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BIOQUÍMICA: pH e tampões pH da solução: concentração de h+ livres pH + pOH = 14 pH da saliva: 7,0 (6,5-7,5) pH do sangue: 7,4 (7,35-7,45) pH da urina: 6,0 (4,0-8,0) pH do suco gástrico: 2,0 (1,0-3,0) ACIDOSE ocorre por exemplo com atividade muscular intensa (ácido lático acidifica o sangue) acúmulo de prótons no sangue (H+) diminuição das hidroxilas pH do sangue: 7,35-7 morte: 6,8 •Respiratória: DPOC, asma grave, parada respiratória, depressivo do centro respiratório (drogas), fraqueza dos músculos respiratórios, deformidades torácicas (traumas), obstrução das vias aéreas, COVID •Metabólica: diabete delito (cetoacidose), atividade física intensa/acidose lática, insuficiência renal (ácidos inorgánicos), diarreia grave (perda de bicarbonato), drenagem cirúrgica do intestino (perda de bicarbonato) ALCALOSE acúmulo de hidroxilas OH- diminuição de prótons pH 7,45-7,8 morte: 8,0 •Metabólica: vômitos recorrentes (bulimia), sucção nasogástrica (perda dos íons hidrogênio), administração endovenosa de bicarbonato •Respiratória: hiperventilação (ansiedade, febre), doenças pulmonares associados com hiperventilação, anemia, fadiga e dificuldade respiratória, intoxicação por salicilatos porque manter o pH das soluções fisiológicas? pois dependem do pH: atividades enzimáticas (pode perder atividade) e reações bioquímicas atividade pulmonar e do sistema nervoso homeostasia do sistema cardiovascular (redução do pH: diminui debito cardíaco e pressão arterial) qual é a origem de ácidos e bases que circulam no sangue? - ingestão de alimentos e metabolismo. equilíbrio acido base capacidade que o corpo humano possui de resistir as alterações de pH impostas pelo metabolismo celular, além de equilibrar o pH frente ao acumulo de ácidos ou bases. três mecanismos: 1. tampões: substância capaz de se ligar reversivelmente aos H+ ou OH- livres no sangue para o sangue: acetato, bicarbonato, fosfato e proteínas - bicarbonato/acido carbônico (funciona melhor pela maior quantidade e porque se associa muito bem com os prótons e produz CO2 que é liberado rapidamente de forma controlada) - fosfato/acido fosfórico (seria o mais eficiente pela faixa de pKa) - hemoglobina 2. pulmões 3. rins 1.1 tampão bicarbonato/ácido carbônico pKa: 6,1 Esse tampão é o mais complexo pois se origina do CO2 dissolvido em água. Porém a reação da união de dióxido de carbono e água é lenta, necessitando do auxilio da enzima anidrase carbônica no interior da hemácia. acidose H+ + HCO3 ⇆ H2CO3 ⇆ CO2 + H2O o bicarbonato se associa com o H+ que vira ácido carbônico, se dissociando em H2O (eliminada pelos rins ou fica no plasma) e CO2 (eliminada pelo pulmão, frequência respiratória aumenta) bicarbonato diminui (ja estava no sangue) aumenta quantidade de CO2 ↓pH ↑H+ ↓OH- ↓HCO3 ↑CO2 ↑F.R. alcalose OH- + H2CO3 ⇆ HCO3- + H2O acido carbônico vai se juntar ao OH- excedente retém CO2 diminuindo a freqüência respiratória (bradpineia), reage com a água (anidrase carbônica) gerando ácido carbônico que se dissocia em bicarbonato e acido. quantidade de bicarbonato aumenta e CO2 diminui ↑pH ↓H+ ↑OH- ↑HCO3 ↓CO2 ↓F.R. 1.2 tampão fosfato/ácido fosfórico pKa: 6,86 acidose H+ + H2PO4- ⇆ H3PO4 . PO4 se liga ao próton gerando HPO4 . se for 3 prótons fica H3PO4 (acido fosfórico) pela urina ou dissocia ele em H2O E H2PO4- (fosfato) pela urina pKa: constante de acidez indica quando que o tampão atua de maneira eficiente, ou seja um ponto acima do pKa e um ponto abaixo. ACIDOSE ↓pH ↑H+ ↓OH- ↓HCO3 ↑CO2 ↑F.R. ALCALOSE ↑pH ↓H+ ↑OH- ↑HCO3 ↓CO2 ↓F.R. alcalose OH- + H3PO4 ⇆ H20 + H2PO4- . ácido fosfórico doa um próton pra hidroxila pra formar água . deixando água mais fosfato que continua circulando no sangue . se encontrar mais hidroxila perde mais um próton deixando HPO4 . que pode encontrar outra hidroxila doando mais um próton que forma água e fica PO4 1.3 hemoglobina 2. pulmões (tampão bicarbonato/ácido carbônico) segunda linha de defesa • como reagem para compensar uma acidose? aumento da freqüência respiratória (hiperventilação/traquipneia) objetivo: eliminar dióxido de carbono • como reagem para compensar uma alcalose? diminui a freqüência respiratória (bradpineia) objetivo: reter dióxido de carbono que, pela anidrase carbônica, se junta com a água formando acido carbônico que se dissocia em bicarbonato e próton, compensando a alcalose observações: 1. respirar no saco do papel reverte um quadro de alcalose: pois: assim você elimina e inspira CO2 (RETÉM CO2) está eliminando muito CO2 (faltando próton e sobrando base) desenvolvendo alcalose tendo que fazer bradpineia, para reter o CO2 e repor os prótons, igualando as quantidades. 2. acidose causa da morte por parada respiratória pois: CO2 precisa ser eliminado, se ele não for eliminado reage com água que forma ácido carbônico que se dissocia em próton e bicarbonato causando acidose. 3. rins terceira linha de defesa • mais lenta, mas muito eficaz acidose Perceba que a figura indica aumento de H+ no espaço intersticial. Esse H+ rapidamente reage com o tampão HCO3– formando CO2 e H2O. O CO2 difunde-se pela membrana e entra nas células tubulares onde se combina novamente com H2O com ajuda da anidrase carbônica. O resultado dessa reação é a formação de HCO3– e H+. O HCO3– é trocado por Cl– (para equilibrar as cargas) e reabsorvido para o espaço intersticial (para que se ligue a mais um próton), enquanto o H+ é lançado para o lúmen do ducto coletor é eliminado pela urina (reabsorve o K+ para equilibrar - carregado positivamente). Resultado: urina ácida e pH sanguíneo tendendo a voltar à normalidade, ou seja, básico. Esse H+ rapidamente reage com o tampão HCO3– formando CO2 e H2O. O CO2 difunde- se pela membrana e entra nas células tubulares onde se combina novamente com H2O com ajuda da anidrase carbônica. O resultado dessa reação é a formação de HCO3– e H+. O H+ vai ser excretado através da sua junção com HPO42- formando o H2PO4- no lúmen do ducto coletor que vai ser excretado na urina. E ainda também vai ser excretado através de aminoácidos presentes nas células tubulares, que se juntam ao H+ e são excretados na urina como NH4+ (amônio). E por fim o tampão HCO3- é reabsorvido no plasma sanguíneo. Dois detalhes são importantes nesse processo: • Para manter a eletroneutralidade, quando o H+ é secretado no lúmen, o K+ é reabsorvido. Portanto, a eliminação de H+ aumenta a reabsorção de K+. Apesar disso, a eliminação de prótons na acidose não provoca aumento da quantidade de potássio no plasma, ou hipercalemia, de forma significativa. • Tanto as trocas de K+ e H+ quanto as trocas de HCO3– e Cl– movimentam-se através da membrana em sentidos opostos. Essa modalidade de transporte é denominada antiporte. alcalose Lembre que a alcalose se caracteriza pela diminuição da concentração de ácidos ou pela elevação de bases no plasma e as respostas compensatórias serão basicamente opostas à acidose. A concentração de H+ no espaço intersticial está baixa. Nesse caso, dentro das células tubulares, a reação H2O + CO2, catalisada pela enzima anidrase carbônica, será essencial para repor o H+. Veja a equação: H2O + CO2 ⇆ H2CO3 ⇆ HCO3– + H+ O H+ formado durante essa reação será reabsorvido para o espaço intersticial. Consequentemente, sua concentração aumentará nesse local, enquanto o HCO3– será trocado por Cl– e lançado no lúmen do ducto coletor. Portanto, a resposta compensatória para uma alcalose é a secreção de HCO3– no lúmen do ducto coletor e excreção na urina. Para finalizar, observe o comportamento do K+. Ele é trocado por H+ na membrana da célula tubular e também é lançado no lúmen do ducto coletor. Você deve ter percebido que o mecanismo compensatório renal para equilibrar o pH sanguíneo d e p e n d e e s s e n c i a l m e n t e d a eliminação ou reabsorçãode H+ e HCO3–. De forma bem resumida: os rins atuam na excreção ou absorção de H+ e HCO3, quando as duas primeiras linhas de defesa da h o m e o s t a s e d o p H n ã o conseguem resolver. Eles atuam de forma direta (1) pela excreção e reabsorção de H+ indireta (2) pela mudança da reabsorção de HCO3-, ou seja, eles atuam diretamente sobre o pH ou atuam aumentando a quantidade do tampão (bicarbonato). Desequilíbrio Ácido Base Quando o pH sangüíneo está fora da faixa de referência, ocorre um distúrbio do equilíbrio ácido base, que é dividido em metabólico e respiratório PROTEÍNAS classificação, estrutura e funções Proteínas são macromoléculas complexas e organizadas cujas unidades estruturais são aminoácidos. São as moléculas mais abundantes nas células vivas e estão presentes em todos os organismos da natureza. Essa classe de biomoléculas é responsável pela maior diversidade de funções nos organismos vivos e corresponde ao produto final da expressão do nosso código genético. As proteínas também são constituintes básicos das estruturas celulares, como o colágeno, promovem o armazenamento de energia em alguns organismos – como a ovoalbumina, principal proteína presente na clara do ovo; e têm função regulatória – como a insulina e o glucagon, dois importantes hormônios que regulam o metabolismo. Além disso, proteínas especializadas, denominadas ENZIMAS, podem catalisar reações bioquímicas. São sintetizadas a partir de 20 tipos de aminoácidos diferentes. Aminoácidos - São fonte de carbono e fonte de nitrogênio - Possuem carbono central (carbono alfa ou q u i r a l / e s t e r e o i s o m e r i a ) c o m q u a t r o agrupamentos ligados (hidrogênio, amina/ básica, carboxila/ácida, radical/cadeia lateral) - No Fígado são desaminados, originando NH3 (amônia) eliminada pelos rins - Os aminoácidos são as unidades estruturais que formam os peptídeos e as proteínas. classificação: quanto ao grupo R: 1. apolares: normalmente na porção interna das proteínas, sem con ta to d i r e to com a água (hidrofóbicos) 2. polares não carregados: maior solubil idade em agua, fazem interações do tipo pontes de hidrogênio com a água. 3. ácidos: grupo R com carga negat iva (grupo carboxi la) | hidrofilicos 4. básicos: grupo R com carga positiva (amino) | hidrofilicos quanto a dieta: 1. essenciais: obtidos da dieta 2. não essenciais: o organismo sintetiza aminoácidos em soluções aquosas: ocorre a ionização dos grupos carboxila e amino. a carboxila (ácida - COOH-), doa seu íon H+ e adquire uma carga negativa e o grupo amino (NH2 - básica), recebe o próton H+, ganha uma carga positiva e passa a ser (NH3+) a forma ionizada possui duplo c o m p o r t a m e n t o á c i d o - b á s i c o (anfótero) dependendo do meio no qual o aminoácido esta inserido, ele poderá se comportar como um acido ou como uma base se tornando mais reativo Peptídeos biomoléculas formadas pela ligação entre dois ou mais aminoácidos por meio de ligações que se estabelecem entre um grupo amina de um aminoácido e um grupo carboxila de outro aminoácido (ligações peptidicas) que liberam uma molécula de água (hidroxila da carboxila reage com o hidrogênio do grupamento amino do segundo aminoácido) com extremidades amino terminal e carboxila terminal • oligopeptídeos- ate 50 aminoácidos • polipeptídeo: ate 100 aminoácidos • proteínas- mais que 10 aminoácidos exemplos: . vasopressina (hormônio antidiuretico - ADH) com 5 aminoácidos (oligopeptídeo) . insulina com 51 aminoácidos - controla os níveis de glicose no sangue (polipeptídeo) Proteínas organização estrutural das proteínas: estrutura primária: sequência de aminoácidos na cadeia estabilizados pelas ligações peptidicas (esqueleto central da proteína) A estrutura assumida por uma proteína após sua síntese é condição essencial para que ela exerça sua função corretamente. estrutura secundária: aminoácidos mais próximos interagem uns com os outros por pontes de hidrogênio em forma de alfa hélice ou folha beta pregueada estrutura terceária: interação entre aminoácidos mais distantes (hidrofóbicos e os hidrofilicos). Como a reação ocorre no espaço aquoso os hidrofilicos ficam por fora e hidrofóbicas dentro (uma cadeia polipeptídica). Estrutura tridimensional Posso ter varios tipos de interações (pontes de hidrogênio, pontes de sulfeto, etc). estrutura quaternária: duas ou mais cadeias polipeptidica. Á medida que a proteína é sintetizada pelos ribossomos, a cadeia polipeptídico assume estruturas conformacionais mais complexas, a partir do enovelamento da cadeia de aminoácidos. A estabilidade dessas estruturas mais complexas é mantida principalmente por interações fracas (pontes de hidrogênio e Van der Walls) A estrutura final adquirida pelas proteínas é denominada estrutura nativa e é essencial para sua atividade biológica Desnaturação Alteração da estrutura conformacional de uma proteína que pode provocar a perda da função. Alteração nas estruturas secundaria, terceária e quaternária. • agentes desnaturastes: temperatura, pH, agitação mecânica, solventes orgânicos, metais pesados. Caso o agente seja removido a proteína pode recuperar sua conformação nativa (parcialmente ou totalmente). Proteínas renaturadas podem recuperar suas funções biológicas. obs: se ocorrer perda da estrutura primaria: ocorre degradação proteica Classificação das proteínas quanto a composição: 1. simples: formadas apenas por aminoácidos 2. conjugadas: além de aminoácidos, grupos peptidicos (pode apresentar grupo prostético, de diferentes características químicas - lipídios, açúcares ou metais) quanto ao numero de cadeias: 1. monomérica: uma cadeia 2. oligomérica: mais de uma cadeia (ligações intermoleculares dissulfeto - insulina) Funções das proteínas 1. TRANSPORTE (transmembrana, de lipídios, de gases (O2 e CO2) - hemoglobina) 2. DEFESA E PROTEÇÃO IMUNITÁRIA (imunoglobulinas (anticorpos), coagulação sangüínea) 3. ESTRUTURAL (proteínas da membrana celular, colágeno, queratina, parede celular de bactérias) 4. CATALIZE ENZIMANTICA 5. MOVIMENTOS COORDENADOS 6. FUNCAO REGULATORIA (hormônios) 7. NUTRICIONAL TAMPÃO PROTEÍNA - HEMOGLOBINA pKa: 6,0 Nos alvéolos pulmonares a hemoglobina interage com o oxigênio formando o complexo oxi-hemoglobina (HbO2). O O2 é transportado pela hemoglobina dentro dos eritrócitos até capilares teciduais onde é liberado para ser utilizado pelas celulas. Nos tecidos o CO2 (produto do metabolismo celular) difunde-se para dentro da hemácia (a baixa PCO2 sanguínea, faz com que o CO2 se difunde dos tecidos e para o plasma sanguíneo e, posteriormente, para o interior da hemácia) onde reage com a água (anidrase carbônica) formando bicarbonato e próton (HCO3- e H+). O H+ ocupa o lugar do oxigênio (deslocando-o para dentro da célula - liberado para os tecidos), enquanto o bicarbonato é trocado por cloreto (equilibrar as cargas) e lançado no sangue. A Hb retorna aos pulmões carregando o H+ e Cl-. Nas proximidades dos pulmões o H+ é liberado e reage novamente com o bicarbonato formando CO2 e H2O, o acido carbônico é expelido pelos pulmões. E o oxigênio se une a hemácia. Obs: na circulação parte de todo CO2 é transportado na forma de bicarbonato (70%), Hb-CO2 (23%) ou dissolvido no plasma (5%). Não esqueça: a hemoglobina desempenha um papel importante, além de transportar gases, tem função de tamponamento. ENZIMAS São proteínas especializadas com uma estrutura tridimensional definida: 3ª ou 4ª. São Catalisadores Biológicos que aumentam milhares de vezes a velocidade das reações químicas e não são consumidos durante a reação. Sítio Ativo: - Local de ligação do substrato - Lá ocorrem reações catabólicas (reações de quebra/degradação LISE) e anabólicas (reações de síntese/formação GENESE) E + S ⇆ ES ⇆ E + P Substrato: - Molécula, composto, alvo da enzima - É específicopara cada enzima = Especificidade. - Importante na farmacologia Classes de Enzimas e principais Subclasses: 1. oxidoredutases 2. transferases: transferência de um grupo funcional pra outro 3. hidrolases 4. liases 5. isomerases 6. ligases Via Glicolítica A glicose é utilizada como alimentacao para o nosso organismo e é reservada no mesmo. Quando precisamos produzir energia, essa glicose é quebrada produzindo duas moléculas de piruvato e energia em forma de ATP. Essas moléculas de piruvato, em condicoes aerobicas, entra na mitocôndria e assim começar o ciclo de Krebs, para produzir mais energia. Gliconeogênse Quando a pessoa está hipoglicêmica, ou seja, com concentração baixa de glicose, alguns aminoácidos se degeneram em piruvato, o qual passa por um processo para se transformar em oxaloacetato que, por fim, gera a glicose. Essa via alternativa à baixa concentração de glicose é a Gliconeogênese. Fermentação Ácida - Lactato Metabolismo Hepático do Etanol - O etanol, no nosso organismo, é oxidado por uma enzima chamada álcool desidrogenase, que o transforma em acetaldeído. Nesse processo, os hidrogênios do etanol são transportados pelo NAD+, formando NADH2. - O acetaldeído é também oxidado para formar acetato, essa transformação é possível por meio da enzima acetaldeído desidrogenase, e água formando mais um NADH. - Esse acetato produzido a partir do etanol, pode ser direcionado para duas vias. Pode ser direcionado para uma mitocôndria ou pode formar a Coenzima-A que, por sua vez, formará o acetil-CoA entrando no ciclo de Krebs. Quando consumimos muito álcool, ou seja, quando temos uma grande concentração de etanol no organismo, isso acarretará na formação de muito acetil-CoA. Com isso a reação de transformação do piruvato em acetil-CoA será bloqueada, pois a enzima que fazia essa conversão foi inibida pelo aumento de acetil-CoA. Assim, com o piruvato em excesso, ele é desviado para formar Lactato. Além da enzima que forma acetil-CoA a partir do piruvato ser bloqueada, outra enzima também é bloqueada, essa é a enzima que converte o piruvato em oxaloacetato para formar mais glicose, ou seja, o ciclo gliconeogênese não acontece. Sendo assim, a única via que o piruvato segue é para a formação de lactato. A enzima que converte o piruvato em lactato, a lactato desidrogenase, é ativada alostericamente a partir da alta concentração do piruvato, por conta do etanol que virou acetil-CoA e inibiu os processo de gliconeogênese e de conversão para a própria acetil-CoA, já que esta alta. O aumento do NADH2, das reações de conversão do etanol a acetato, também ativam alostericamente a lactato desidrogenase. Então essa enzima é ativa alostericamente por aumento do piruvato e aumento do NADH2. As enzimas alostéricas são reguladas por moduladores ou efetores podendo ativar ou inibir a ação enzimática. O próprio produto da reação enzimática pode inibir ou ativar a reação. Então na gliconeogênese, o piruvato é um efetor positivo, pois ativa a enzima lactato desidrogenase quando em excesso. Inibidores: OBS: Dissulfiram A enzima acetaldeido desidrogenase tem como substrato o acetaldeído e como produto o acetato. Quando o dissulfiram entra no corpo, ele atua como um inibidor dessa enzima, bloqueando a sua atividade. Com isso, iremos ter uma taxa em excesso de acetaldeído no corpo, esse, responsáveis pela ressaca, então com o dissulfiram, esse efeito é aguçado na pessoa. ENZIMAS PODEM SER INIBIDAS Então temos dois tipos de inibição: a inibição competitiva, em que o substrato e o inibidor disputam o sítio enzimática da enzima, fazendo com que a ação enzimática seja bloqueada (reversível ou irreversível) e a inibição não competitiva, em que há dois sítios de ligação, um para o substrato e outro para o inibir, continuando seu processo, mesmo que lento. Fármacos são exemplos de inibidores: Dissulfiram (interferem no metabolismo do etanol) e Estatinas (interferem no metabolismo do colesterol - enzima hidroximetilglutaril coe redutase). Regulação Alostérica: Enzima Alostérica: são reguladas por efetores/moduladores que podem ativar a enzima ou inibir a enzima. Possuem um sitio denominado sitio regulador (ou alostérico). Quando eu acumular o produto final, ele irá bloquear a enzima e o substrato não consegue entrar mais. Desnaturação agentes desnaturantes: - pH (ácidos/bases) - temperatura - metais pesados - agitação mecânica Atividade da enzima vai diminuir Enzimas e Diagnósticos As enzimas intracelulares são lançadas no plasma sanguíneo em poucos níveis, quando atuam sobre normalidade. Então quando observamos a alta concentração de enzimas no plasma, quer dizer que há algo de errado no organismo. Nesses casos, isso pode indicar uma lesão celular (morte) ou proliferação celular em decorrência de neoplasia, então essas enzimas podem ser utilizadas para diagnosticar doenças e distúrbios. - Amilase Enzima salivar (amilase salivar) e enzima pancreática (amilase pancreática) tem como utilidade diagnóstica doenças pancreáticas e renais. A hiperamilasemia pancreática pode indicar pancreatite aguda, lesões pancreáticas e carcinoma/abscessos. A hiperamilasemia não pancreática pode indicar falta de depuração (insuficiência renal) ou lesões de glândulas salivares (CBMF). - Aminotransferases (AST e ALT) Enzimas amplamente distribuídas nos tecidos humanos especialmente no fígado que tem utilidade diagnóstica em patologias hepáticas incluindo hepatites medicamentosas. O aumento da ALT indica Hepatite. O aumento da AST indica infarto do miocárdio. O aumento de ambas pode indicar distrofia muscular. - Fosfatase Alcalina Enzima amplamente distribuída nos tecidos humanos (fígado e tecido ósseo). Utilidade Diagnóstica: Doenças ósseas e investigação de doenças hepatobiliares. Hiperfosfatasemia Obstrução hepática. - Hepatite viral. - Lesões hepáticas. - Carcinoma / abscessos Enfermidades ósseas. - Tumores ósseos. - Fraturas ósseas. - Fosfatase Ácida Enzima amplamente distribuída nos tecidos humanos (glândula prostática). Utilidade Diagnóstica: Câncer de próstata e Antígeno Prostático Específico (PSA) - Lactato Desidrogenase Enzima amplamente distribuída nos tecidos humanos (fígado e miocárdio). Utilidade Diagnóstica: Doenças hepáticas e do músculo cardíaco. Indicam: Infarto do miocárdio, Anemia, Hepatites, Insuficiência Renal. - Creatina Quinase (CKMB) Enzima amplamente distribuída nos tecidos humanos (miocárdio). Utilidade Diagnóstica: Doenças do músculo cardíaco. Localização: - Cérebro. - Músculo cardíaco. - Distrofia muscular. CARBOIDRATOS E GLICÓLISE Carboidratos ou açúcar, sacarídeos, glicídios ou hidratos de carbono, são moléculas derivadas de aldeídos e cetonas que possuem um esqueleto carbônico central ao qual estão ligadas moléculas de água. Alguns exemplos importantes que consumimos são: amidos (pão, massa, biscoito), sacarose (açúcar de cozinha), maltose, glicose e frutose. Classificação: Simples: - Monossacarídio: glicose, frutose e galactose - Dissacarideos: maltose, lactose e sacarose Composto: - Polissacarídeo: amido, glicogênio e celulose Um amido é considerado um polissacarídeo, ele é formado por várias unidades de glicose ligadas em alfa 1-4, com ramificações em ligação alfa 1-6, abrindo espaço para ter mais moléculas de glicose. Já o glicogênio, polissacarídeo de reserva das celulas animais possui a mesma estrutura, porém tem muito mais ramificações, ou seja, mais glicose é capaz de guardar (ESTOCADO NO FIGADO E NOS MÚSCULOS DE HUMANOS). Uma das primeiras riquezas do brasil foi a sacarose, o açúcar, é um dissacarídeo, formada por uma glicose e uma frutose, unidos por ligação glicosidica alfa 1-2. A maltose é um dissacarídeo formada por duas glicoses. E a glicose e frutose são monossacarídeos. O que diferencia essas estruturas são as quantidades presentes. Esses carboidratos são ingeridos, digeridos para aí serem absorvidos.Funções biológicas: - fonte de energia: glicose. - síntese de outros componentes celulares: podem ser transformados em outros componentes celulares, como ácidos graxos, pentoses dos nucleotídeos, lipídios, aminoácidos e nucleotídeos. - armazenamento de energia: amido e glicogênio. - elemento estrutural das celulas e dos tecidos: celulose nos vegetais e quitina nos animas, alem dos carboidratos associados as proteínas, também encontrados nos tecidos animais como as proteoglicana e glicoproteinas. Digestão: Carboidratos são ingeridos diariamente, devem ser digeridos e absorvidos. 1. Boca: 20% dos carboidratos são digeridos na boca Alfa amilase salivar (enzima - ptialina) destrói as ligações 1-4 pH ótimo para essa enzima é 6,8 2. Estômago e Intestino Delgado: digestão é finalizada pois há amilases pancreáticas (dissacaridases, lactases, sacaroses) enzimas que destroem ligações 1-4 observação clinica: intolerância a lactose Não consegue digerir a lactose (galactose + glicose) Pois: pouca produção de enzima ou as enzimas estão defeituosas (não possuem sitio ativo adequado). Sem a enzima não há digestão, o açúcar permanece no intestino e ali é fermentado. Absorção Intestinal de Açúcares No intestino delgado, os monossacarídeos estão prontos para serem absorvidos, estão no lúmen intestinal. As células intestinais apresentam vilosidades intestinais que servem para a absorção dos açúcares. Em uma dessas vilosidades acontece a absorção propriamente dita. Do lúmen intestinal para o sangue. A absorção intestinal de açúcares vai acontecer de duas maneiras diferentes, por transporte passivo chamado também de difusão facilitada ou transporte ativo, dependente de sódio. 1. Transporte Passivo por difusão facilitada - GLUTs ✓ O transporte passivo é caracterizado pelo não gasto de energia, acontece a favor do gradiente de concentração, com ajuda de proteínas. ✓ GLUT - proteínas que favorecem a passagem de glicose de um lado para o outro (transportadores de glicose). GLUT2: glicose e frutose GLUT5: frutose e glicose Há pouca concentração no enterócito e muita no lúmen, então elas vão naturalmente se movimentar da luz intestinal para o enterócito, e isso só vai acontecer enquanto houver grande quantidade de glicose no lúmen. A difusão facilitada é caracterizada pela passagem de moléculas facilitadas por proteínas, essas proteínas que facilitam a passagem da glicose são a GLUT-5 e GLUT-2. Sendo assim a difusão facilitada exige a presença de GLUTs, transportadoras de glicose (Glucose Transportation). Passivamente sem gasto de energia as moléculas de glicose se movimentam para o enterócito. Então, a molécula de glicose passou pela membrana por meio de uma proteína e caiu no enterócito, porém ainda não está no sangue, por isso precisa passar pela outra membrana para cair nos capilares sanguíneos. O lado da membrana que se encontra as vilosidades é chamada de membrana lateral do enterócito, e a outra membrana é a contra-lateral ou basolateral. Na membrana lateral aparecem os GLUTs 2 e 5. O GLUT-5 tem uma afinidade pelo monossacarídeo frutose, e o GLUT2 uma afinidade maior com a glicose, sendo que os dois transportam essas duas moléculas. Na membrana contralateral só aparece o GLUT-2. 2. Transporte Ativo SGLT1 Quando a taxa de glicose na luz intestinal for equivalente a quantidade do enterócito o transporte passivo será inviabilizado, mas como o transporte precisa continuar, mesmo contra o gradiente de concentração. Então a modalidade de transporte será o transporte ativo que acontece contra o gradiente de concentração. Nesse transporte é utilizado uma proteína chamada de SGLT1 que faz o cotransporte de Sódio (Na+) e Glicose. Então o sódio da luz intestinal, se liga em um sítio da proteína, e a glicose aproveita e liga junto, o sódio entra e a glicose aproveita e entra junto, esse é o co transporte de sódio e glicose, as moléculas entram juntas contra o gradiente de concentração e é facilitado pelo sódio. Então a glicose passa pelo GLUT2 da membrana contra-lateral e cai no capilar sanguíneo. (o transporte envolvendo a proteína SGLT1 não gasta ATP para jogar a glicose para dentro da célula, por isso por alguns autores é considerada como transporte passivo, porém para essa passagem de glicose e sódio funcionar é preciso também que haja o transporte de sódio e potássio pela proteína bomba sódio-potássio, a qual envolve energia ATP). Quando a molécula de sódio entra, o sódio não pode ficar no ambiente intracelular, por isso é preciso lançar o sódio para fora da célula por meio da bomba de sódio-potássio. Essa bomba de sódio-potássio necessita de ATP por isso esse tipo de transporte é do tipo ativo. PROVA - Em teoria, se eu associar sal com algum doce, entra mais glicose então? O soro caseiro é constituído de água, sal e açúcar. O sal que está no soro caseiro vai facilitar a absorção do açúcar. A função do Na+ do soro caseiro é proporcionar a abertura de proteína SGLT1 para captar mais glicose. Logo após as refeições, a glicemia aumenta significamente, entretanto, em pessoas saudáveis, os níveis de glicose retornam ao normal pouco tempo após. Glicemia pós prandial (1 hora após alimentação) - até 200mg/dl = normal - mais do que 200mg/dl = diabetes Glicemia em jejum - 60-100mg/dl = normal - até 126mg/dl = pré-diabético - mais do que 126mg/dl = diabetes Distribuição de Açúcares A quantidade de GLUTs que possuímos no nosso organismo é imensa e espalhada por vários órgãos do nosso corpo, 12 GLUTs, eles são altamente especializadas para transportar açúcares. Ainda mais existem muitos que ainda estão sendo pesquisados e localizados. Os tecidos humanos conseguem produzir transportadoras de glicose das mais variadas formas, então, consequentemente, é possível concluir que a glicose é extremamente importante para a célula. É preciso saber a localização do GLUT 1, 2, 3 e 4. • GLUT1 - sistema nervoso, glóbulos vermelhos (hemácia) - isso significa que essa proteína facilita a entrada de glicose no sistema nervoso e nas hemácias, é a porta de entrada para a glicose. • GLUT2 - fígado em grande quantidade - significa que muita glicose vai entrar no fígado por GLUT2. • GLUT3 - sistema nervoso. • GLUT4 - tecido adiposo, músculo estriado esquelético e músculo cardíaco - essa proteína falha quando a pessoa tem diabete tipo 2 e são diretamente influenciado pela insulina (media a atividade do GLUT4) (IMPORTANTE). insulina liga-se ao seu receptor fazendo com que os receptores de glicose vão para a superfície Os GLUT 1 e 3 não são influenciado pela insulina, e se fossem, com a falta de insulina a glicose não entraria no sistema nervoso e isso seria um problema. sistema nervoso - GLUT 1, 3, e 8 músculo cardiaco - GLUT 4, 11 e 12 músculo estriado esquelético - GLUT 4 e 11 tecido adiposo - GLUT 1, 4 e 8 fígado - GLUT 2, 10 e 9 rins - GLUT 9 e 7 GLICÓLISE metabolismo de açúcares Acontece em TODAS as células de mamíferos com o objetivo de transformar uma molécula de glicose em dois piruvatos e durante esse processo é formado 4 ATPs e é gasto 2 ATPs na primeira e terceira reação e é consumido por transportar o grupo fosfato para as moléculas formando ADPs. Durante a glicólise são formados 2 NADH + H+. O transportador de hidrogênios e elétrons que está sendo carregado que é o NAD. - degradação da glicose - 1º etapa da respiração celular - acontece no citoplasma celular - 10 reações sequenciais nas quais 1 molécula de glicose é transformada em dois piruvatos formando 4 ATPs e gasta 2 ATPs e produz 2 NADH + H - o que as células fazem com a molécula de glicose? degradam para obter energia na forma de ATP fazendo a glicólise. armazenamento na forma de glicogênio no figado e nos músculos. 1. Reação da Hexoquinase A molécula de glicose chega no hepatócito, uma vez que chega a ele, essa molécula poderia sair por outro transportador de glicose GLUT. Uma precauçãopara que isso não ocorra é que ela receba um grupo fosfato, ou seja, fosforilação da glicose, ela não consegue mais sair pela membrana, pois o GLUT não a reconhece mais. Essa fosforilação é mediada pela enzima Hexocinase, que está dentro do núcleo e quando a taxa de glicose aumenta na célula ela é liberada para o citosol (ativada alostericamente pelo aumento de glicose e estabelece uma etapa regulatória da glicólise). Essa enzima transfere o grupo fosfato do ATP para a molécula, o reciclando em ADP+, então é consumido o primeiro ATP da via. A insulina induz a produção de Hexocinase, e na falta da insulina a atividade dessa enzima fica mais bloqueada perdendo sua atividade, ou seja, a glicose entra na célula e sai imediatamente. A molécula de glicose, que é fosforilada no carbono 6, tem como resultado a molécula Glicose-6- fosfato. - Retém a glicose na célula - IRREVERSIVEL - GASTA-SE 1 ATP 2. Reação da fosfoexose isomerase A glicose 6-fosfato é transformada em frutose-6- fosfato por meio de sua isomerização pela enzima fosfoexose isomerase. Essa reação possui dos dois sentidos. REVERSÍVEL 3. Reação da fosfofrutoquinase-1 A frutose-6-fosfato sofre uma outra fosforilação, por isso se chama frutose-1,6-bifosfato, tendo dois fosfatos, um no carbono 6 e outro no 1. Essa enzima transfere o grupamento fosfato do ATP para o carbono 1, então consome o segundo ATP o transformando em ADP+. O fato de serem isômeros favorece o corte da molécula em duas iguais. Pela enzima fosfofrutoquinase - Colocando fosfatos para segurar a molécula de glicose do lado de dentro e para que isso renda ATP. - IRREVERSIVEL - GASTA-SE 1 ATP 4. Reação da aldolase Nesse momento a molécula frutose-1,6-bifosfato é quebrada ao meio, formando uma cetona, diidroxiacetona-fosfato e um aldeído, gliceraldeído-3-fosfato. São moléculas estruturalmente diferentes. Três carbonos fazem parte das duas moléculas e cada uma possui um grupo fosfato, conseguimos dividi-las. 5. Reação da triose-fosfato isomerase Como no final da via precisamos de duas moléculas de piruvato, essa molécula de diidroxicetona é convertida em gliceraldeído-3-fosfato que tem um fosfato no carbono número 3. Essa reação encerra a fase preparatório da glicólise, pois agora temos duas moléculas que irão formar os dois piruvatos. 6. Reação da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase Essa reação inicia a segunda fase da via glicolítica, a fase de compensação ou pagamento. O gliceraldeído 3-fosfato recebe um fosfato inorgânico para formar o 1,3-bifosfato glicerato. Isso ocorre com a presença de NAD+ que recebe dois hidrogênios da molécula formando o primeiro NADH + H+ da via. No final do processo são formados 2 NADH + H+, pois são formados dois piruvatos. O hidrogênio que estava no gliceraldeído 3-fosfato saiu porém ele não pode ficar solto na célula porque acidifica, para isso preciso usar o NAD+, que o carrega virando NADH. O H que sobra do fosfato inorgânico é solto e carregado pelo NAD+ formando NADH + H. - São formados 2 NADH + H 7. Reação da fosfoglicerato quinase O 1,3-bifosfato glicerato é transformado em 3-fosfoglicerato e isso é condicionado pela retirada do grupo fosfato da molécula pelo ADP, formando o primeiro ATP da via. - Formado um ATP 8. Reação da fosfoglicerato mutase Transforma o 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato. Fosfato transferido para o carbono 2. 9. Reação da enolase Transforma a 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato. Removendo uma molécula de água. 10. Reação da piruvato quinase Essa é a última reação da via glicolítica, na fase compensatória e transforma o fosfoenolpiruvato no próprio piruvato. Isso é condicionado pela retirada do grupo fosfato, transferido para o ADP, formando o último ATP da glicólise. Lembrando que a glicose se separou em duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, portanto duas moléculas de piruvato foram formadas e durante esse processo foram formados 4 ATPs, dois para cada piruvato. *Enzima piruvatoquinase: inibida pelo excesso de ATP, ou seja, as enzimas de glicose que estão entrando começam a ser armazenadas pois a via está bloqueada. É ativada pela insulina, e inibida pelo glucagon (IMPORTANTE!!!!) - Formando o último ATP (totalizando 4 ATP, pois são dois piruvatos) Considerações Finais • Formados 4 ATPs - reação 7 e 10 (para cada piruvato) • Consumidos 2 ATPs - reação 1 e 3 • Saldo de 2 ATPs • 2 NADH + H+ - reação 6 (para cada piruvato) Lembrar da reação 1, 3 e 10 A molécula de glicose que entra forma dois piruvatos pela formação de 4 ATPs. A glicose muda sua estrutura molecular para se transformar em piruvato. O piruvato então formado em decorrência da quebra da glicose, foi responsável pela formação de 4 ATPs, e como 2 foram consumidos nas primeiras reações há o saldo de 2 ATPs, e isso é muito pouco, por isso ele é lançado para dentro da mitocôndria e isso só vai acontecer com a presença do oxigênio, ou seja, com metabolismo AERÓBICO. Piruvato passa pela membrana mitocondrial externa porém não consegue passar pela membrana interna, para isso precisa da ação do complexo piruvato desidrogenase PDH (3 enzimas, Lipoato, NAD/FAD, Tiamina). Enzimas retiram CO2 do piruvato (liberado na respiração) descarboxilando o piruvato formando a Aceitl-CoA. Se a célula não tiver oxigênio disponível o piruvato é transformado em lactato (hidrogenação - lactato desidrogenase) e isso é condicionado por intermédio dos 2 NADH + H+ que foram produzidos na via glicolítica compensatória (um em cada piruvato). Esse lactato acidifica o ambiente celular, e se chama processo de fermentação ácida o qual ocorre em CONDIÇÕES ANAERÓBICAS. Se uma célula cardíaca fizer fermentação ácida é porque ela está sem oxigênio e isso pode acontecer em ataques cardíacos. O objetivo desse processo é reciclar o NAD que vai ser reutilizado na via glicolítica. É possível ter energia pela frutose além da glicose. Ela entra pelo mesmo transportador de glicose. Na hora que ela entra, como já está na forma de frutose, não precisa ser transformada em glicose, por isso já é introduzida na 2a reação bioquímica diretamente. Mas isso não economiza ATP pois ainda é preciso colocar ATP de um lado e de outro. A galactose é preciso ser transformada em glicose, por isso há uma reação adicional e uma vez transformados glicose segue-se na via. A glicose excedente é armazenada, então essas moléculas de glicose se ligam entre si formando o glicogênio e o estocando. Regulação da via glicolítica As enzimas chave da glicólise são a: hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvato quinase. Todas essas enzimas catalisam uma reação de sentido único, ou seja, irreversível. • A hexoquinase está na reação 1, essa enzima catalisa uma reação bioquímica de sentido único, transforma a glicose em glicose-fosfato por intermédio do consumo de ATP. Quando a glicemia aumenta essa enzima é ativada e quando a glicemia diminui essa enzima é inativada. • A terceira reação de sentido único é catalisada pela fosfofrutoquinase que transforma a frutose-6-fosfato em frutose-1,6-fosfato, também por intermédio do consumo de ATP. Essa é a enzima da etapa regulatória mais importante da glicólise. É inibida pelo ATP e pelo citrato e é ativada pelo AMP e pela frutose-2,6-bifosfato. • E a piruvato quinase que faz a última reação de sentido único na décima reação, transformando fosfoenolpiruvato em piruvato. Essa é ativada pela insulina, ou seja, se tiver insulina significa que tem açúcar e que pode ser usado na via glicolítica. Ela é inibida pelo glucagon. (IMPORTANTE) - lactato desidrogenase tem atividade aumentada em situações de hipóxia (diminuição de oxigênio)
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