Questionário - Metabolismo de Carboidratos, Lipideos e Proteínas

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Questionário 
 
Metabolismo de Carboidratos, Lipídeos e Proteínas 
 
1) Descreva as rotas principais do metabolismo dos carboidratos. 
Glicólise: Consiste na oxidação da molécula de glicose formando duas moléculas de ATP e 
duas moléculas de Ácido Pirúvico. Acontecendo no hialoplasma, é um processo de 
catabolismo, anaeróbio e aeróbio, universal. Consiste numa sequência de 10 reações e duas 
fases: preparatória (compreendem 5 reações nas quais a glicose é fosforilada por dois ATP 
e convertida em duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato) e de pagamento (as duas 
moléculas de gliceraldeído−3−fosfato são oxidadas pelo NAD+ e fosforiladas em reação que 
emprega o fosfato inorgânico. O resultado líquido do processo total de glicólise é a formação 
de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvato, às custas de uma molécula de glicose). Em organismos e 
tecidos aeróbios, em condições aeróbias, o Piruvato é oxidado (com perda do grupo 
carboxílico) originando o grupo Acetil-CoA que depois é oxidado a CO2 durante o Ciclo de 
Krebs. Em organismos e tecidos em condições de pouco oxigênio ou em condições 
anaeróbias, o Piruvato é reduzido a Lactato ou convertido a Etanol + CO2. O lactado 
(proveniente da glicólise anaeróbia) é produzido pelo organismo após a queima da glicose 
para fornecimento de energia sem a presença de oxigênio. Em atividades físicas de longa 
duração, por exemplo, o suprimento de oxigênio nem sempre é suficiente. O organismo 
busca energia em fontes alternativas, produzindo o lactato. O acúmulo desta substância nos 
músculos pode gerar uma hiperacidez que causa a dor e desconforto logo após o exercício 
físico. 
Via das pentoses-fosfato: Processos de síntese das pentoses, CO2 e o NADPH, onde, se 
trata de uma via metabólica alternativa à glicólise para a oxidação da glicose que não requer 
e não produz ATP. A via das pentoses-fosfato ocorre no citosol em duas etapas: etapa 
oxidativa e a etapa não−oxidativa. Na etapa oxidativa a glicose−6−fosfato é convertida à 
ribulose−5−fosfato acompanhada pela formação de duas moléculas de NADPH. A etapa 
não−oxidativa envolve a isomerização e condensação de várias moléculas diferentes de 
açúcar. Três intermediários do processo são utilizados em outras vias: a ribose−5−fosfato, 
a frutose−6−fosfato e o gliceraldeído−3−fosfato. Alternativamente, a via das 
pentoses−fosfato pode ser concebida como um “desvio” para a produção de 
frutose−6−fosfato a partir da glicose−6−fosfato. Tanto a glicose−6−fosfato como o 
Neywlon Luan L. de Oliveira 
gliceraldeído−3−fosfato produzidos pela via das pentoses−fosfato podem ser metabolizados 
a piruvato e, finalmente, oxidado no sistema enzimático mitocondrial. 
Glicogênese: É o processo de síntese do glicogênio a partir da condensação de muitos 
monômeros de glicose. O glicogênio é armazenado em grânulos intracelulares que também 
contêm as enzimas que catalisam as reações para a sua síntese e degradação. A glicose 
armazenada sob a forma de glicogênio no fígado e músculos destinam-se a diferentes 
funções, como reservatório de glicose à corrente sanguínea e combustível para gerar ATP 
durante atividade muscular. Tal processo ocorre logo após a ingestão do alimento, quando 
os teores de glicose estão elevados na corrente sanguínea. O Lactado é formado nos 
eritrócitos por glicose é captado pelo fígado e convertido em Glicose-6-fosfato. Após, a 
glicose−6−fosfato é convertida reversivelmente a glicose−1−fosfato pela fosfoglicomutase e, 
em presença da UDP−glicose−pirofosforilase, a glicose−1−fosfato reage com a trifosfato de 
uridina (UTP), para produzir UDP−glicose uma forma “ativada” de glicose. A unidade glicosil 
de UDP−glicose é transferida para uma extremidade não−redutora do glicogênio já existente, 
resultando na anexação de uma nova unidade de glicose. A UDP é reconvertida a UTP à 
custa de ATP por meio de uma reação de transferência do grupo fosforil catalisada pela 
nucleosídio−difosfato– cinase. O glicogênio é uma estrutura amplamente ramificada com 
pontos de ramificações a cada 8 a 14 resíduos. A ramificação é resultante da ação da enzima 
amilo-transglicosilase (enzima de ramificação). Essa enzima transfere um fragmento de 6 ou 
7 resíduos de glicose, da extremidade não-redutora de uma cadeia para o grupo OH do C6 
de uma unidade de glicose na mesma ou em outra cadeia de glicogênio, de modo a formar 
um enlace onde é estabelecido um ponto de ramificação. Após a ocorrência de ramificações, 
unidades de glicose podem ser acrescentadas a partir de resíduos glicosil provenientes da 
UDP−glicose aos terminais não−redutores de cada uma das cadeias originais ou das 
ramificações, por meio da glicogênio−sintase. Quando o n° suficiente de unidades são 
adicionadas, desse modo, ocorrem novas ramificações. A síntese de glicogênio necessita a 
existência de uma cadeia de glicogênio já constituída, à qual são adicionados novos resíduos 
de glicose. Na primeira etapa da síntese, uma glicosil−transferase liga o primeiro resíduo de 
glicose a um grupo OH de uma proteína chamada glicogenina que atua como molde inicial. 
Essa, por autocatálise, incorpora novos resíduos de glicose, até formar uma pequena cadeia 
de até sete resíduos doados pela UDP-glicose, produzindo uma molécula nascente de 
glicogênio. Nesse ponto, a glicogênio−sintase inicia a síntese do glicogênio, enquanto a 
glicogenina desliga-se do polímero. 
Glicogenólise: É o processo de conversão do glicogênio em glicose, através da degradação 
do glicogênio em uma clivagem sequencial de resíduos de glicose a partir das extremidades 
não-redutoras das ramificações do glicogênio. A partir do rompimento das ligações pela 
enzima glicogênio-fosforólise, há a formação do α−D−glicose−1−fosfato. A glicogênio-
fosforilase remove unidades sucessivas de glicose ao longo da cadeia até restarem quatro 
resíduos de um ponto de ramificação. A continuação da degradação ocorre depois da 
transferência de uma unidade de três resíduos de glicose da ramificação sob a ação da 
enzima de desramificação do glicogênio, para a extremidade não-redutora de outra 
ramificação, ou seja, acontece o rompimento de uma ligação com a formação de uma nova 
ligação. Em sua nova posição, os resíduos de glicose são liberados pela ação da glicogênio-
fosforilase. A remoção do resíduo glicosil restante ligado à cadeia principal é realizada por 
hidrólise pela mesma enzima de desramificação com a formação de glicose e glicogênio não 
ramificado. Desse modo, é explicado o aparecimento de pequenas quantidades de glicose 
livre. O produto final das reações de degradação do glicogênio é a glicose−1−fosfato que é 
convertida em glicose−6−fosfato pela fosfoglicomutase. A glicose−6−fosfato pode ser 
utilizada pela glicólise ou pela via das pentoses-fosfato e no fígado, a glicose-6-fosfato 
também sofre a ação da glicose−6−fosfatase para formar glicose. 
Gliconeogênese: É o processo de formação de novas moléculas de glicose a partir de 
moléculas menores, como precursores não-glicídicos (lactato, piruvato, glicerol, cadeias 
carbonadas). Entre as refeições, os teores adequados de glicose sanguínea são mantidos 
pela hidrólise do glicogênio hepático. Quando o fígado esgota seu suprimento de glicogênio 
(exemplo, jejum prolongado ou exercício vigoroso), a gliconeogênese fornece a quantidade 
apropriada de glicose para o organismo. Considerando o piruvato como ponto inicial da 
gliconeogênese, as reações podem ser comparadas com as da via glicolítica, porém, no 
sentido inverso. Muitas das enzimas e intermediários são idênticos. Sete reações são 
reversíveis, no entanto, três são irreversíveis e devem ser contornadas por meio de outras 
reações catalisadas por enzimas diferentes. 
Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico: Trata-se de uma via catabolítica cíclica de oxidação 
total da glicose a CO2 e H2O, com liberação de energia. Tal processo só ocorre em 
condições aeróbicas, na matriz mitocondrial. Antes de entrarno ciclo, após a oxidação da 
molécula de glicose (pelas diversas vias) a Piruvato, este é transportado do citosol até a 
matriz mitocondrial por uma translocase específica para ser descarboxilado a Acetil-CoA. 
Para a formação de Acetil-CoA participa do processo o complexo multienzimático piruvato 
desidrogenase, além de outras enzimas como a CoA-ácido pantotênico e a vitamina B3 
(NAD+). Após formado, o Acetil-CoA entra no ciclo e através de uma reação de condensação 
com o Oxaloacetato formando o Citrato. A reação é catalisada pela enzima citrato sintetase. 
Neste processo, há a liberação da coenzima A, que fica livre para atuar na descarboxilação 
oxidativa de outra molécula de Piruvato e formar uma nova molécula de Acetil-CoA capaz 
de entrar no ciclo. Após formado o Citrato, através de uma reação de desidrogenação, este 
é convertido a Isocitrato via Cis-Aconitato através da enzima aconitase. Trata-se de uma 
reação reversível. O Isocitrato sofre de desidrogenação pela ação da enzima isocitrato 
desidrogenase (enzima ligada à coenzima NAD+) resultando na formação na molécula de 
Alfa-Cetoglutarato e CO2. Nessa reação irreversível há a liberação de NADH + H+. Após a 
formação do Alfa-Cetoglutarato, através de uma reação de descarboxilação oxidativa, o 
mesmo é oxidado a Succinil-CoA e CO2 pela ação do complexo alfa-cetoglutarato 
desidrogenase, enzima ligada à coenzima NAD+. Nessa reação irreversível, também há a 
formação de NADH + H+. O Succinil-CoA é um composto de alta energia. Fosforila a 
Guanosina Difosfato (GDP) a Guanosina Trifosfato (GTP) pela ação enzimática da succinil-
CoA sintetase. Nesta reação de fosforilação em nível de substrato, ocorre a liberação do 
Succinato, da coenzima A e a formação de um grupo fosfato terminal de alta energia do GTP 
a partir de GDP + Pi. Após a formação do Succinato pela reação reversível, o mesmo passa 
por uma reação de desidrogenação até a formação da molécula de Fumarato. Tal processo 
é catalisado pela enzima succinato desidrogenase, a qual contém FAD ligada 
covalentemente, formando FADH2. Através da catalisação do Fumarato a partir da enzima 
fumarato desidrogenase (fumarase) e de uma reação reversível de hidratação, há a 
formação do Malato. Por fim, na última reação do Ciclo de Krebs ocorre a desidrogenação 
do malato a Oxaloacetato e o início de um novo ciclo. Esta reação é catalisada pela enzima 
malato desidrogenase a qual está ligada à coenzima NAD+. Nessa reação reversível, há a 
formação de NADH + H+. 
Cadeia respiratória: Após o Ciclo de Krebs, este é um processo metabólico de síntese do 
ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória. 
Ocorrendo nas cristas mitocondriais, é um sistema de transferência de elétrons provenientes 
do NADH e FADH2 (estas coenzimas são carreadoras do O2, o qual serve como aceptor de 
H+). Durante o fluxo de elétrons, há liberação suficiente de energia livre para a síntese de 
ATP nos sítios de fosforilação oxidativa. Neste fluxo, os elétrons são passados de molécula 
para molécula nos citocromos presentes nas cristas mitocondriais. Estes “pulam” de um 
citocromo para outro até chegar no O2 e fazer a liberação de energia convertida em ATP. 
Neste processo, o NADH se liga ao complexo I e transfere seus elétrons para este complexo, 
iniciando a cadeia de transporte de elétrons. Este complexo é um canal de prótons e bombeia 
4 prótons para o espaço intermembranar e transfere elétrons para a ubiquinona (uma 
proteína inserida na membrana). A ubiniquona transfere os elétrons para o complexo III 
(bomba de prótons), que bombeia mais 2 prótons para o espaço intermembranar. Os 
elétrons são transportados pelo complexo III até o citocromo C (que só transfere elétrons) e 
deste para o complexo IV que além de ser uma bomba de prótons (bombeia 4 prótons) 
transfere elétrons para o oxigênio reduzindo-o até H2O. Desta maneira, a cada um NADH 
que inicia esta via, 10 prótons são bombeados para o espaço intermembranar. O FADH2 
possui afinidade ao complexo II, que não é uma bomba de prótons, transfere seus elétrons 
para a ubiquinona e daí em diante tudo se repete. O FADH2 é responsável pelo 
bombeamento de 6 prótons para o espaço intermembranar. Estes prótons retornam através 
da ATP sintase e são responsáveis pela maior síntese de ATP que acontece na mitocôndria. 
 
2) Descreva as rotas principais do metabolismo dos lipídeos. 
Metabolismo do glicerol: Os principais produtos da digestão de lipídios são o glicerol e ácidos 
graxos, portanto nesta aula trataremos apenas dos seus metabolismos. O glicerol é 
metabolizado na via glicolítica. Para isto ele precisa primeiro ser ativado pela enzima glicerol-
quinase, que utiliza uma molécula de ATP para converter o glicerol em L-glicerol-3-fosfato. 
Em seguida a enzima glicerol3-fosfato-desidrogenase utiliza o NAD+ para converter o L-
glicerol-3-fosfato em diidroxiacetona-fosfato. Por fim a enzima triose-fosfato-isomerase 
converte a diidroxiacetona-fosfato em D-gliceraldeído-3-fosfato, que segue seu caminho na 
via glicolítica. 
Metabolismo dos ácidos graxos: ocorre no interior da mitocôndria. Para que eles sejam 
metabolizados é necessário primeiro ativá-los, transformando seu grupo carboxilato num tio-
éster da CoASH. A enzima acilCoA sintetase inicialmente ativa o ácido graxo com uma 
molécula de ATP. O oxigênio da carboxila ataca o fósforo-α do ATP, fornando acil-AMP e 
pirofosfato. O pirofosfato é hidrolisado à dois fosfatos inorgânicos. Em seguida a CoASH 
ataca a carbonila da acil-AMP, saindo o grupo abandonador AMP e formando acil-CoA. No 
interior da mitocôndria os ácidos graxos serão oxidados em quatro etapas, quebrando sua 
estrutura de dois em dois carbonos, até convertê-los em acetil-CoA, NADH e FADH2. O 
acetil-CoA segue para o ciclo do ácido cítrico e os NADH e FADH2 seguem para a 
fosforilação oxidativa. 
Β-oxidação de ácidos graxos: A primeira reação da β-oxidação de ácidos graxos é catalisada 
pela enzima acil-CoA-desidrogenase, que utiliza o FAD para remover o hidrogênio, 
convertendo a acil-CoA em trans-Δ2 -enoil-CoA. Repare que a insaturação formada é trans 
e não cis como seria esperado encontrar em ácidos graxos. Na segunda reação a trans-Δ2 
-enoil-CoA sofre hidratação catalisada pela enoil-CoA-hidratase (idêntica a reação da 
fumarese no ciclo do ácido cítrico), formando o L-β-hidroxiacil-CoA. Na terceira reação a 
enzima β-hidroxiacil-CoA-desidrogenase utiliza o NAD+ para oxidar o L-β-hidroxiacil-CoA à 
β-cetoacil-CoA. Na quarta e última reação a enzima acil-CoA-acetiltransferase também 
denominada tiolase catalisa quebra da β-cetoacil-CoA pela CoASH formando acetil-CoA e 
uma acil-CoA com dois carbonos a menos. Essas quatro etapas são repetidas até que todo 
o ácido graxo saturado seja convertido à acetil-CoA, NADH e FADH2. 
Corpos cetônicos: Nos mamíferos, a acetil-coA formada no fígado durante a β-oxidação de 
ácidos graxos pode ser exportada para outros tecidos na forma de corpos cetônicos. São 
três os corpos cetônicos: acetona, acetoacetato e D-β-hidroxibutirato. A acetona é produzida 
em menor quantidade, e por ser volátil é exalada. Os outros são solúveis em água, sendo 
transportados pelo sangue até os demais tecidos, onde são reconvertidos em acetil-CoA e 
oxidados no ciclo do ácido cítrico. 
 
3) Descreva as rotas principais do metabolismo das proteínas. 
O metabolismo das proteínas envolve cinco etapas. Na primeira, ocorre a ativação dos 
aminoácidos. O grupo carboxila do aminoácido deve estar ativado para que ocorra a ligação 
peptídica e deve sempre existir um elo entre cada aminoácido e a informação contida no 
mRNA. Logo, esta primeira etapa envolve a ligação do aminoácido a um tRNA, ocorre no 
citosol e envolve a participação de enzimas do tipo aminoacil-tRNA sintetases. A segunda 
etapa é chamada de iniciação, onde o mRNA liga-se à menor das subunidades ribossômicas 
e ao aminoacil-tRNAde iniciação. Em seguida, liga-se à subunidade maior, formando o 
complexo de iniciação, pareando o aminoacil-tRNA com o códon UAG. A terceira etapa, o 
alongamento, é formada pela ligação de outros aminoácidos e requer a participação de 
proteínas conhecidas como fatores de alongamento, e assim como as etapas anteriores, 
envolve a participação de GTP (Guanosina trifosfato). A quarta etapa é a terminação e 
liberação, sinalizada por um códon de terminação. A quinta e última etapa é o enovelamento 
e processamento pós-tradução, para que a proteína obtenha sua forma tridimensional 
biologicamente ativa. Já no metabolismo catabólico, o processo é responsável pela 
reciclagem dos aminoácidos e por não deixar nosso organismo formar proteínas anormais 
ou não desejáveis. Os sistemas de degradação estão localizados no citoplasma e são 
dependentes de ATP. Outros processos de degradação podem ocorrer nos lisossomos. A 
via dependente de ATP (adenosina trifosfato) envolve a proteína ubiquitina, que se liga de 
forma covalente aos resíduos de Met da proteína a ser degradada através da catálise 
realizada por três enzimas separadas (E1, E2 e E3). O complexo de degradação é conhecido 
por proteassomo 26S e envolve o processo de desenovelamento de proteínas ubiquitinadas 
 
4) Sabemos que cada órgão possui funções metabólicas especializadas: Descreva 
como o músculo esquelético, o músculo cardíaco, o cérebro, o tecido adiposo e os 
rins usam o ATP para trabalhar. 
O ATP é a moeda energética utilizada por todas as células. A hidrólise do ATP fornece 
energia para as reações químicas envolvidas no processo de contração muscular, o coração 
utiliza a energia para bombear o sangue, os rins utilizam-na para filtrar os resíduos e reciclar 
os nutrientes e para a produção de urina, o cérebro para conduzir os impulsos eléctricos 
nervosos etc. 
Nos músculos a reação que usa energia é a contração muscular. Duas das proteínas do 
músculo fazem as contrações: a actina e a miosina. A miosina liga-se ao ATP vindo da 
mitocôndria, e curva-se sobre a actina. O ATP então se quebra, liberando um fosfato e um 
ADP, que ficam livres para ser recarregados novamente. Assim, a actina e a miosina 
deslizam uma sobre a outra, realizando o movimento. Para que as duas se soltem e o 
músculo relaxe, é preciso que outro ATP se ligue à miosina, desligando as duas proteínas. 
O trabalho cardíaco é ejetar o sangue para o organismo e eficiência cardíaca pode ser 
medida pela relação entre o sangue ejetado e a energia consumida. o ventrículo direito 
consome cerca de seis vezes menos energia que o ventrículo esquerdo, porque ejeta seis 
vezes menos sangue por batida. A energia cardíaca vendo através do ATP, molécula 
produzida durante o processo de respiração celular. O coração depende muito da energia 
imediata da glicose. Por isso, as mitocôndrias são mais abundantes no músculo cardíaco do 
que no esquelético 
O impulso nervoso (ou potencial de ação) é uma rápida alteração do potencial eléctrico das 
membranas dos neurónios. Por breves instantes (poucos milissegundos) a carga eléctrica 
do interior da célula nervosa torna-se mais positiva que o exterior. 
As membranas plasmáticas dos neurónios são constituídas por uma bicamada fosfolipídica 
impermeável aos íons, como nas outras células, mas possuem proteínas que funcionam 
como canais ou bombas iónicas. Pela sua atividade estas proteínas formam o potencial de 
repouso definido como a diferença de cargas eléctricas entre o exterior e o interior da célula 
quando a membrana da célula não está sujeita a qualquer alteração do seu potencial 
eléctrico. Geralmente o potencial de repousos é negativo, ou seja, o exterior mais positivo 
que o interior. Deve-se sobretudo à diferença de concentração dos íons sódio (Na+) e 
potássio (K+) dentro e fora da célula. Diferença essa que é mantida pelo funcionamento dos 
canais e proteínas que bombeiam sódio para o meio externo e potássio para o meio interno, 
com consumo de ATP, contrariando a difusão passiva. As sinapses (comunicação entre os 
neurônios) consomem a maior parte da energia. Como tem pouco glicogênio de reserva, o 
cérebro pode sofrer danos graves quando falta glicose, mesmo que por um breve intervalo 
de tempo. 
A maior parte dessa energia é usada para a produção de urina. O restante é utilizado para 
fabricar hormônios ou eliminar toxinas. As células epiteliais que revestem o túbulo proximal 
apresentam características estruturais que favorecem a reabsorção: microvilosidades 
apicais (aumentando a área de reabsorção), grande número de mitocôndrias (para a 
produção de ATP necessário para sustentar os transportes ativos) e junções oclusivas 
relativamente permeáveis (permitindo a passagem de água e íons no espaço intercelular). 
No ciclo da ureia consiste em cinco reações - duas dentro da mitocôndria e três no citosol. 
O ciclo utiliza dois grupos amino, um do NH4+ , e um do aspartato, e um carbono do HCO3- 
para formar a ureia, que é relativamente atóxica. Essas reações utilizam a energia de quatro 
ligações de fosfato (3 de ATP, que são hidrolisados a 2 ADP e 1 AMP). A molécula de ornitina 
é a carregadora desses átomos de carbonos e nitrogênios. 
No tecido adiposo: a gordura armazenada no adipócito encontra-se na forma de 
triglicerídeos (três ácidos graxos ligados a uma molécula de glicerol). Enquanto realizamos 
o exercício, vários hormônios como as catecolaminas, o glucagon, o hormônio do 
crescimento, corticosteroides, entre outros, são liberados na corrente sanguínea, e quando 
chegam aos adipócitos, provocam lipólise (esvaziamento dos adipócitos) aumentando as 
concentrações sanguíneas de ácidos graxos livres (AGL). Esses AGLs são levados aos 
músculos esqueléticos que os utilizam para a síntese de ATP. Sendo, dessa forma, para a 
produção de ATP e para o fornecimento de energia para o corpo trabalhar e ter um bom 
funcionamento.