Atividade de Bioquímica Metabólica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA
COMPONENTE CURRICULAR: BIOQUÍMICA II
DOCENTE: Alessandra Texeira
DISCENTE: Erisson Leite Lemos Matrícula: 172130182
Caso clínico 01
a) Situe o papel do piruvato no metabolismo celular e explique o defeito que o paciente
apresenta.
O papel do piruvato é ser oxidado a Acetil-CoA, molécula precursora do ciclo de Krebs.
A descarboxilação do piruvato leva a formação de Acetil-CoA, que por sua vez inicia o ciclo de
Krebs produzindo as moléculas reduzidas NADH E FADH2, que fornecem elétrons para a cadeia
respiratória com a redução do oxigênio molecular na forma de água e síntese de ATP; tem como
vias alternativas a formação de lactato, na ausência de oxigênio, e alanina. O paciente apresenta
deficiência da enzima piruvato descaborxilase, responsável por converter piruvato em
Acetil-CoA. Como há deficiência na formação de Acetil-CoA, o organismo começa a produzir
Alanina, e Lactato como via alternativa para produção energética, dessa forma, ocorre acúmulo
de lactato no organismo, causando acidose metabólica, além de redução no fornecimento de
energia. Como o cérebro é bastante dependente do fornecimento de ATP oriundo do ciclo de
Krebs, a deficiência da enzima também causa alterações no Sistema Nervoso Central.
b) Por que foi instituída dieta pobre em carboidratos e proteínas e ricas em ácidos
graxos (dieta cetogênica)?
Pois pacientes com esse tipo de defeito enzimático não oxidam carboidratos
eficientemente e a maioria do piruvato produzido é convertido à lactato através da via
anaeróbica. Dessa forma a dieta cetogênica induz produção alternativa de Acetil-CoA através
dos corpos cetônicos, reduzindo a acidose metabólica, proveniente da formação do ácido lático, e
aumentando a produção energética.
c) Por que ocorre acidose?
Devido à ocorrência de grandes quantidades de ácido lático proveniente da glicólise
anaeróbica, na tentativa de suprir o déficit energético, o que leva ao acúmulo de lactato no
organismo, diminuindo o pH sanguíneo e causando acidose.
d) Qual a razão de administrar tiamina e biotina?
Pois ambas as vitaminas vão atuar como cofatores obrigatórios ou coenzimas no processo
de oxidação do piruvato. A deficiência dessas vitaminas como coenzimas e cofatores
obrigatórios podem causar doenças que afetam o sistema nervoso central, como Beribéri.
Caso clínico 02
a) Comente resumidamente sobre o metabolismo dos carboidratos (glicólise,
gliconeogênese, glicogênese e glicogenólise) e sua importância na produção de
energia.
Glicólise é a via central do catabolismo da glicose e que ocorre no citosol de todas as
células humanas. Cada molécula de glicose é convertida em duas moléculas de piruvato, cada
uma com três átomos de carbonos em um processo no qual vários átomos de carbono são
oxidados. Parte da energia livre liberada da glicólise é conservada na forma de ATP e de
NADH. A glicólise compreende dois estágios:
1º estágio (fase preparatória): Compreende cinco reações nas quais a glicose é fosforilada
por dois ATP e convertida em duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato.
2º estágio (fase de pagamento): As duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato são
oxidadas pelo NAD+ e fosforiladas em reação que emprega o fosfato inorgânico.
O resultado do processo total da glicólise é a formação de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvato,
às custas de uma molécula de glicose.
Em condições de baixo suprimento de oxigênio (hipóxia) ou em células sem
mitocôndrias, o produto final da glicólise é o lactato e não o piruvato, em processo
denominado glicólise anaeróbica
Quando o suprimento de oxigênio é adequado, o piruvato é transformado em acetil−CoA
nas mitocôndrias. O grupo acetil da acetil−CoA é totalmente oxidado no ciclo do ácido
cítrico com a formação de duas moléculas de CO2.
✔ Reações da Glicólise: Todas as reações da glicólise com formação de piruvato (ou
lactato) são catalisadas por enzimas presentes no citoplasma. Para cada molécula de
glicose são consumidas duas moléculas de ATP no primeiro estágio e no segundo estágio
são produzidas quatro ATP e 2 NADH. Os elétrons oriundos da reoxidação do NADH em
NAD+ em condições aeróbicas são transferidos para o oxigênio molecular na cadeia
mitocondrial transportadora de elétrons que libera a energia livre para a síntese de ATP
pela fosforilação oxidativa.
Gliconeogênese ou neoglicogênese ("formação de novo açúcar") é a rota pela qual é
produzida glicose a partir de compostos aglicanos (não-carboidratos), sendo a maior parte
deste processo realizado no fígado (principalmente sob condições de jejum) e uma menor
parte no córtex dos rins. Em humanos, os principais precursores
são: lactatos, glicerol e aminoácidos, principalmente a alanina. Exceto por três sequências
específicas (Piruvato para PEP, Frutose 1,6-bifosfato para frutose-6-p, Glicose-6-p para
glicose), as reações da gliconeogênese são inversas às da glicólise. 
O processo de gliconeogênese superpõe-se ao da glicólise, sendo que, iniciando
pelo piruvato, a maioria das reações de síntese de glicose é no sentido inverso aos da
glicólise. As enzimas envolvidas na catalisação desses passos são reguladas para que, ou
glicólise, ou gliconeogênese predomine, dependendo das condições fisiológicas. A maioria
das etapas da gliconeogênese usa as mesmas enzimas que catalisam o processo da glicólise,
porém, o fluxo de carbonos, é claro, é na direção reversa. Entretanto, em três pontos as
reações da glicólise são irreversíveis in vivo(por liberarem energia livre em forma de calor):
conversão de glicose em glicose 6-fosfato pela hexoquinase, a fosforilação da frutose
6-fosfato em frutose 1,6-bisfosfato pela fosfofrutoquinase-1 e a conversão de
fosfoenolpiruvato em piruvato pela piruvato quinase. Para contornar essas barreiras
energéticas, reações e enzimas especiais são necessárias.
✔ 1° desvio: Dentro da mitocôndria, a piruvato-carboxilase catalisa a formação de
oxalacetato a partir de ATP e CO2, liberando ADP + Pi. A partir daí, pode-se tomar 2
caminhos:
a) Ação da PEP-carboxilase (PEPCK) mitocondrial, formando fosfoenolpiruvato a partir
de GTP, e liberando GDP + CO2.
b) Redução do oxalacetato para produção de malato, ganhando dois H. O malato, por sua
vez, irá sair da mitocôndria e será oxidado, perdendo 2 H e voltando a ser oxalacetato.
Este oxalacetato sofrerá ação da PEP-carboxilase citosólica, que o transformará em
fosfoenolpiruvato.
O caminho a ser tomado depende da concentração de NADH citosólico. Se for alta, a via
b é inibida, pois causa acúmulo de produtos (malato e oxalacetato). O piruvato então toma a via
a, transformando-se em fosfoenolpiruvato ainda dentro da mitocôndria. Caso a concentração de
NADH no citosol seja baixa, acontece o contrário, e a via b é estimulada por falta de produtos.
✔ 2º desvio: No citosol, a frutose-1,6-bifosfato é hidrolisada pela frutose-1,6-bifosfatase,
liberando um Pi e formando frutose-6-fosfato, que logo em seguida será isomerizada a
glicose-6-fosfato pela fosfoglicose-isomerase.
✔ 3º desvio: Nesta etapa faz-se a conversão de glicose-6-fosfato em glicose. O grupo
fosfato ligado ao carbono 6 da glicose-6-fosfato sofre hidrólise catalisada pela
glicose-6-fosfatase. O produto dessa reação é a glicose não fosforilada que, assim, pode
atravessar a membrana plasmática. A enzima glicose-6-fosfatase só ocorre
no fígado e rins.
Glicogênese corresponde ao processo de síntese de glicogênio no fígado e músculos, no
qual moléculas de glicose são adicionadas à cadeia do glicogênio. Este processo é ativado
pela insulina em resposta aos altos níveis de glicose sanguínea.
Glicogenólise é a degradação de glicogênio realizada através da retirada sucessiva de
moléculas de glicose.
✔ Primeira parte: A glicogênio fosforilase catalisa a reação em que uma ligação
glicosídica, reunindo dois resíduos de glicose no glicogênio, sofre o ataque por fosfato
inorgânico (Pi), removendo o resíduo terminal não-redutor de glucose como glicose
1-fosfato.
Na fosforólise, parte da energia da ligaçãoglicosídica é preservada na forma
de éster fosfórico glicose 1-fosfato.
A fosforilase age repetitivamente nas extremidades não-redutoras das ramificações do
glicogênio, até que seja atingido num ponto distante quatro resíduos de uma
ramificação. Aqui cessa a ação da fosforilase. A continuação da degradação pode ocorrer
apenas depois da ação da α(1→6)glicosidase, que catalisa as duas reações sucessivas que
removem as ramificações.
✔ Segunda parte: A glicose 1-fosfato é convertida em glicose 6-fosfato pela ação da
enzima fosfoglicomutase.
✔ Terceira parte: A última etapa, catalisada pela enzima glicose 6-fosfatase, é
a hidrólise da glicose 6-fosfato a glicose.
b) Cite possíveis causas de hipoglicemia neonatal.
A hipoglicemia neonatal é um quadro clínico caracterizado por baixos índices de açúcar
no sangue do recém-nascido. Estes possuem riscos maiores de hipoglicemia em relação aos
adultos, devido à elevada taxa de utilização de glicose em função de possuírem uma massa
cerebral proporcionalmente maior em relação ao tamanho de seu corpo, sendo assim ocorre um
consumo maior da glicose circulante pelo cérebro.
Em geral, as causas mais comuns estão relacionadas à mãe, como a ingestão de álcool,
drogas e certos medicamentos durante a gestação. Também se relaciona a recém-nascidos
grandes ou pequenos para a idade gestacional, em bebês nascidos de mães com quadro de
diabetes, à produção exagerada de insulina (hiperinsulinismo), mecanismo contrarregulador da
liberação hormonal deficiente (hormônio do crescimento, glucagon, corticoides, catecolaminas),
substrato inadequado (por exemplo, glicogênio), imaturidade da função enzimática (ocasionando
o armazenamento deficiente do glicogênio) além de distúrbios hereditários do metabolismo (por
exemplo, glicogenoses, disfunções da gliconeogênese, alterações da oxidação dos ácidos
graxos). Mais raramente, pode ter causas de hipoglicemia neonatal relacionadas ao bebê como,
por exemplo, tumor de pâncreas ou hiperplasia de ilhotas pancreáticas produtoras de insulina,
deficiência do hormônio do crescimento ou de hormônio da tireoide ou da glândula adrenal,
asfixia, galactosemia (quando o corpo não consegue metabolizar a galactose em glicose),
policitemia (superprodução de glóbulos vermelhos) etc.
c) Neste caso, como se encontraria a atividade das vias elevadas de glicogenólise,
gliconeogênese e lipólise? Explique o mecanismo.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lise
Em relação à glicogenólise: A glicose é o substrato fundamental no metabolismo das
células do sistema neurológico, como o oxigênio é essencial ao adequado funcionamento
cerebral. No período de gestação, 60% a 70% das necessidades energéticas fetais são fornecidas.
Os neonatos a termo, adequados à idade gestacional (AIG) desenvolvem mecanismos
homeostáticos de preservação dos substratos de energia ao cérebro e a certos órgãos vitais.
A hipoglicemia neonatal transitória acomete o recém-nascido nas primeiras horas de
vida, sendo um dos problemas metabólicos mais prevalentes. No ambiente intrauterino, a glicose
fetal é proveniente da circulação materna, pela difusão transplacentária facilitada que mantém a
concentração de glicose fetal, aproximadamente, dois terços da glicemia materna. Ao
nascimento, após a ligadura do cordão umbilical, a fonte de glicose materna é interrompida. Para
manter os níveis adequados de glicose, o organismo do recém-nascido mobiliza o processo de
glicogenólise das reservas hepáticas, induzindo à gliconeogênese, utilizando nutrientes
provenientes da dieta. O levantamento do histórico familiar, dos dados do pré-natal e a avaliação
clínica materna e neonatal são elementos fundamentais para a identificação de fatores maternos e
neonatais associados à ocorrência de hipoglicemia. Aspectos importantes da história do
recém-nascido incluem as doenças maternas como o distúrbio de regulação da glicose, uso de
hipoglicemiantes orais, insulina, terapia tocolítica ß-agonista (terbutalina, propranolol),
obesidade, doença hipertensiva específica da gestação ou hipertensão essencial, história familiar
de hipoglicemia, infusão endovenosa de glicose anteparto e durante o parto, histórias prévias de
RN macrossômico, com hipoglicemia ou morte inexplicada de filhos na infância; idade
gestacional e informações que indiquem a possibilidade de hipoxia perinatal e/ou isquemia.
Fatores de risco relacionados ao exame físico do recém-nascido incluem a determinação da idade
gestacional e a classificação da idade gestacional associada ao peso da criança, defeitos faciais
que podem comprometer o sistema nervoso central, disfunção pituitária e hepatomegalia, além
das manifestações clínicas de hipoglicemia que devem ser consideradas.
Esses fatores indicam o monitoramento dos níveis plasmáticos de glicemia neonatal,
particularmente, na primeira semana de vida, visto que na transição neonatal, profundas
alterações orgânicas ocorrem, havendo um aumento metabólico substancial com maior consumo
de glicose.