Metabolismo Carboidratos

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METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
· Rever os principais processos químicos celulares. 
· Analisar suas implicações fisiológicas. 
Liberação de energia livre dos alimentos 
· Os animais obtêm energia através da oxidação dos alimentos 
Na alimentação os 3 nutrientes energéticos são: 
· Carboidratos 
· Proteínas 
· Lipídios 
Nos alimentos existem outras substâncias, contudo esses são os nutrientes que dão energia para o corpo, porém não conseguimos absorver eles na forma que ingerimos nos alimentos, é necessário sofrer uma digestão (quebra), para que assim o corpo consiga absorve-los (TGI para o Sangue) para utiliza-los, se não acontecer esses dois processos os nutrientes sairão nas fezes. 
Depois da absorção, esses nutrientes caem no sangue, assim, ocorre a distribuição para todas as células do corpo (rim, cérebro, intestino, músculos, etc.)
De uma maneira geral, temos Carboidratos, Lipídeos e Proteínas que estão no sangue vindos da alimentação, com isso, eles entram na célula para produção de energia, então através de reações chamadas de “Reações de Oxidação”, os nutrientes energéticos dentro da célula liberam uma alta energia, e essa energia é o suficiente para converter ADP + Fosfato (Pi) ATP, e esse ATP vai todos os locais da célula para ela usar quando precisar, por exemplo, para quando uma bomba de sódio e potássio precisar funcionar, uma bomba de cálcio, para ocorrer uma contração muscular, para manter potencial de repouso, para ter um potencial de ação, impulso nervoso, síntese de proteínas, transcrição, etc.
Então é para isso que comemos, para que os nutrientes cheguem no sangue, entrem dentro das nossas células, sofram reações de oxidação, liberem energia para que o ADP + Fosfato inorgânico sejam convertidos em ATP.
A célula consegue energia através dos alimentos que ingerimos durante a alimentação. 
Depois dessa energia, o que não for útil mais para célula será excretado.
Não é toda energia que o nutriente libera que se transforma em ATP, uma parte dessa energia é perdida e transforma-se em Calor, e esse calor é importante para mantermos nossa temperatura corporal. 
Então, essas reações de oxidação não são 100% eficientes, não é toda energia liberado pelo nutriente transforma-se em ATP, quase metade é dissipada e transforma-se em calor.
Exemplo: Quando fazemos exercício físico, a temperatura corporal aumenta, pois a reações estão aceleradas, com isso, produzindo mais calor.
Quando o ATP é utilizado pela célula ele libera energia e gera o ADP + Fosfato (Pi), com isso, é necessário oxidar novamente os nutrientes para continuar realizando as funções, ou seja, é necessário ser transformado de novo em ATP. 
Muito ATP em uma célula significa que está com bastante energia 
Muito ADP em uma célula significa que está com pouca energia
ATP: Moeda de energia do nosso corpo 
Quando a célula precisa fazer algo que gaste energia, ela utilizada ATP em troca dessa energia, o qual está em todos os lugares de nossas células (núcleo, mitocôndria, citosol, reticulo, etc.) 
O ATP é chamado de “Adenosina Trifosfato”, o qual é muito energético, os 3 fosfatos possuem muita carga negativa junto, isso gera uma grande instabilidade, ou seja, o ATP é uma molécula instável, quando um fosfato é quebrado muita energia é liberada dessa quebra, devido a sua instabilidade. 
Essas ligações de fosfato são chamadas de “Ligação de Fosfato de Alto Energia”
Ou seja, o ATP virar ADP é necessário quebrar um Fosfato, ou seja, quando o ATP é quebrado é liberado energia (Trifosfato Difosfato). 
De ADP para ATP é necessário da energia, quem dá essa energia é a Oxidação dos nutrientes, e quando a célula precisa ela quebra o ATP e essa energia é liberada. 
OBS.: As vezes não é ATP, e sim GTP ou UTP, porém são todos compostos de alta energia.
Uso de carboidratos para a obtenção de Energia 
Os carboidratos (CHO) o principal uso deles é para geração de energia
Quando os carboidratos eram digeridos na boca e intestino delgado, eles geravam monossacarídeos:
· Glicose 
· Frutose 
· Galactose
Esses monossacarídeos que eram absorvidos e iam para o sangue
Em média uma alimentação normal 80% era glicose e os outros 20% frutose e galactose, essas moléculas iam para Veia Porta e chegavam ao Fígado.
Porém, quando saem do Fígado 95% é glicose, pois no fígado a galactose a frutose se transformam em glicose, ou seja, após digestão, no fígado, grande parte da frutose e quase toda galactose são transformadas em glicose, restando 5% dividido entre galactose e frutose. 
Por isso quando falamos de “açúcar no sangue”, falamos de Glicose, pois 95% dos carboidratos do sangue é a Glicose. 
A glicose é a via final comum dos carboidratos.
Transporte de Glicose para célula 
A glicose presente no sangue não faz Difusão Simples, ou seja, não consegue permear a membrana celular, porque é uma molécula polar e grande, é necessário um transportador chamado de “Glut” para entrar dentro da célula, isso é chamado de Difusão Facilitada, a qual não gasta energia.
No intestino e no rim são diferentes, pois a glicose não está no sangue, e sim no lúmen do intestino delgado ou no túbulo do rim, com isso, a glicose entra na célula por um cotransporte com Sódio por um transportador chamado de “SGLT”, a qual gasta energia por ser um transporte ativo secundário. 
Quando é do sangue para a célula é o Glut, o que acontece na maior parte dos casos.
Papel da Insulina 
A Insulina é liberada pelas células Beta Pancreáticas.
Existem transportadores Glut que não precisam da insulina para glicose entrar, por exemplo, o “Glut-4” precisa de insulina para entrar, 
O músculo e o tecido adiposo têm “Glut-4”, o qual fica dentro da célula, a insulina se liga no seu receptor especifico, com isso, o Glut-4 é transportado para membrana permitindo a entrada da glicose.
Porém, tem tecidos que não precisam de insulina, pois já possuem um receptor “Glut-2” presente na membrana, por exemplo, os neurônios presentes no cérebro e o fígado utilizam muito a glicose, logo, dizemos que são “insulino-independentes”. 
Grande parte da glicose do nosso sangue é removido através da ação da insulina.
Glicose dentro das células
A glicose está no sangue, vai entrar na célula por um transportador “Glut”, a primeira coisa que acontece com a glicose quando ela entra dentro da célula genérica é uma reação, onde ela se transforma em “Glicose-6-Fosfato”, quem faz isso é uma enzima chamada de Hexoquinase (No Fígado essa mesma enzima é chamada de Glicoquinase).
Reação: Glicose Glicose-6-Fosfato (Mediada pela enzima Hexoquinase).
A função dessa reação é que a Glicose pode entrar e sair livremente de dentro da célula, após a reação transforma-se em “Glicose-6-Fosfato”, a qual não consegue sair da célula, pois o receptor “Glut” não reconhece essa substância nova, ou seja, essa reação ocorre para prender a glicose dentro da célula.
A Glicose no lúmen intestino entra na célula intestinal chamada de Enterócito, quando a glicose entra pelo transporte mediado com sódio (cotransporte) pelo transportador SGLT, também ocorre a transformação da Glicose em “Glicose-6-Fostato” pela Hexoquinase, porém nesse caso a glicose não pode ficar presa dentro da célula intestinal (enterócito), pois é necessário a glicose ir para o sangue, logo, nesse caso essa reação é reversível, ou seja, uma enzima chamada de Glicose-6-Fosfatase reverte a Glicose-6-Fosfato em Glicose para poder se transportada para o sangue.
No Fígado é necessário ter essa reação reversível, porque ele é o órgão que faz o controle da glicemia do corpo, ou seja, quando a glicose do sangue abaixa, ele manda glicose para o sangue e para ele mandar a glicose para o sangue ele precisa dessa reação.
As coisas que o Rim absorve no filtrado tem que voltar para o sangue, a glicose também é filtrada, para que ela não saia na urina, a glicose que é filtrada no sangue para não virar urina é captada pelo rim, para ser utilizada em outras partes do corpo, ou seja, é necessário que essa glicose volte para o sangue.
Reação: Glicose-6-Fosfato Glicose (Mediada pela enzima Glicose-6-Fosfatase)
Portanto:A maior parte das nossas células utilizam a glicose para elas, os únicos lugares que não fazem isso é o intestino delgado e o rim.
OBS.: Essa reação de transformação de Glicose em Glicose-6-Fosfato é irreversível em quase todos os tecidos, porém ela pode ser revertida para glicose sair no intestino, no rim e no fígado.
OBS.2: Porque ela vira Glicose-6-Fosfato e depois precisa voltar pra Glicose, porque simples não fica apenas em Glicose direto? Isso ocorre porque dentro da célula as enzimas ficam livres se chocando com as substância, pode ser que ocorra a transformação para Glicose-6-Fosfato e também pode ser que não ocorra essa transformação e permaneça apenas Glicose e vai direto para o sangue, tudo depende se a glicose vai ou não entrar em contato com a enzima, caso entre em contato, será necessário fazer uma reação de reversão para ela ser transportada para corrente sanguínea. 
A Glicose-6-Fosfato dentro da célula pode ser:
- Armazenada na forma de Glicogênio em um período bem alimentado (excesso de glicose, quando não está precisando de energia é armazenado) 
- Glicólise ou Via Glicolítica (Oxidada/Quebrada para gerar ATP)
- Participa da Via das Pentoses 
-Glicose em nosso corpo/sangue não é exclusivamente vinda da dieta, nosso corpo consegue produzir glicose, a via que nosso corpo produz glicose é chamada de “Gliconeogênese”
OBS.: A quantidade de glicose em nosso sangue não pode baixar muito, se não o paciente entra em um quadro de hipoglicemia levando a sintomas como desmaio 
Glicogênio 
São várias glicoses unidas, ou seja, um polímero de glicose, formando uma reserva energética
Todas nossas células produzem glicogênio, porém as maiores reservas estão no fígado e no músculo esquelético 
A importância do Glicogênio estar no Fígado, porque esse é o órgão responsável pelo controle da glicemia, quando começa cair a glicemia (concentração de glicose no sangue) ele quebra o glicogênio e começa mandar glicose pro sangue para normalizar, por isso é importante ter uma reserva no fígado.
A importância do Glicogênio no Músculo Esquelético é para ter uma energia para contração muscular e situações de luta e fuga, esse glicogênio não pode ser utilizado para controlar a glicemia, porque o glicogênio vira glicose-6-fostato, e isso não tem como sair da célula. 
Porque não é armazenado direto na forma de glicose? A glicose é transformada em um polímero chamado de glicogênio, pois a glicose é um soluto, um soluto atrai solvente (líquido), com isso, se a célula armazenasse em forma de glicose a célula incharia e aumentaria a pressão intracelular. 
A ideia das reservas energéticas é que quando precisamos de energia podemos quebrar elas, ou seja, quando precisamos podemos quebrar o glicogênio em glicose, para depois ser oxidada e gerar energia.
A síntese do glicogênio é chamada de: 
Glicogênese 
Síntese de Glicogênio, e a principal enzima é a glicogênio sintase e para isso há gasto de energia (ATP) 
A célula sintetiza glicogênio, quando há um excesso de energia nela, ou seja, ela não está precisando de energia no momento e tem muita glicose dentro dela e não precisa usa-la, com isso, guarda na forma de glicogênio 
OBS.: 
Glicogênese e diferente de Gliconeogênese
Glicogênese: Síntese de Glicogênio
Gliconeogênese: Síntese de Glicose 
Glicogenólise 
A Glicogenólise é a quebra do glicogênio
A principal enzima é a glicogênio fosforilase e isso ocorre quando a célula precisa de glicose para ter energia, no caso do fígado para mandar para o sangue ou quando um músculo precisa contrair durante um exercício físico
A principal função é gerar glicose para a produção/obtenção de energia 
Glicogênese: A Glicose-6-Fostato é transformada em Glicogênio pela Glicogênio Sintase com gasto de energia
Glicogenólise: Glicogênio é transformado em Glicose-6-Fosfato pela Glicogênio Fosforilase sem gasto de energia
OBS.: Quando fazemos uma síntese gastamos energia, quando degradamos obtemos energia
Em jejum/exercícios físicos/quando cai a glicemia a via ativada é a “Glicogenólise”
Quando a célula está com excesso de ATP ou estamos bem alimentados ativa a via “Glicogênese”
Hormônios:
A Insulina é liberada no estado bem alimento, com isso, esse hormônio ativa a enzima Glicogênio Sintase e inibe a enzima Glicogênio Fosforilase
O Glucagon/Adrenalina é liberado quando tem pouca glicose, com isso, ativa a enzima Glicogênio Fosforilase e inibe a enzima Glicogênio Sintase
OBS.: O Musculo Esquelético não tem receptor para Glucagon, no caso desse músculo esquelético o hormônio Adrenalina faz a função do Glucagon 
Glicólise ou Via Glicolítica
É a via da oxidação da glicose para obtenção de energia, a qual ocorre no citosol é uma via anaeróbia (sem oxigênio) 
Nessa via a molécula de glicose que tem 6 carbonos inicialmente é quebrada, gastando 2ATP, em duas moléculas de 3 carbonos: 2 gliceraldeídos 3P (3 carbonos), essa fase a célula tem um gasto inicial de energia, porém para compensar depois
Na parte final dessa via são formados 2 Piruvatos, pois o piruvato também tem 3 carbonos, com isso, forma-se 4 ATP e 2 NADH
NAD é uma coenzima que ajudam as enzimas a pegar Hidrogênio e transformar-se NADH+ 
1 Glicólise gera:
· 2 Piruvatos 
· 2 NADH
· 2 ATP (Formou 4, porém utilizou 2 no início, 4 – 2 = 2) 
O Piruvato pode ter 2 destinos: 
Primeiro Destino: Em condições anaeróbias o Piruvato vira Lactato (Ácido Lático), porque continua no citosol e sem oxigênio, essa Lactato irá para o sangue
OBS.: Se está formando muito ácido lático é porque a célula está trabalhando muito em condições anaeróbias 
OBS.2: A Glicose é o único nutriente que gera ATP em condições anaeróbias, ou seja, proteínas e lipídeos não conseguem produzir ATP sem oxigênio
Segundo Destino: Vai para Mitocôndria em condições aeróbias (presença de oxigênio) 
A mitocôndria tem uma matriz mitocondrial, membrana mitocondrial externa, membrana mitocondrial interna e entres essas duas membranas tem um espaço intermembranas 
Em condições aeróbias:
Na mitocôndria os 2 Piruvatos (3 carbonos) são transformados em 2Acetil-CoA (2 carbonos) + 2CO2 (O carbono perdido do Piruvato se transforma em gás carbônico), com isso temos também a formação de 2 NADH um para cada Piruvato, para termos NADH é importante a Vitamina B3 e para termos Coenzima A precisamos de Vitamina B5
O Acetil-CoA vai para o Ciclo de Krebs:
O Ciclo de Krebs começa com o Acetil-CoA reagindo com o Oxalatoacetato, o qual já está presente no Ciclo de Krebs, e isso é chamado de ciclo, pois começa com o Acetil-CoA reagindo com Oxalatoacetado e termina no Oxalatoacetado esperando um novo Acetil-CoA 
O Ciclo de Krebs forma a cada rodada (ciclo): 
· 1 GTP (Mesma coisa que ATP)
· 3 NADH 
· 1 FADH2 (para fazer FAD é importante Vitamina B2) 
· 2 CO2
Porém, uma glicose faz duas voltas no ciclo de Krebs, pois uma glicose gera 2 Piruvatos, o qual irá gerar 2 Acetil-CoA, portanto, uma glicose gera: 
· 2 GTP - 6 NADH - 2 FADH2 - 4 CO2
OBS.: Os Lipídeos e Proteínas quando forem gerar energia também resultaram em Acetil-CoA indo para o Ciclo de Krebs também 
Até agora a glicose formou apenas 4 ATP 
Os NAD e o FAD precisam entregar os Hidrogênios para poder continuar ajudando as enzimas, então eles liberam o Hidrogênio para Cadeia Respiratória 
OBS.: Não somente o NAD e o FAD vindos do ciclo de Krebs 
O Hidrogênio será dividido em um próton e em um elétron na cadeia respiratória, com isso, na membrana mitocondrial interna existem quatro “Complexos Proteicos com afinidade crescente por elétrons” (I a IV), depois do complexo IV vem o Oxigênio, o qual tem a maior afinidade por elétrons
O elétron vai pulando do I para o II, do II para o III, do III para o IV e por fim para o Oxigênio, o qual virá água, a energia do transporte de elétrons é muito grande, a qual é usada para os complexos bombearem os prótons para o Espaço Intermembranas.
Consequentemente devido à grande quantidade de prótons H+, começa gerar uma grande diferença de pH e de potencial elétrico de um lado para o outro, e isso gera um gradiente para os prótons voltaram para matriz, com isso, elesprecisam transpor a membrana mitocondrial interna, mas não conseguem, pois não atravessam a membrana, a única forma deles voltarem e passando por dentro da ATPsintase, quando os prótons passam pela ATPsintase ela muda de conformação e gera ATP. 
Conta: 
Cada NADH gera 3 ATPs
Cada FADH2 gera 2 ATPs 
O resultado dá 38 ATP 
Via Glicolítica: 2 ATP + 2 NADH 6 ATP 
Para formar Acetil-CoA: 2 NADH 6 ATP 
Ciclo de Krebs: 2 GTP (2 ATP) + 6 NADH 18 ATP + 2 FADH2 4 ATP
Resultado: 38 ATP 
Essas ações são controladas
Se tiver muito ATP as enzimas produtoras de ATP estarão inibidas 
Se tiver muito ADP as enzimas produtoras de ATP estarão ativadas 
A glicose pode ir para mais duas vias: Via das Pentoses e Gliconeogênese 
Via das Pentoses 
Parte da Glicose-6-Fosfato 
Essa via gera dois produtos importantes: 
· Ribose-5-Fosfato 
· NADPH 
Ribose-5-Fosfato: Essa via fornece ribose e desoxibose que são os açúcares que formam os nucleotídeos, que geram DNA, RNA e Coenzimas, essa via está ativada quando a célula está se dividindo, fazendo síntese proteica, no geral, quando a célula está muito ativa.
NADPH: É uma coenzima que fornece Hidrogênio para reações de síntese, é transformado em NADPH. quando uma célula está sintetizando por exemplo: ácido graxo, colesterol, hormônios.
OBS.: NADPH é diferente de NADH, o hidrogênio do NADPH é utilizado para reações de síntese, e no hidrogênio do NADH são utilizados para produção de energia.
Síntese de Grandes Moléculas: quando vou sintetizar grandes moléculas precisamos de NADPH e ATP, ou seja, durante essa síntese temos a Via das Pentoses e a Glicólise muito ativadas.
Gliconeogênese 
Síntese de Glicose, a partir de precursores que não são carboidratos. 
A glicose é fundamental no corpo, não podemos depender apenas da dieta para termos essa molécula, por isso, nosso corpo está sintetizando glicose também, porque os neurônios e o cérebro são totalmente dependentes de glicose. 
Os órgãos que fazem a gliconeogênese: Fígado e Rim 
Quando diminuiu a glicose no sangue o fígado manda mais, quando aumenta a glicose no sangue o fígado manda menos.
Nessa gliconeogênese temos o Piruvato gerando a Glicose, ocorrendo um gasto de energia (ATP).
Precursores dessa via: 
· Lactato: a célula produz o Lactato, o Fígado pega o Lactato do sangue faz a reação inversa das outras células e transforma o Lactato em Piruvato 
· Aminoácidos
· Glicerol: vem dos triglicerídeos (gordura) 
Manutenção da Glicemia: Pensamos no Fígado, o qual irá ativar as vias: 
· Gliconeogênese 
· Glicogenólise (quebra glicogênio em glicose) 
Hormônios:
· Insulina: É um hormônio hipoglicemiante, tira glicose do sangue.
· Glucagon: É um hormônio hiperglicemiante, ele estimula as duas vias (gliconeogênese e glicogenólise)
A reserva de glicogênio não é infinita, chega uma hora que a célula não consegue armazenar mais, com isso, quando está em excesso a glicose é armazenada em forma de gordura.