Resumos Bioquimica

Prévia do material em texto

Bioquímica
Mecanismos de Obtenção de energia
Os hidratos de carbono, os lípidos e as proteínas que ingerimos vão sofrer alterações
dando origem aos substratos que são usados nos mecanismos de obtenção de energia por
parte das células. Existem diferentes mecanismos de obtenção de energia e, conforme as
necessidades energéticas, uns mecanismos são mais apropriados que outros. Por exemplo:
numa prova de velocidade, as necessidades energéticas são diferentes das necessárias numa
prova de resistência, sendo que no primeiro caso é mais adequado um mecanismo rápido de
produção de energia enquanto que no 2º caso é mais adequado um mecanismo não tão rápido
mas que produz maior quantidade de energia.
No entanto, nenhum sistema de energia ocorre isoladamente. Quando um sistema de
energia, sendo o mais apropriado face às necessidades, estão em funcionamento todos os
outros, embora numa taxa mais reduzida.
ATP – adenina tri-fosfato; resulta da quebra de ligações fosfato.
ACP – Adenina creatina-fosfato
Duas características que diferem nos mecanismos de produção de energia são:
Potência: velocidade de produção de energia
Capacidade: quantidade de energia produzida por unidade de tempo
Os sistemas de produção de energia muito potentes, de rápida produção, têm pouca
capacidade, ou seja, geram pouca energia e vice-versa. Por outras palavras, apesar de
produzirem rapidamente energia, produzem pouca quantidade. Existem três tipos de vias de
produção de energia em forma de ATP:
1. Via dos fosfatos de alta energia
2. Respiração Celular (Glicólise Anaeróbia e Glicólise Aeróbia – ciclo de krebs e
cadeia transportadora de electrões)
3. Metabolismo dos lípidos
1. Via dos fosfatos de alta energia
Através da degradação do ATP, pela quebra de ligações fosfato ocorre libertação de
energia. A fosfocreatina regenera ATP que pode voltar a produzir energia aquando da sua
degradação. Para isso, a fosfocreatina tem que ser degradada pela creatina cinase (do citosol),
doando ao ADP (resultante da degradação do ATP) um grupo fosfato, ressintetizando assim ATP
e formando uma molécula de creatina.
Associado à ressíntese de ATP, que implica a degradação de fosfocreatina, existe um
mecanismo de ressíntese da mesma. Assim, a creatina (resultante da degradação da
fosfocreatina) é fosforilada por uma creatina cinase mitocondrial (isoforma da creatina cinase
citosolica) que lhe cede um grupo fosfato (proveniente da degradação de um ATP na
mitocôndria) formando-se fosfocreatina e ADP.
2. Respiração Celular
Glicólise Anaeróbia
A glicose proveniente essencialmente dos hidratos
de carbono que ingerimos (pode também ser proveniente
dos substratos usados na gliconeogénese) é degradada no
citosol produzindo energia e compostos que podem ser
armazenados. Se a sua degradação não for necessária, a
glicose armazena-se no músculo esquelético e no fígado
sob a forma de glicogéneo através da glicogénese.
A via da glicólise é uma sequência de reacções
enzimáticas que ocorrem no citoplasma através das quais
uma molécula de glicose, com 6 carbonos, é transformada e
clivada, originando duas moléculas de piruvato ou ácido
pirúvico, com 3 carbonos cada uma, e é gerada pouca
quantidade de ATP. O piruvato gerado na via glicolítica pode
ser catabolisado aerobiamente no complexo piruvato
desidrogenase e no ciclo de Krebs (ou do àcido cítrico).
a) Fase Preparatória da Glicose
1ª reacção: fosforilação da glicose
A glicose é fosforilada no carbono 6, originando 6-fosfato de glicose. Este passo
permite simultaneamente a entrada da glicose na via glicolítica e a diminuição dos níveis de
glicose intracelulares. A enzima que catalisa esta reacção é a hexocinase, sendo a molécula
doadora do grupo fosfato à glicose a partir de uma molécula de ATP. Esta reacção é irreversível
devido ao valor negativo do ∆G. A hexocinase catalisa também a fosforilação da frutose e da
manose, ainda que com uma menor afinidade.
2ª reacção: isomerização do 6-fosfato de glicose
O 6-fosfato de glicose é isomerado a 6-fosfato de frutose. Esta reacção é catalisada por
uma enzima chamada fosfohexoisomerase. A isomerização inicia-se com a ruptura da ligação
hemiacetal do 6-fosfato de glicose.
3ª reacção: fosforilação do 6-fosfato de frutose
O 6-fosfato de frutose é fosforilado a 1,6-bifosfato de frutose pela enzima
fosfofrutocinase, a qual transfere um grupo fosfato do ATP para o 6-fosfato de frutose. Nesta
reacção ocorre doação de um grupo fosfato por parte do ATP, o que implica o gasto de mais
uma molécula tal como na 1ª reacção. Nesta etapa já foram gastas duas moléculas de ATP.
4ª reacção: clivagem do 1,6-bifosfato de frutose
O 1,6-bifosfato de frutose é dividido em 2 moléculas com 3 carbonos: o 3-fosfato de
gliceraldeído e o fosfato de di-hidroxiacetona dois fosfatos de alta energia, uma aldose e uma
cetose respectivamente. Esta reacção é catalisada pela enzima 1,6-bifosfato de frutose
aldolase.
5ª reacção: conversão do fosfato de di-hidroxiacetona em 3-fosfato de gliceraldeído
ou vice-versa
Conforme as necessidades energéticas ocorre uma reacção ou outra. Se as
necessidades energéticas forem baixas o 3-fosfato de gliceraldeído transforma-se em fosfato de
di-hidroxiacetona que se agrega na forma de gordura à outra molécula igual; mas se as
necessidades forem altas ocorre a transformação do fosfato de di-hidroxiacetona em 3-fosfato
de gliceraldeído, obtendo-se duas moléculas de 3-fosfato gliceraldeído. Estas reacções são
catalisadas por uma isomerase. Esta reacção termina a fase preparatória glicolítica.
b) Fase de Retorno Energético
6ª reacção: fosforilação oxidativa do 3-fosfato de gliceraldeído
Ocorre a fosforilação oxidativa do 3-fosfato de gliceraldeído a 1,3-bifosfoglicerato,
reacção catalisada pela enzima 3-fosfato de gliceraldeído desidrogenase e uma molécula de
NAD+. Ou seja, cada molécula de 3-fosfato de gliceraldeído (são 2) é desidrogenada pelo NAD+
que passa a NADH e fosforilada por um fosfato inorgânico, dando origem ao
1,3.bifosfoglicerato.
7ª reacção: desfosforilação do 1,3-bifosfoglicerato
Aqui, pela acção da enzima 3-fosfoglicerato cinase, cada uma das duas moléculas de
1,3-bifosfoglicerato, doa um grupo fosfato a um ADP (desfosforilação), formando-se uma
molécula de ATP e 3-fosfoglicerato por cada 1,3-bifosfoglicerato. (No total formam-se 2 ATP’s,
compensando o ATP gasto inicialmente)
8ª reacção: isomerização do 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato
Esta reacção é catalisada pela fosfoglicerato mutase.
9ª reacção: desidratação do 2-fosfoglicerato
Esta etapa tem como objectivo a produção de um composto de elevada energia, com a
capacidade de originar ATP.
Cada 3-fosfoglicerato passa por um conjunto de reacções das quais resulta o
fosfoenolpiruvato (pela desidratação do 2-fosfoglicerato). Esta reacção é catalisada pela enzima
enolase, a qual promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-fosfoglicerato,
originando então o fosfoenolpiruvato.
10ª reacção: desfosforilação do fosfoenolpiruvato e formação de piruvato
Cada fosfoenolpiruvato transfere um grupo fosfato para o ADP, formando-se ATP e
piruvato, através da enzima piruvatocinase (formação de mais 2 ATP’s). Esta reacção torna-se
irreversível devido ao valor negativo do ∆G, tal como na 1ª e na 3ª reacção.
Balanço Global da Glicólise
Após a entrada da glicose na célula, esta é fosforilada a 6-fosfato de glicose, uma
reacção que consome uma molécula de ATP. O 6-fosfato de glicose é convertido em 6-fosfato
de frutose, que na reacção seguinte é fosforilado a 1,6-bifosfato de frutose, consumindo mais
uma molécula de ATP. O 1,6-bifosfato de frutose é dividido no 3-fosfato de gliceraldeído e no
fosfato de di-hidroxiacetona. Nesta fase preparatória, consomem-se duas moléculas de ATP. Na
fase seguinte o fosfato de di-hidroxiacetona é convertido em 3-fosfato de gliceraldeído que,
com 2 moléculas agora, são fosforiladas oxidativamente gerando 1,3-bifosfoglicerato e NADH.
Este ao ser desfosforilado gera umamolécula de ATP e uma molécula de 3-fosfoglicerato. Como
são produzidas duas moléculas de 1,3-bifosfoglicerato por cada de glicose, formam-se dois
ATP’s. De seguida o 3-fosfoglicerato forma 2-fosfoglicerato que, por sua vez forma
fosfoenolpiruvato. Este vai ser desfosforilado formando ATP e piruvato (2 moléculas de cada
um). As duas moléculas de NADH formadas seguem para a mitocôndria onde geram 3 a 5
moléculas de ATP na fosforilação oxidativa.
Quando se forma ácido pirúvico/piruvato podem ocorrer duas situações:
1. O piruvato entra na mitocôndria e é descarboxilizado a acetil-coA, libertando-se CO2 e
um NAD+ é reduzido a NADH. Assim inicia o Ciclo de Krebs;
2. Pode acontecer que os transportadores do piruvato se encontrem saturados devido a
uma possível produção muito elevada. Por isso, o ácido pirúvico acumula-se, o que vai induzir a
enzima lactato desidrogenase (LDH) a actuar sobre o piruvato cedendo-lhe H+ (proveniente do
NADH que passa a NAD+) formando-se ácido láctico, permitindo o equilíbrio red-ox (Glicólise
Anaeróbia). O lactato é um ácido muito forte que tem tendência a dissociar-se, acidificando o
ambiente intracelular. Se isto acontecer, pode comprometer o metabolismo celular que é
catalisado por enzimas/proteínas que não funcionam em meios ácidos. Por esta razão existem
várias formas do lactato ser eliminado, ou transformado:
→ Sendo oxidado em piruvato nas fibras de tipo I – contracção lenta – pela acção da
lactato desidrogenase. Esta enzima tanto pode converter piruvato em lactato como lactato
em piruvato, dependendo se há excesso de um ou de outro. Assim, existem várias
isoformas de LDH, umas com mais tendência em converter lactato e outras em converter
piruvato.
Na glicólise anaeróbia existe a necessidade de manter o equilíbrio redox para que haja
um equilíbrio entre as concentrações de NAD+ e de NADH. Quando as necessidades
energéticas são muito elevadas, significa que foi gasto muito NAD+ para a formação de 1,3
fosfoglicerato e produzido muito NADH. O acontecimento que estabiliza esta desigualdade é a
conversão de piruvato em lactato que acontece precisamente quando as necessidades
energéticas são elevadas (formação de muito piruvato que não entra todo na mitocôndria). Na
conversão de piruvato a lactato gasta-se NADH e produz-se NAD+.
Já no caso das necessidades energéticas serem reduzidas o piruvato não é produzido
em grandes quantidades e como tal, não é gasto NAD+ na sua oxidação. Por isso, o sistema de
transportadores do malato-aspartato e glicerol-fosfato, encarregam-se de equilibrar as
concentrações de NADH e NAD+ através da doação do H do NADH ao malato-aspartato e ao
glicerol fosfato, permitindo a formação de NAD+.
Dependendo das necessidades, a glicose pode ter de armazenar-se na forma de
glicogéneo, podendo mais tarde transformar-se em glicose ou ser usado directamente para
produção de energia. O processo de formação de glicogéneo chama-se glicogénese e consiste
na formação de um polímero de glicose. Neste mecanismo a glicose, por acção da hexocinase
(ou ainda da glucocinase, no fígado e no rim), forma glucose-6-fosfato. A glicose-6-fosfato por
acção de uma fosfoglucomutase forma glucose-1-fosfato. A uridina difosfato
glucosepirofosfocinase transforma a glucose-1-fosfato em uridina difosfato glucose que, por
sua vez, por acção da glicogéneo sintetase forma glicogéneo.
Ora, quando as necessidades energéticas aumentam, pode ser necessário usar a
glicose que foi convertida em glicogéneo, processo que se denomina de glicogenólise. Neste
processo o glicogéneo sofre a acção de uma fosforilase, originando glucose-1-fosfato, a qual é
convertida pela acção da fosfoglucomutase em glucose-6-fosfato que pela acção da
glucose-6-fosfatase, forma glicose.
A glicogénese e a glicogenólise são processos bastante regulados. A actividade das
enzimas destes processos é ainda regulada por outras enzimas. Na Glicogenólise, a fosforilase
que transforma o glicogéneo em glucose-1-fosfato tem que passar de fosforilase b (forma
inactiva) para fosforilase a (forma activa). Esta activação depende da acção da fosforilase
cinase. Mas, por sua vez, a sua acção depende da sua activação (passagem de fosforilase cinase
b a fosforilase a, por acção da proteína cinase que é dependente da Adenina mono-fosfato
(AMP) cíclico que é gerado pela acção da adenilase ciclase sobre o ATP. A adenina ciclase é
activada pela ligação da epiferina ao receptor da mesma na membrana.
Resumidamente: a epiferina liga-se ao receptor e activa a adenina ciclase que, por sua
vez activa a AMP, a qual, activa a proteína cinase, que activa a fosforilase cinase que vai activar
ao fosforilase e por fim, esta converte glicogéneo em glucose-1-fosfato.
Então quando é necessário ocorrer o processo contrário à glicogénese a fosfodiesterase
inibe a produção de cAMP que, por sua vez inibe a proteína fosfatase que inibe a fosforilase.
NOTA: o fígado prefere produzir glicogéneo a partir de lactato e não de glicose. Assim a
glicose absorvida do que ingerimos passa pelo fígado e é absorvida no músculo-esquelético.
Este pode ainda sintetizar lactato e glicogéneo. Este lactato passa para o fígado onde estimula a
formação de glicose (por gliconeogénese) e de glicogéneo.
A origem da glicose é 60% da captação directa dos nutrientes que ingerimos e 40% da
conversão de lactato em glicose.
A via das pentoses fosfato é uma via alternativa à glicólise. Esta usa o glicerol-6-fosfato
formado em demasia para a formação de NADPH e ribose (utilizado na síntese de DNA e RNA).
Shuttles
A membrana interna da mitocôndria é impermeável a determinadas substâncias. No
entanto, para que a glicólise ocorra devidamente é imprescindível que muitas dessas
substâncias sejam oxidadas ou reduzidas no interior da mitocôndria. Assim, para contrariar a
barreira imposta pela membrana mitocôndrial, estas substâncias, nomeadamente o NADH e o
NAD+, utilizam shuttles que permitem a sua oxidação ou redução mitocôndrialmente.
Na glicólise actuam, então, três shuttles fundamentais. O shuttle malato-aspartato e o
shuttle glicerol-fosfato actuam na glicólise aeróbia e o shuttle do lactato actua na glicólise
anaeróbia.
No shuttle do
malato-aspartato por cada
molécula de NADH oxidada no
interior da mitocôndria
produzem-se 3ATP no sistema
energético. É o shuttle mais
energético. Predomina no músculo
cardíaco. É o que mais se
desenvolve com o treino aeróbio.
No shuttle glicerol-fosfato
por cada molécula de NADH
oxidada forma-se uma molécula de
FADH2, por cada molécula de
NADH oxidada produzem-se 2ATP no sistema energético (já que o FAD é menos energético que
o NAD). É menos energético que o shuttle malato-aspartato. Predomina no
músculo-esquelético.
No shuttle do lactato por cada molécula de NADH oxidada produzem-se 3ATP no
sistema energético.
Ciclo de Krebs
Formaram-se na glicólise duas moléculas de piruvato e são descarboxiladas por acção
da piruvato desidrogenase a Acetil-CoA, entrando na mitocôndria através dos transportadores.
Este ciclo do metabolismo central liberta CO2 e NADH e ocorre na matriz mitocondrial. A
oxidação biológica do NADH gera moléculas de ATP. Este ciclo tem no seu conjunto, 8 reacções
sucessivas, sendo a molécula de acetil-CoA, oxidada a CO2com produção de NADH+H
+ e FADH2
que são subsequentemente oxidados na cadeia transportadora de electrões, permitindo a
síntese de ATP.
NOTA: a membrana interna da mitocôndria possui transportadores selectivos como o
ATP sintetase, o transportador de fosfatos, transportador de piruvato, transportadores de
compostos dicarboxilicos e tricarboxilicos.
Fase descarboxilativa
o Ocorre a condensação do
acetil-CoA com o oxaloacetato,
resultando na formação de
uma molécula de 6 carbonos,
o citrato. Esta reacção é
catalisada pela enzima citrato
sintase.
o De seguida, o citrato é
isomerizado a isocitrato pela
enzima aconitase hidroliase.
o O isocitrato é descarboxilado oxidativamente a α-cetoglutarato e NADH, sendo estareacção catalisada pela enzima isocitrato desidrogenase. A reacção envolve a
desidrogenação do isocitrato, gerando um intermediário instável, o oxalosuccinato,
que se mantém ligado à enzima. Este intermediário descarboxila-se
espontaneamente, libertando o α-cetoglutarato da isocitrato desidrogenase.
o Ocorre a segunda descarboxilação oxidativa. O α-cetoglutarato é transformado em
succinil-CoA e CO2, sendo a reacção catalisada pelo sistema α-cetoglutarato
desidrogenase.
Fase da regeneração do oxaloacetato
As duas descarboxilações ocorridas transformaram a molécula inicial, com 6 carbonos,
numa molécula de 4 carbonos. Dois carbonos entraram pela conjugação do acetil-CoA com o
oxaloacetato e dois carbonos saíram do ciclo sob a forma de CO2.
o Dá-se a conversão do succinil-CoA em succinato, uma reacção de tiolização
catalisada pela succinil-CoA sintetase. Esta reacção gera GTP ou ATP a partir de GDP,
ou difosfato de adenosina (ADP). Este passo é único no ciclo de Krebs, na medida
em que ocorre uma fosforilação ao nível do substrato. A molécula de GTP, formada
pela acção de succinil-CoA sintetase, pode ser transformada em ATP através do
nucleósido difosfato cinase.
o Ocorre a oxidação do succinato a fumarato, uma reacção catalisada pela succinato
desidrogenase, a única enzima do ciclo que está ligada á membrana interna da
mitocôndria nos eucariotas e à membrana plasmática dos procariotas. A succinato
desidrogenase é também conhecida como o complexo II da cadeia respiratória
mitocondrial, onde participa oxidando o succinato a fumarato, e transferindo os
electrões para a ubiquinona. Neste processo, os electrões passam através do FAD e
dos centros de ferro-enxofre antes de reduzirem a ubiquinona a ubiquinol.
o Dá-se a hidratação reversível do fumarato a L-malato, reacção catalisada pela
fumarase.
o O malato é oxidado a oxaloacetato por acção da enzima malato desidrogenase
S-malato: NAD+ oxidorredutase. Esta reacção é dependente de NAD+, sendo o
processo extremamente endergónico e a molécula ser utilizada novamente no ciclo
de Krebs.
Balanço Energético
Por cada volta completa do ciclo entra um fragmento de 2 carbonos na forma de um
grupo acetilo e são removidos dois carbonos sob a forma de CO2. Ocorrem quatro reacções de
oxidação, com a geração de três moléculas de NADH e uma de FADH2. Ocorre ainda uma
fosforilação ao nível do substrato, na passagem de succinil-CoA a succinato. As moléculas de
NADH e FADH2, ao serem oxidadas na cadeia respiratória mitocondrial, vão permitir sintetizar
moléculas de ATP: a molécula de NADH gera duas moléculas e meia de ATP e o FADH2 gera uma
molécula e meia de ATP. Ao todo o Ciclo de Krebs produz 6 CO2, 8 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP.
Cadeia Transportadora de Electrões
Esta fase da Respiração celular ocorre na membrana interna da mitocôndria, nas curvas
– cristas mitocondriais.
As moléculas de NADH são conduzidas à cadeia e libertam os electrões que serão
atraídos pelo O2. Este processo implica a conversão de energia electroquímica em energia
quimiosmótica, que posteriormente é dissipada e convertida em energia química, na forma de
ATP. Mecanisticamente, as moléculas de NADH e FADH2 sintetizadas na oxidação das oses,
ácidos gordos, aminoácidos e outros compostos através da glicólise, β-oxidação e do ciclo de
Krebs são oxidadas na cadeia transportadora de electrões. É constituída por 4 complexos
enzimáticos aceitadores de electrões: Complexo I – ubiquinona oxidorredutase; complexo II –
ubiquinona desidrogenase; complexo III - citocromo c oxidorredutase; complexo IV – O2
oxidorredutase e complexo V - ATP sintase.
o O NADH cede os seus electrões ricos em energia ao complexo I – ubiquinona
oxidorredutase.
o O complexo II – ubiquinona desidrogenase – recebe electrões do complexo I e do
FADH2 (resultante da formação de fumarato a partir de succinato).
o Os complexos I e II passam os seus electrões a ubiquinona – coenzima Q – que os
cede ao complexo III – citocromo c oxirredutase.
o O complexo III cede os electrões ao citocromo c que, por sua vez, os cede ao
complexo IV – O2 oxirredutase.
o O complexo IV cede os electrões ao O2 (aceitador final) formando-se H2O.
A importância da passagem de electrões de complexo em complexo é o
acompanhamento dessa passagem pelo bombardeamento de protões para o espaço
intermembranar, que fica muito carregado positivamente. Esta carga leva à formação de um
gradiente electroquímico. Este gradiente faz com que os protões tenham tendência a
movimentarem-se do local com mais protões para o local com menos protões, ou seja, do
espaço intermembranar para a matriz através do complexo V – ATP sintase – na membrana
interna. A passagem dos
electrões no
complexo V
gera energia
decorrente do
movimento
rotacional das
suas subunidades,
permitindo a
fosforilação do
ADP em ATP.
No total vão ser produzidos 38 moléculas de ATP por cada molécula de glicose
Gliconeogénese
Consiste num mecanismo pelo qual se
produz glicose a partir do piruvato, utilizando
ATP e NADH por meio da conversão de não
lípidos: lactato, glicerol e aminoácidos, é
excepção da leucina e da lisina. Este processo
dá-se principalmente no fígado e acontece quando há
deficiência do suprimento glicose. Torna-se importante
que isto aconteça para certos tecidos que precisam
continuamente de energia. O fígado utiliza bastante esta
via para fazer conversão de lactato em glicose. Assim, a
glicose não pode estar em baixas concentrações no
nosso sangue pois é a única fonte de energia. No nosso
corpo existe uma reserva glicose na forma de glicogéneo
que é um polímero da glicose, o
qual é armazenado nos músculos
e no fígado. Este processo é
fundamental para manter os
níveis de glicose no sangue
mesmo estando em jejum.
O glicerol faz parte de um
triglicerídeo. Para obter energia
deste, teremos que separar o
glicerol dos ácidos graxos que não
podem produzir energia.
A diidroxiacetona fosfato é um intermediário da glicólise.
Desvios:
Obtenção de energia a partir de gordura (lípidos)
O catabolismo lipídico passa pelas seguintes etapas:
o Mobilização;
o Circulação;
o Absorção;
o Activação;
o Translocação;
o β-oxidação;
o Ciclo de Krebs.
NOTA: Um triglicerídeo é formado por uma molécula de glicerol e três ácidos gordos.
Um ácido gordo é uma cadeia de carbonos (saturada ou insaturada) cujo número de carbonos
pode variar, existindo ácidos gordos de cadeia curta e de cadeia longa.
Mobilização (de triglicerídeos em ácidos gordos)
Em determinadas circunstâncias, hormonas como as catecolaminas e a glucaginas vão
contactar com receptores da membrana plasmática activando a proteína G. Esta, por sua vez,
activa a adenil-ciclase que, num processo ATP-dependente, activa o cAMP. O cAMP vai activar
proteínas cinases que, pela doação de grupos fosfato, activam outras proteínas como a
triacilglicerol-lipase que hidrolisa triglicerídeos formando-se ácidos gordos.
Circulação
Os ácidos gordos formados são transportados no sangue associados à albumina, até às
células musculares.
Absorção
Os ácidos gordos são absorvidos pelas células musculares pela associação à FABP (fatty
acids binding proteins)
Activação
Os ácidos gordos são activados pela acil-CoA sintetase, incorporando-lhes Acil-CoA,
formando-se fatty acyl-CoA, ácido gordo activado.
Translocação
O acil-CoA tem que entrar na mitocôndria, mas a sua membrana externa da é
impermeável a este ácido gordo activado. Assim, a única forma de entrar na mitocôndria é
através do shuttle da carnitina. De seguida, pela acção da acilcarnitina transferase, o acil-CoA
separa a CoA do acil e associa-o à carnitina, conseguindo então entrar na mitocôndria. No
interior da mitocôndria pela acção da acil carnitina transferase II a acilcarnitina forma acil-CoA.
β-oxidação (processo regulado por 4 passos)
É a forma mais frequente de degradação de ácidos gordos e o seu objectivo é formar
equivalentes reduzidos que doem os seus electrões á cadeia transportadora e a formaçãode
acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs para obtenção de energia.
No 1º passo, o acil-CoA saturado pela acção da acil desidrogenase, é oxidado formando
FADH2 e acil-CoA insaturado.
No 2º passo, pela acção da enolhidrase, forma-se β-hidroxiacil-CoA, reacção de
hidratação.
No 3º passo a β-hidroxiacil-CoA é oxidada pela hidroxiacil desidrogenase, formando-se
NADH e β-cetoacil-CoA.
No 4º passo a β-cetoacil-CoA, por acção da β-cetotiocase-tiolase, forma-se acetil-CoA,
através da clivagem entre o carbono α e o carbono β, que entra no ciclo de krebs. Forma-se
Acil-CoA que volta a entrar na β-oxidação. (o acil-coa q volta a entra na mitocondria
relaciona-se com exemplo do acido palmitico... voltas varias voltas na B-oxidação dando em
varios acetil-coa)
NOTA: tal como no ciclo de Krebs, na β-oxidação há formação de equivalentes
reduzidos (NADH e FADH2). Então como os ácidos gordos são cadeias de carbonos (saturadas
ou insaturadas), cujo número de carbonos é variável, e como durante a β-oxidação não
ocorrem descarboxilações, a forma como a acetil-CoA produzida tem 2 carbonos. Quanto mais
carbonos tiver um ácido gordo, mais vezes entra na β-oxidação, produzindo consequentemente
mais FADH2 e NADH.
É explicada pelo corte da molécula de forma a isolar dois carbonos associados a CoA.
O segmento restante volta a entra na β-oxidação, passando pelos mesmo passos.
No caso do ácido gordo possuir nº par de carbonos, a molécula é cortada até ser
totalmente usada. No caso do nº de carbonos ser ímpar a molécula é cortada até restar um
composto com 3 carbonos chamado propionil-CoA. Este composto sofre algumas reacções
originando succionil-CoA que vai ser usado no Ciclo de Krebs.
Em condições fisiológicas como patologias e até mesmo em jejum, o oxaloacetato pode
não ser suficiente para se associar a toda a acetil-CoA produzida. Então, a acumulação da
acetil-CoA tem consequências indesejáveis como a formação de corpos cetónicos (ex.:acetona,
acetoacetato), que vão causar a acidez metabólica criando dificuldades à funcionalidade do
metabolismo celular.
Metabolismo das proteínas e dos aminoácidos/Ciclo da Ureia
As proteínas têm menor importância energética em relação aos hidratos de carbono e
aos lípidos. No entanto, são utilizadas para produção de energia quando:
o Os aminoácidos resultantes da quebra de proteínas não são necessários para a síntese
de novas proteínas;
o Há uma dieta rica em proteínas e aminoácidos que, ao excederem as necessidades do
corpo para a síntese de proteínas, não podem ser armazenados;
o Os hidratos de carbono estão indisponíveis ou não são utilizados correctamente.
Assim, os aminoácidos são utilizados como combustível.
Funções da proteína 
Ela desempenha um papel muito importante em nosso organismo, pois fornece
material tanto para a construção como para a manutenção de todos os nossos órgãos e
tecidos.
As proteínas podem ser de origem vegetal ou animal. No caso das primeiras, elas são
consideradas incompletas por serem pobres em variedade de aminoácidos essenciais (aqueles
que o corpo não é capaz de produzir). Já a proteína de origem animal, é considerada completa
por conter todos os aminoácidos essenciais.
Como já foi citado anteriormente, as proteínas são de extrema importância para o
nosso organismo por sua função construtora e reparadora. Elas também participam da
formação de hormonas, enzimas e anticorpos. Com estes poucos exemplos, já se pode ter uma
ideia do quanto elas são indispensáveis ao nosso organismo.
Quando ingerimos proteínas, elas são quebradas durante o processo de digestão, e
posteriormente, absorvidas pelas nossas células, que novamente as quebram,
transformando-as em aminoácidos. Estes aminoácidos serão utilizados pelo nosso corpo onde
eles forem mais necessários.
Por exemplo, se a pele de uma pessoa estiver em desequilíbrio pela falta de
aminoácidos, os alimentos ricos em proteínas e a ingestão devida de água serão benéficos para
a sua recuperação. Isso vale não somente para a pele, mas para todo o corpo, pois, como
vimos, os aminoácidos são construtores e reparadores
Aminoácidos não essenciais são aqueles que o organismo sintetiza: Alanina, aspartato,
glutamato e glutamina. Os essenciais são aqueles que o organismo não sintetiza, sendo
necessário ingerir: Isoleucina, lisina, arginina, valina, (…)
Estrutura do aminoácido
Ligação entre aminoácidos:
Ligação peptidica: forma-se entre o grupo carboxilo
de um aminoácido e o N (azoto) do grupo amina do
outro aminoácido. Nesta ligação ocorre desidratação
– perda de uma molécula de H2O. O excesso de
aminoácidos da dieta não é armazenado nem
excretado: é convertido em piruvato, oxaloacetato,
α-cetoglutarato, etc. Consequentemente, os
aminoácidos são também precursores de glucose, ácidos gordos e corpos cetónicos. Podem
por isso ser usados também para produção de energia.
http://www.todabiologia.com/genetica/anticorpos.htm
http://www.todabiologia.com/citologia/
http://www.todabiologia.com/anatomia/sistema_tegumentar.htm
Transaminação
Para obter energia nos aminoácidos é necessário prepará-los através da transaminação
que consiste na remoção do grupo amina dos aminoácidos na forma de amónia. Esta remoção
do grupo amina é catalisada pelas aminotransferases, também chamadas de transaminases,
sendo as mais importantes – TGP (transferase glutâmico-piruvica) e TGO (transferase
glutâmico-oxaloacetética). O que vai restar dos aminoácidos denomina-se por cetoácidos que
vão ser, mais tarde, transformados em compostos do ciclo de Krebs.
O composto α-cetoglutarato é o receptor do grupo amina removido transformando-se
em glutamato. As causas da toxicidade do amónio não estão bem elucidadas, mas sabe-se que
quando a concentração de amónio é muito alta, este reage com o glutamato para formar
glutamina, numa reacção catalisada pela glutamina sintase.
Desaminação Oxidativa
Associada a uma transaminação ocorre uma desaminação oxidativa, ou seja, vai ser
retirado de novo o grupo amina. Esta reacção ocorre na matriz mitocondrial. A enzima que
catalisa esta reacção utiliza o NAD+ como co-factor chama-se glutamato desidrogenase.
Os excessos de compostos de amónia existentes em tecidos extra-hepáticos podem ser
utilizados na síntese de novos aminoácidos e podem ser excretados sob a forma de ureia. O
transporte do grupo amina até ao fígado é feito sob a forma de alanina. O glutamato formado
une-se ao piruvato, formando-se α-cetoglutarato e alanina. A alanina tal como a glutamina
transportam o grupo amina para o fígado.
O transporte para os tecidos não hepáticos, excepto o músculo, é feito sob a forma de
glutamina.
Quando chegam ao fígado a alanina e a glutamina, a transaminase volta actuar,
formando-se glutamato e piruvato, este último pode ser utilizado na produção de glicose –
através da gliconeogénese e de Acetil-CoA. O glutamato dissocia-se pela acção do glutamato
desidrogenase em α-cetoglutarato e no grupo amina (desaminação). O grupo amina une-se ao
ião bicarbonato formando-se fosfato da carbonilo.
A ureia é produzida em 5 passos:
o O grupo amina une-se ao ião bicarbonato formando-se
fosfato da carbonilo.
o O fosfato de carbonilo formado anteriormente une-se
com a carnitina, formando citrolina.
o A citrolina une-se ao aspartato, que lhe cede o 2º
grupo amina, formando anginosuccinato.
o Este dissocia-se em fumarato (que participa no ciclo de
krebs) e em arginina.
o A arginina dissocia-se em ornitina (que entra
novamente num novo ciclo da ureia) e em ureia (que
possui dois grupos amina e é libertada na urina, de
forma a “limpar” o organismo da amónia ou grupos
amina, que não lida bem com ela).
Stress Oxidativo
Radicais livres
Os radicais livres ou espécies reactivas são átomos ou moléculas com um electrão
desemparelhado na orbita externa, e por isso tornam-se muito instáveis/reactivos. Adquirem
estabilidade quando se associam por exemplo a fosfolípidos, proteínas e RNA, alterando-os,
inclusive às suas funções. Uma concentração acrescidade radicais livres afecta funcionalidade
das células. Mas têm papeis positivos quando associados à adaptação celular e à sinalização.
A produção de espécies reactivas ocorre em determinadas situações como:
o Em exercício físico intenso em que há carência de O2 e nutrientes para produção de
energia, formando-se espécies reactivas resultantes da utilização excessiva do ATP.
o No sistema da xantina oxidase, com a formação de ácido úrico e superóxido.
o Em caso de lesão tecidual há infiltração de células do sistema imunitário (neutrófilos),
que têm como função regenerar ou destruir as células lesadas, pelo que vão produzir
espécies reactivas.
o Na mitocôndria, nomeadamente na cadeia transportadora de electrões, há electrões
que escapam para o O2 formando-se radicais livres (2% a 5% do O2 que inspiramos
serve para a produção de radicais livres).
o Através de fontes exógenas como raios ultra-violeta, infra-vermelhos, etc.
Os principais radicais livres são: o superóxido, o peróxido de hidrogénio, o hidroxilo e o
peróxido de nitrito.
Antioxidantes
Os antioxidantes são compostos que servem para neutralizar os radicais livres. Podem
ser indutíveis, enzimáticos (superóxido desmutase, glutationa redutase, glutationa peroxidase,
catalase, fosforilase, endonuclease, proteases e glutationa) ou provenientes da dieta, não
enzimáticos ( β-caroteno – precursor Vit.A, ácido ascórbico – vit. C, α-tocoferol – vit. E e ácido
lipóico).
Uma suplementação exagerada de antioxidantes é prejudicial na medida em que inibe
o desenvolvimento dos sistemas antioxidantes.
No exercício tanto se produz mais espécies reactivas como se treinam os sistemas
antioxidantes.
O stress oxidativo é uma situação patogénica de produção de radicais livres sem que os
sistemas antioxidantes tenham a capacidade de os neutralizar. Está relacionado com doenças
cardiovasculares, neurodegenerativas, envelhecimento e doença.
A sinalização induzida pelas espécies reactivas pode conduzir a mecanismos de morte
celular - a necrose e a apoptose – se a célula analisada estiver danificada sem possibilidade de
regeneração tornando-se prejudicial.
A Morte celular pode ser conceituada como:
• “perda irreversível das atividades integradas da célula, com consequente incapacidade
de manutenção de seus mecanismos de homeostasia”.
• A célula apresenta danos irreversíveis a nível morfológico, bioquímico e funcional.