado aminoácido, ou da proteólise de uma proteína. Nesse processo temos uma redução de NAD+, ou seja, forma um NADH (essa enzima também pode usar o NADP+ para liberar o H+, ou seja, pode liberar um NADPH). Além disso, o grupo amino retirado do glutamato é liberado na forma de amônia, ou seja, NH3. OBS: É importante lembrar que essa reação de Desaminação acontece dentro da mitocôndria, e isso pe importante, pois, nesses processo há a liberação de amônia, que é muito tóxica, então concentramos a amônia em um lugar bem menor, que é dentro da mitocôndria. AMINOÁCIDOS QUE VEM DA DIETA As proteínas da dieta começam a ser quebradas pelas pepsinas e os aminoácidos são absorvidos no intestino delgado, esses aminoácidos são transportados para o figado, onde serão processados. É importante dizer que junto desses aminoácidos da dieta, proteínas internas do figado também são degradadas no hepatócito. Quando chegam no fígado sofrem a reação de transaminação que libera um alfa-ceto-ácido correspondente ao aminoácido degradado e um glutamato, essa reação é executada pela amino- transferase com presença da coenzima PLP. Depois disso o glutamato entra na mitocôndria, onde sofre a reação de Desaminação pela ação da glutamato-desidrogenase, onde há a liberação de amônia e de NADH ou NADPH, liberando um alfa- cetoglutarato, que é um intermediário do ciclo de Krebs, que acontece dentro da mitocôndria, e olha só!, ele já está dentro da mitocôndria, que incrível não é mesmo! PROTEÍNAS DOS TECIDOS EXTRA- HEPÁTICOS Elas são degradadas no citoplasma da célula e se sofrerem todo esse processo idêntico vão liberar amônia, porém o clico de conversão da amônia em ureia só acontece no figado, então tem que acontecer alguma coisa na reação de Desaminação, para que o grupo amino não seja liberado na forma de amônia e se ligue a outra molécula para chegar no figado e o processo ser realizado certinho. Duas moléculas são importantes nesse processo, a glutamina (possui vantagem sobre o glutamato, pois consegue fazer com que dois grupos amino se liguem a ela, fazendo com que o transporte desses grupos amino para o fígado seja mais compensatório) e a alanina (que é uma molécula que faz esse transporte de grupos amino, só que ela está relacionada particularmente ao músculo). Então, depois dos aminoácidos passarem pela transaminação, há a formação do glutamato e de um alfa-ceto-ácido correspondente ao aminoácido degradado. Esse glutamato sofre ação da enzima glutamina- sintetase, que adiciona um grupo amino na sua cadeia lateral, mas, para isso consome 1 ATP, formando a glutamina. A glutamina é levada para o fígado pelo sangue, e quando chega no fígado sofre a ação da enzima glutaminase, dentro da mitocôndria, liberando um glutamato e uma amônia (essa amônia vai para o ciclo da ureia). Depois, esse glutamato é desaminado pela glutamato- desidrogenase, liberando a segunda amônia (que vai para o ciclo da ureia) e o alfa-cetoglutarato (esse vai para o ciclo de Krebs). Quando falamos da alanina, temos que estar ligados em um processo integrado: As proteínas do musculo formam aminoácidos, e esses aminoácidossofrem o processo de transaminação, 3 liberando glutamato no citoplasma das células musculares. Quando em contração, o músculo está consumindo glicose e liberando muito piruvato, ou seja, o piruvato fica em excesso. O piruvato em excesso com a presença de glutamato acaba por gerar uma reação mediada pela alanina amino-transferase, que transfere o grupo amino para o piruvato, formando alanina, e o glutamato é convertido em alfa-cetoglutarato. Essa alanina cai na corrente sanguínea e chega até o fígado, onde vai sofrer ação da alanina amino- transferase, só que ao contrário, ela vai transferir o grupamento amino da alanina para um alfa- cetoglutarato, que vai gerar no final um piruvato e um glutamato. O glutamato entra na mitocôndria para fazer todo aquele ciclo e a amônio conseguir chegar no ciclo da ureia. O piruvato no figado entra na via de gliconeogênese, formando glicose, e essa glicose volta a corrente sanguínea para chegar no musculo, para suprir as celulas de energia durante a contração muscular (que já estava acontecendo, por isso tinha o excesso de piruvato, e por isso a reação ocorreu). Esse ciclo torna viável e menos perigoso o transporte dos grupamentos amino, que seriam tóxicos ao tecido muscular, até o figado, que consegue dar um jeito nisso. OBS: Fenilcetonúria é a deficiência da fenilanina hidroxilase, que converteria a fenilanina em tirosina, como não faz isso, há um aumento da concentração de fenilanina. Esse aumento na concentração de fenilanina provoca a ativação da enzima fenilanina amino-transferase, que transfere esse grupamento amina para um piruvato, formando alanina e um fenilpiruvato. Esse fenilpiruvato compete com o piruvato para entrar na célula, isso prejudica a respiração celular da célula e a capacidade de ela formar ATP, o que é prejudicial a saúde. Fazendo com que as pessoas fiquem com retardamento mental e uma pigmentação deficiente. Detectada no teste do pezinho. CICLO DA UREIA É o processo no qual a amônia, que no nosso corpo é obtida por meio do processo de degradação de proteínas e aminoácidos, é convertida em ureia (que é a principal forma de excreção de compostos nitrogenados nos humanos). A produção da ureia acontece no figado, mas a sua excreção é nos rins. O glutamato (que pode ser produto da proteólise ou de uma transaminação), entra na mitocôndria e sofre a ação da glutamato-desidrogenase, liberando o íon amônio e um alfa-cetoglutarato. Não se pode esquecer que o íon amônio também pode ser originado da glutamina, que primeiro libera o seu primeiro amônio por ação da glutaminase, e depois o segundo pela ação da glutamato-desidrogenase. O íons amônio se associa com o bicarbonato, por meio da ação da enzima carbamoil-fosfato sintetase 1, reação essa que custa 2 ATP, formando o carbamoil-fosfato. Essa enzima carbamoil-fosfato-sintetase 1 é a reguladora do processo, ou seja, se ela estiver ativa, o ciclo da ureia está funcionando perfeitamente, agora, se ela estiver inibida, o ciclo da ureia também fica inibido. A molécula que influencia positivamente essa enzima é o N-acetilglutamato, que é formado a partir do excesso de glutamato, ou seja, o excesso de glutamato modula positivamente o ciclo da ureia. Esse carbamoil-fosfato se liga com a ornitina, formando citrulina. A citrulina reage com o aspartato, formando arginino- succinato, essa reação consome 1 ATP. A arginino-succinato acaba sendo quebrada, liberando um fumarato e virando arginina. A arginina é hidratada por uma enzima, e depois disso há a formação de ureia e ornitina a partir dessa hidratação. A ornitina volta para o ciclo para ser reutilizada, se juntar com o carbamoil-fosfato, para formar a citrulina e voltar tudo de novo. OBS: O mesmo fumarato que foi produzido no ciclo da ureia é aquele utilizado no ciclo de Krebs para a formação de ATP. No fim do ciclo da ureia, há o consumo de 4 ATP, quando a bicicleta de Krebs está “desligada”. BICICLETA DE KREBS Lembrar que o arginino-succinato vai formar a arginina e liberar um fumarato. Esse fumarato vira malato (isso pode ocorrer tanto no citoplasma quanto na matriz mitocondrial, mas falando de bicicleta de Krebs, essa formação do malato a partir do fumarato acontece no citoplasma) que depois vira oxalacetato, por ação da enzima malato- desidrogenase, nessa reação há a redução de um NAD+, ou seja, produz 1 NADH. 4 Esse oxalacetato vai sofrer o processo de transaminação e virar aspartato, que vai entrar na via de formação da arginino-succinato, que vai regenerar o fumarato, quando ela virar arginina. Esse NADH vai para a cadeia transportadora de elétrons gerando 2,5 ATP, ou seja, ao mesmo tempo que a ureia consume ATP, ele induz a formação de ATP. DEFEITOS NAS ENZIMAS DO CICLO DA UREIA Não há a conversão do íon amônio em ureia, ou seja, causando uma hiperamonemia. Então, alguém com um defeito nas enzimas não pode ter uma dieta rica em proteína, pois, uma dieta rica em proteína, aumentaria a sua taxa de desaminação, que aumentaria a sua quantidade de íons amônio, e como você não consegue dar conta disse, há uma aumento da concentração disso, causando uma hiperamonemia. A hiperamonemia pode estar relacionada com a cirrose (tem a morte dos hepatócitos que fazem o ciclo da ureia, ou seja, defeito no ciclo) e hepatite (consiste na inflamação dos hepatócitos, ou seja, eles acabam perdendo sua função, causando prejuízo no ciclo da ureia). OBS: A amônia é muito tóxica pois é bem solúvel, além disso, ela pode se juntar com o alfa-cetoglutarato, formando glutamato, e depois se juntar com o glutamato formando glutamina, isso pode levar a uma desregulação na celula, fazendo com que ela ganhe água por osmose, fique maior, o que ocasiona edemas cerebrais e cefaleias. COFATORES DE DEGRADAÇÃO São coenzimas, ou seja, cofatores da ação enzimática. PLP: É o piridoxil-fosfato, ele é a coenzima da amino- transferase que realiza a transaminação, é um transportador intermediário de amino, e é derivado de vitamina B6. Biotina: Atua na descarboxilação em presença de CO2. Tetrahidrofolato: Este vem da vitamina B9, faz a transferência de carbonos e é dependente de NADPH. Tetrabiopterina: participa das reações de oxirredução e vem do GTP, faz a transformação da fenilanina em tirosina junto com a enzima fenilanina amino- transferase. SAM: transfere grupo metil. AMINOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA Esses aminoácidos não vão diretamente ao fígado eles passam 1º pelo tecido muscular, pois a enzima que os degrada é exclusiva do tecido muscular. BCAA= Aminoácidos de cadeia ramificada, e como exemplo temos a valina, leucina e isoleucina. A aminotransferase específica de aminoácidos de cadeia ramificada é exclusiva do tecido muscular, por isso, eles precisam primeiramente passar no músculo, para que o seu grupamento amina seja transferido para outra molécula, através de transaminação. Depois da reação de transaminação, são liberados glutamato e alfa-ceto-ácidos, esses últimos vão para o fígado para serem degradados. Quando chegam no figado, eles são descarboxilados pela ação da enzima descarboxilase de aminoácidos de cadeia ramificada. Dependendo do aminoácido, no final do processo ele vai formar succinil-CoA ou corpos cetônicos. DOENÇAS Doença do xarope de boldo: é causada pela deficiência da descarboxilase de aminoácidos de cadeia ramificada, que como não funciona, não degrada os alfa-ceto-ácidos, ou seja, há um acúmulo de alfa-ceto-ácidos, que podem gerar problemas neurológicos e crises epiléticas. O tratamento é feito por meio do controle alimentar, é evitar a ingestão de alimentos que contenham muitos aminoácidos de cadeia ramificada e ingestão rigorosa de alimentos energéticos, para evitar o jejum prolongado. BIOSSÍNTESE DE
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