Catabolismo dos nutrientes

Prévia do material em texto

Integração metabólica – catabolismo dos nutrientes 
 
Cada tecido tem uma função especializada, isso se reflete em sua anatomia e em sua atividade metabólica 
(suprimento da necessidade energética): 
cada nutriente gera um composto, que no final de tudo vai gerar ATP, NADH e FADH2 
• Músculo esquelético: movimento direcionado 
• Tecido adiposo: armazenamento e distribuição de gordura – combustível e isolamento térmico 
• Cérebro: células bombeiam íons através de suas membranas plasmáticas para produzir sinais elétricos 
• Fígado: tem papel central de processamento e distribuição no metabolismo e abastece todos os outros 
órgãos e tecidos com a mistura apropriada de nutrientes via correte sanguínea 
• Essas reações metabólicas são necessárias para crescimento, manutenção de estrutura, reprodução e 
obtenção de energia 
 
Fígado 
• Papel central de processamento e distribuição – abastece todos os outros órgãos e tecidos com a mistura 
apropriada de nutrientes via correte sanguínea “centro de distribuição” do organismo 
• Carboidratos, proteínas e gorduras sofrem hidrólise enzimática em seus constituintes mais simples 
- degradação necessária pois as células epiteliais que revestem o lúmen intestinal absorvem somente 
moléculas pequenas 
- muitos dos ácidos graxos e monoagliceróis liberados pela digestão de gorduras no intestino são reunidos 
na forma de TAG dentro das células epiteliais → após serem absorvidos, são transportados para o fígado 
pela corrente sanguínea 
- nutrientes (ex.: carboidratos) hidrólise enzimática monossacarídeos – absorção intestinal → fígado – veia 
porta via direta dos órgãos digestivos para o fígado 
• Flexibilidade metabólica 
Adaptação para ajustar a quantidade de enzimas hepáticas e o direcionamento dessas de acordo com a dieta 
  
 taxa de renovação de 5-10 vezes maior que renovação de outros tecidos 
- tecidos extra-hepáticos também podem ajustar seu metabolismo para condições predominantes, mas não 
como o fígado 
• Possui 2 tipos de células principais: 
- células de Kupffer: fagocitárias – função imunológica 
- hepatócitos: transformam os nutrientes da dieta em combustíveis e precursores necessários para outros 
tecidos – de acordo com o órgão, nível de atividade e estado nutricional geral do indivíduo 
 
➢ Açúcares 
 hepatócitos 
• Glicose glicoquinase glicose 6-fosfato 
 ou Hexoquinase IV 
a hexoquinase adiciona fosfato na glicose para não permitir sua saída da célula e formar glicose-6-fosfato 
• O transportador de glicose dos hepatócitos (GLUT2) permite a difusão passiva e rápida da glicose de modo 
que a concentração se equivale à do sangue 
• Alto Km – baixa afinidade entre a enzima e o substrato 
se o nível de glicose está baixo, a tendência é manter a glicemia, isto é, não agir com a enzima (não 
fosforilar) já que a afinidade é baixa; dessa forma, essa glicose que já está em pequena quantidade, pode ser 
utilizada por tecidos com prioridade, como o cérebro e músculo 
• Não apresenta retroalimentação negativa 
o excesso de glicose não inibe via metabólica. Isto é, não importa se tem muita glicose, o fígado vai 
continuar captando mais glicose para realizar a reação – importante para garantir que a glicose não seja 
desperdiçada quando estiver abundante, mas sim encaminhada para a síntese de glicogênio e de ácidos 
graxos 
• Obs.: reserva de glicose-6-fosfato se encontra no glicogênio hepático; a glicose tem que estar fosforilada 
dentro das células 
• Vias metabólicas para a glicose-6-fosfato no figado: 
1. A glicose-6P é desfosforilada pela glicose-6-fosfatase, para gerar glicose livre e repor a glicose sanguínea. 
A exportação é a via predominante quando o estoque da glicose-6P é limitado, porque a concentração da 
glicose no sangue deve ser mantida suficientemente alta (energia para o cérebro e outros tecidos). 
2. A glicose-6P não necessária imediatamente para manter a glicemia é convertida em glicogênio hepático 
ou direcionada para outros de seus destinos. 
3. A acetil-CoA formada na reação da Piruvato-desidrogenase pode ser oxidada para a formação de ATP no 
Ciclo de Krebs. 
4. O Acetil-CoA também pode servir como precursora de ácidos-graxos, que são incorporadas aos TAG, 
fosfolipídeos e colesterol – transportados por lipoproteínas. 
5. A glicose-6P pode, alternativamente, entrar na via das pentoses-fosfato gerando poder redutor (NADPH) 
necessário para a biossíntese de ácidos graxos e colesterol. 
 
normalmente os ácidos graxos são o combustível preferido para produção de ATP nos hepatócitos 
➢ Aminoácidos 
• São precursores para a síntese proteica o fígado repõe constantemente suas proteínas por possuírem uma 
taxa de renovação alta (horas-dias); uma das principais tarefas dos hepatócitos é formar proteínas 
• Alternativamente, os AAs passam via corrente sanguínea para outros órgãos, onde são usados para síntese 
de proteínas teciduais 
• Outros AAs são utilizados na síntese de nucleotídeos, hormônios e outros compostos nitrogenados no fígado 
e em outros tecidos 
• Os AAs não utilizados como precursores biossintéticos são transaminados ou desaminados e degradados 
para gerar piruvato e intermediários do ciclo do ácido cítrico 
- piruvato = produto da degradação dos aminoácidos que perdeu seu grupamento NH3 
perde o grupamento NH3 pois além de ser tóxico, o que é importante p processo metabólico é o C 
• O piruvato pode ser convertido em {1} glicose e glicogênio (pela gliconeogênese) ou em {2} Acetil-CoA, que 
tem vários destinos possíveis: 
- oxidadação via ciclo do ácido cítrico 
- fosforilação oxidativa para produzir ATP 
- conversão em lipídeos para armazenamento 
• Durante intervalo prolongado entre as refeições, algumas proteínas musculares são degradadas em AAs e 
doam seu grupo amino para o piruvato, o produto da glicólise, formando alanina 
- alanina é o único AA que carrega o grupamento NH3 de forma não tóxica pelo corpo; ela é transportada 
para o fígado e desaminada vantagem: amenizar as flutuações dos níveis de glicose durante o intervalo entre 
as refeições 
• Os hepatócitos convertem o piruvato resultante em glicose sanguínea (5) e amônia em ureia para excreção 
(4B) 
 
➢ Lipídeos 
• Os ácidos graxos componentes dos lipídeos que chegam nos hepatócitos, podem ter vários destinos: 
são o principal combustível oxidativo no fígado 
- convertidos em lipídeos hepáticos 
- formar lipoproteínas plasmáticas (ácidos graxos convertidos em fosfolipídeos e TAG) 
- AG livres são ligados a albumina e transportados para o coração e músculos esqueléticos (serve de 
combustível) 
- ativados e oxidados para gerar Acetil-CoA e NADH 
  o Acetil-Coa é oxidado no ciclo do ácido cítrico e: 
 dependendo da necessidade vai sofrer beta oxidação 
 ৹ as oxidações no ciclo promovem a síntese de ATP por fosforilação oxidativa 
 ৹ o excesso de Acetil-CoA não requerido pelo fígado é convertido em Acetoacetato e beta-
 hidroxibutirato que são corpos Cetônicos que circulam pelo sangue para outros tecidos cérebro, 
 coração, EXCETO fígado para serem utilizados como combustível para o ciclo do ácido cítrico 
 ৹ uma parte é usada na biossíntese de colesterol (precursor de esteróides e dos sais biliares), que é
 necessário para a síntese de membranas e cortisol, hormônios 
• Outros dois destinos metabólicos dos lipídeos envolvem mecanismos especializados para o transporte de 
lipídeos insolúveis pelo sangue 
- AG são convertidos em fosfolipídeos e TAG de lipoproteínas plasmáticas, que transportam lipídeos para o 
tecido adiposo para serem armazenados 
- Alguns AG livres são ligados à albumina sérica e transportados para o coração e para os músculos 
esqueléticos que captam e oxidam como um importante combustível 
 
Tecido Adiposo 
➢ Branco 
- amorfo, amplamente distribuído pelo corpo sob a pele, ao redor dos vasos sanguíneos mais profundos e na 
cavidade abdominal 
- isolante térmico 
- fonte de energia 
- cobre as vísceras 
- adipócito: grande, esférico, núcleo periférico, preenchidocom gotícula única de TAG 65% da massa celular 
  possui metabolismo glicolítico ativo, oxidam Piruvato e AG pelo ciclo do ácido cítrico e realizam
 fosforilação oxidativa 
A necessidade de aumento da demanda energética leva a mobilização dos TG 
- 15% da massa de um adulto jovem saudável 
- perilipina: proteína que reveste e protege os TAG da gota lipídica para não serem degradados constantemente 
impede a mobilização precoce dos TAG 
- quando a PKA é ativada (tem que estar fosforilada) muda a conformação da proteína e permite que a enzima 
acesse o conteúdo de TAG 
 
➢ Marrom 
- presença de citocromos promovendo coloração escura 
- adipócito: menor, formato poligonal, núcleo central, várias gotículas de TAG 
- maior número de mitocôndrias e rico suprimento de capilares 
- termogênico – finalidade: gerar calor 
 • gene UNC1 → termogenina (proteína desacopladora mitocondrial) responsável pela termogênese 
 • processo fisiológico normal (em outros tecidos): 
 AG (B-oxidação) → NADH e FADH2 → doa e- complexos → gera gradiente H+ → migração do H+ do espaço 
 intermembrana para a matriz mitocondrial → ativa a ATP sintase → ATP 
  Isso não acontece no tecido adiposo marrom pois os H+ passam por uma via alternativa da ATP sintase, a 
 termogenina: 
 AG (B-oxidação) → NADH e FADH2 → doa e- complexos → gera gradiente H+ → migração do H+ do espaço 
 intermembrana para a matriz mitocondrial → ativa a ATP sintase → ATP 
 termogenina → calor 
 
Músculos 
• Os miócitos utilizam ATP como fonte imediata de energia para contração. São adaptados para utilizar essa 
energia para trabalho mecânico, de forma intermitente de acordo com a demanda 
• Durante atividade muscular baixa a moderada, a oxidação de AG e da glicose é a primeira fonte de ATP 
• Durante atividade muscular extenuante, o glicogênio é o combustível básico, produzindo ATP pela 
fermentação lática 
• Durante a recuperação, o lactato é reconvertido pela gliconeogênese em glicose e glicogênio no fígado para 
ser utilizado na reposição de estoques de glicogênio muscular 
 A adrenalina é fundamental pois estimula tanto a liberação de glicose a partir do glicogênio hepático como a 
degradação de glicogênio no tecido muscular. Concluindo: a fermentação láctica responde, assim, mais 
rapidamente do que a fosforilação oxidativa a uma necessidade aumentada de ATP, suplementando sua 
produção basal de ATP pela oxidação aeróbia de outros combustíveis no ciclo do ácido cítrico e na cadeia 
respiratória. 
• Fosfocreatina é uma reserva próxima de tecidos que precisam de energia, fonte imediata de ATP; utilizada 
em atividades de explosão; durante a contração ativa 
- regenera ATP a partir de ADP pela reação creatina-cinase 
- durante a contração ativa, a reação ocorre no sentido de produção de ATP, já em repouso, ao contrário 
 Fosfocreatina + ADP  ATP + creatina 
 Creatina passa por um transportador (creatino-quinase) e entra na mitocôndria; há reserva de ATP (pois 
produz-se a todo momento); 
• Existem duas classes de músculos que diferem-se fisiologicamente e no uso de combustível: 
- Músculo de contração lenta (vermelho): 
 ৹ proporciona tensão relativa baixa e altamente resistentes à fadiga 
 ৹ produção de ATP por fosforilação oxidativa – processo lento, mas estável 
 ৹ é muito rico em mitocôndrias e vasta rede de vasos sanguíneos que fornecem O2 para produção de 
 ATP 
 ৹ característico de maratonistas 
- Músculo de contração rápida (branco): 
 ৹ desenvolve grande tensão de forma rápida, entra em fadiga com maior rapidez pois gasta mais ATP 
 do que repõe 
 ৹ menor quantidade de mitocôndrias e suprimento sanguíneo 
 ৹ característico de velocistas 
- A produção individual entre o músculo vermelho e branco é influenciada pela genética, no entanto, a 
resistência do músculo branco pode ser melhorada com o treinamento 
• O m. cardíaco se difere por ter atividade contínua, ritmo regular de contração e relaxamento e metabolismo 
exclusivamente aeróbio. O coração usa como principal fonte de energia AG livres, algumas glicoses e corpos 
cetônicos. A falta de O2 pode causar a morte do tecido cardíaco 
Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o fígado 
• Músculos extremamente ativos usam o glicogênio como fonte de energia, gerando lactato via glicólise há 
gasto de ATP 
• Durante a recuperação, parte deste lactato é transportada para o fígado e convertida em glicose via 
gliconeogênese. Esta glicose é liberada no sangue e retorna ao músculo para repor seus estoques de 
glicogênio 
• A via total (glicose →lactato→ glicose) constitui o CICLO DE CORI 
 
Cérebro – Uso da energia para transmissão de impulsos nervosos 
• O cérebro é o principal consumidor de glicose no organismo 
• Não possui estoques de glicogênio 
• Ácidos graxos não podem ser utilizados pois não cruzam a barreira encefálica 
• Os neurônios oxidam a glicose pela glicólise e pelo ciclo do ácido cítrico, e o fluxo de elétron resultantes 
dessas oxidações fornecem, para a cadeia respiratória, quase todo o ATP consumido 
• Queda significativa de glicose → danos irreversíveis 
 
Papel do Sangue nas interações metabólicas 
• O sangue transporta nutrientes, produtos de excreção para todo o corpo, tanto para o processamento 
(fígado) como para excreção (rins) 
• O sistema circulatório tem o papel de transportar sinais e auxilia na regulação de atividades dos diferentes 
órgãos 
• Hiperglicemia: indicativo de diabetes ou intolerância à glicose 
• Aminotransferase: injúria hepática ou infarto do miocárdio 
• Colesterol: fator de risco para aterosclerose