BIOQUIMICA - ntegração do metabolismo energético celular

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Integração do metabolismo energético celular 
 
• Dentro das células encontramos carboidratos, lipídeos e proteínas que devem ser 
transformados em monossacarídeos, ácidos graxos, glicerol e aminoácidos > todos esses 
através do catabolismo vão ser catabolizados e vão liberar energia. O glicerol vai ser 
transformado em glicose para aí sim, conseguir liberar energia. 
• É válido lembrar que as proteínas não tem o objetivo final de liberar energia, mas em alguns 
casos seus aminoácidos vão ser usados, como em casos de jejum, no qual as proteínas 
endógenas são degradadas e seus aminoácidos usados para formação de energia. 
• Os compostos finais, como H20, CO2, e NH3 são produtos que vão ser excretados; 
• Ademais, as moléculas que sobrarem desse processo todo, ou seja, os aminoácidos, 
monossacarídeos, ácidos graxos e glicerol que não foram utilizados para gerar energia, vão 
ser reservados via anabolismo, como proteínas, lipídeos (triglicerídeos) e carboidratos 
(polissacarídeos); O anabolismo também serve para outras sínteses como colágeno, DNA, 
ou seja, tudo que é sintetizado é um produto do anabolismo. 
 
 
No tecido adiposo há a reserva de triglicerideos, no muscular esquelético (recebe ácido graxo 
inicialmente, que veio do fígado, que recebeu do tecido adiposo) reserva proteica, no tecido 
cerebral há a utilização única de carboidratos como fonte de energia (glicose e corpos cetonicos) 
e, o fígado, recebe e distribui todos os compostos. 
➢ Esse esquema representa como o metabolismo é dependente da integração entre os tecidos 
para manterem os seus níveis energéticos 
 
 INTEGRAÇÃO DO METABOLISMO ENERGÉTICO QUANDO ESTAMOS ALIMENTADOS: 
 
O ESTADO ALIMENTADO TAMBÉM PODE SER CHAMADO ABSORTIVO, isso significa que o 
intestino absorveu as moléculas da dieta e está enviando-as para os outros tecidos. 
CHO > carboidratos 
TG > triglicerídeos 
AA > aminoácidos 
TCA > ciclo de krebs 
FA> ácidos graxos 
 
O indivíduo se alimentou dos três componentes básicos > carboidratos, lipídeos e proteínas: 
 
➢ O carboidrato > o que chega em maior quantidade é a glicose > vai para o sangue > distribuída 
para o cérebro, hemácias, tecido muscular, tecido adiposo e hepático, praticamente para todos 
do corpo > no cérebro e hemácias elas viram energia, já no tecido muscular e no adiposo, 
vai haver um menor uso e o restante vai ser reservado, na forma de glicogênio e lipídeos. 
No fígado a glicose vai ser usada como fonte de energia, mas também vai ser reservada como 
glicogênio. O excesso de glicose no fígado, além da reserva, também pode ser usado para 
formar triglicerídeos > vai ser transportado pela VLDL até o tecido adiposo 
➢ O cérebro e as hemácias em estado alimentado utilizam essencialmente glicose como fonte de 
energia 
➢ Os ácidos graxos > na forma de quilomícrons > podem ir tanto para o tecido adiposo, quanto 
para o tecido muscular, de maneira que aí está o motivo do pq o tecido muscular reserva grande 
parte da sua glicose > pois ele recebe também acido graxo que pode ser usado para gerar 
energia 
➢ A proteína > aminoácidos > vai para o tecido gerar proteína e o excesso vai para o fígado > no 
fígado o esqueleto carbônico dos AA podem ser transformados em qualquer composto 
energético > glicose, acetil CoA > gera lipídeos ou energia para o tecido hepático. 
 
INTEGRAÇÃO DO METABOLISMO ENERGÉTICO QUANDO ESTAMOS EM JEJUM 
(DORMINDO) – METABOLISMO BASAL (baixo gasto de energia) 
 
Nesse estado, não estão sendo absorvidos os componentes básicos, assim a célula vai ter que 
usar aquilo que ela armazenou quando se alimentou, glicogênio, triglicerídeos, e a proteína que 
está no tecido muscular esquelético. 
 
➢ A primeira coisa que vai ser usada é o glicogênio hepático > vira glicose > vai para o cérebro, 
hemácias, tecidos em geral que são dependentes de glicose 
➢ Concomitantemente, há a utilização da reserva de lipídeos do tecido adiposo > ácidos graxos 
e glicerol > energia para o fígado e tecido muscular 
➢ As hemácias liberam lactato no seu metabolismo anaeróbico > isso pode ser usado no fígado 
para gerar glicose e energia 
➢ Por último, os AA também podem ser usados > vão para o fígado > glicose > energia 
➢ Também pode haver a utilização de corpos cetonicos nessas situações basais, assim, quando 
acordamos há um maior nível de corpos cetonicos no sangue, caracterizando que a noite 
foram utilizados ácidos graxos e aminoácidos na forma de corpos cetonicos como fonte 
de energia 
➢ Observar que os AA podem tanto virar glicose, como corpos cetonicos, e serem fontes 
de energia e que os aminoácidos são originados de proteínas endógenas que estão sendo 
degradadas no nosso corpo 
 
GLICONEOGENESE > É a síntese de glicose a partir de compostos que o nosso próprio corpo 
consegue transformar em glicose, como foi exemplificado acima, não veio da dieta alimentar, é uma 
via importante para o metabolismo basal e para esgotar produtos de algumas células que entraram 
em apoptose e deixaram componentes que podem ser usados como fonte de energia, 
principalmente aminoácidos 
 
INTEGRAÇÃO DO METABOLISMO ENERGÉTICO QUANDO ESTAMOS EM JEJUM 
PROLONGADO 
 
Nesses casos, o glicogênio esgota muito rápido de maneira que em jejuns prolongados seu nível 
quase chega à zero. A glicose advinda dessa degradação inicial de glicogênio vai ser mandada 
principalmente para as hemácias, visto que a glicose é a única forma dos eritrócitos obterem 
energia. Como não há disponibilidade de glicose, o cérebro vai usar corpos cetonicos como fonte 
de energia principal. 
 
➢ Glicerol, aminoácidos e lactato (da hemácia) > vão para o fígado > gliconeogênese > glicose 
(pelo menos o suficiente para manutenção das hemácias) 
➢ O ácido graxo vai para o fígado > parte de sua energia é usada pelo próprio fígado e outra parte 
vai ser transformada em corpos cetonicos (vão manter a energia principalmente do cérebro) 
➢ Os aminoácidos também podem ser convertidos em corpos cetonicos 
➢ A glicose e os lipídeos, por exemplo, têm função principal de produzir energia em uma 
situação alimentado, mas também vão ser transformados em molécula de reserva = 
glicogênio nos tecidos hepáticos e musculares e lipídios no tecido adiposo > para que 
isso ocorra, grandes níveis de glicose devem entrar dentro da célula e isso é propiciado pela 
insulina através dos transportadores GLUT4. 
 
➢ Já no jejum, quem vai atuar é o glucagon, ele também liga nos receptores de membrana e 
sinaliza alguns efeitos intracelulares que são contrários aos efeitos da insulina. Logo, se a 
insulina permite a entrada de compostos dentro da célula, o glucagon estimula a degradação 
de glicogênio e oxidação de ácidos graxos, inibindo a síntese de glicogênio e lipídios. Ainda, 
eles fazem com que ocorra a síntese de uma nova molécula de glicose a partir de outros 
compostos (gliconeogênese) 
 
Sinalização metabólica energética do glucagon: 
 
Nas células do fígado e tecido adiposo: 
Em uma situação de jejum o glucagon é sintetizado e secretado no sangue, liga na célula do tecido 
hepático e estimula a degradação de glicogênio em glicose enviando essa glicose para o sangue > 
essa glicose vai para o cérebro e hemácias; já as outras células vão usar reserva de tecido adiposo, 
os triglicerídeos, e essas células também recebem vias de sinalização para degradar essa reserva 
em ácidos graxos e glicerol para serem utilizados pelos tecidos restantes; o glicerol, por fim, vai 
para o fígado para que haja a síntese de glicose (gliconeogênese); os aminoácidos advindos de 
proteínas que foram degradadas e o lactato advindo dos eritrócitos e tecido muscular esquelético 
(que está produzindo energia por metabolismo anaeróbico) também vão para o fígado e vão ser 
transformados em moléculas de glicose (gliconeogênese). Essa gliconeogênese é muito 
importante no jejum prolongado já que a reserva de glicogênio está acabando. 
 
Em resumo >glucagon no jejum é liberado no sangue, por meio de vias de sinalização ele 
estimula a degradação de glicogenio hepático, se o jejum se prolonga ele continua sua 
sinalização de maneira a fazer com que os triglicerídeos, os aminoácidos e lactato (vindo do 
eritrócito e do tecido muscular) se degradem e sejam usados para síntese de glicose 
(gliconeogênese) 
 
GLICONEOGENESE: 
 
Ela ocorre no fígado a partir do glicerol do tecido adiposo, aminoácidos das proteínas e lactato do 
tecido muscular e eritrócito, todos esses compostos vão ser transformados em glicose em situação 
de jejum por meio da via da gliconeogênese 
 
➢ 1 dia de jejum > a glicose é formada principalmente a partir de aminoácidos, lactato e um pouco 
menos de glicerol 
➢ Se o jejum perdurar por mais tempo, entretanto, o uso de aminoácidos diminui, isso é 
importante para cessar a degradação dos músculos que são importantes para o organismo, o 
glicerol permanece e lactato permanece > isso indica que se o jejum for se prolongando, 
essa via da gliconeogênese também vai diminuindo 
 
SUBSTRATOS ENERGÉTICOS – ALIMENTADO E JEJUM: 
 
Quando estamos alimentados há bastante glicose e glicogênio e as células usam isso como fonte 
de energia > esse nível de glicose conforme estabelecemos um jejum, em pouco tempo cai para o 
nível que é suficiente apenas para a manutenção da normoglicemia e para manter os eritrócitos > 
conforme ela diminui, e o jejum vai acontecendo, o glicogenio vai diminuindo e acaba rapidamente 
(cerca de 24 horas) > se o glicogenio acaba, é necessário ter outra fonte de energia, a molécula 
que vai aumentar primeiro para suprir essa necessidade vai ser a beta- hidroxibutirato e a 
acetoacetato, duas das moléculas conhecido como corpos cetonicos > conforme a glicose e o 
glicogenio vão diminuindo os ácidos graxos também aumentam e são usados como fonte de 
energia > o glicerol, fica na maior parte do tempo constante, isso pq o glicerol vai estar sendo 
utilizado para fazer moléculas de glicose, assim seu aumento é quase imperceptível, ele sai dos 
triglicerídeos > vai para o fígado e gera glicose na mesma proporção, assim seu aumento não é 
visto 
 
CORPOS CETONICOS: 
 
➢ Acetoacetato e beta hidroxibutirato são duas das moléculas que são chamadas de corpos 
cetonicos, ambos são sintetizados no fígado a partir de glicose, ácidos graxos e aminoácidos, 
visto que os corpos cetonicos vem a partir de Acetil- coenzima A; não faz muito sentido ele vir 
a partir da glicose, pq a própria glicose pode sair do fígado e chegar nos outros tecidos, assim 
os principais compostos que dão origem aos corpos cetonicos são os aminoácidos e ácidos 
graxos. 
➢ A síntese desses corpos ocorre principalmente quando a taxa de glicose é baixa e a 
disponibilidade de aminoácidos e ácidos graxos é alta. 
➢ O acetoacetato e o beta hidrocibutirato saem do fígado > vão para o sangue > transportados 
para o corpo todo e podem entrar em qualquer célula extrahepática ( mas em situação de jejum, 
eles entram principalmente no cérebro, e não nos eritrócitos, pq para os corpos cetonicos serem 
transformados em energia eles precisam do ciclo de krebs, e como os eritrócitos não tem 
mitocondrias, não tem ciclo de krebs, não conseguem utilizar corpos cetonicos) aonde vão ser 
transformados em energia por reações inversas às que aconteceram no fígado > acetil CoA é 
recuperado > vai para o ciclo de krebs > geram ATP 
 
 
- Corpos cetonicos aumentados no sangue > CETOSE 
- Corpos cetonicos na urina > CETONÚRIA 
 
➢ A partir do acetoacetato também pode haver sintese de acetona, que é uma molécula 
energeticamente sem função 
 
Como ocorre a síntese de corpos cetonicos no fígado: 
 
Uma molécula de acetil coa + outra molécula de acetil coa com o auxilio da enzima tiolase forma o 
acetoacetil coa > essa molécula com a ação de outra enzima combina-se com outra molécula de 
acetil coa > forma-se a primeira molécula de corpos cetonicos, o acetoacetato; A partir desse 
acetoacetato, por outra reação catalisada por outraz enzimas gera-se acetona e beta 
hidroxibutirato. 
 
 
 
O beta hidroxibutirato nos tecidos que precisam de energia, é reconvertido em acetoacetato > em 
acetoacetil Coa > liberam-se duas moléculas de acetil CoA > ciclo de krebs 
(observar que foi uma reação exatamente inversa) 
 
Fontes metabólicas energéticas – homem 70 kg 
 
Um individuo utiliza como fonte de energia lipídeos, proteínas e glicogenios 
 
• Os lipídeos – 15 kg = 1350000kcal - são convertidos em glicerol (convertido em glicose) e 
ácidos graxos que podem ser convertido em corpos cetonicos 
• As proteínas – 6kg=24000kcal - tem que ser convertidas em aminoácidos que são 
precursores de glicose, mas também eles próprios podem gerar esse energia além de 
poderem ser transformados em corpos cetonicos > gera energia. 
• O glicogenio- 0,2 kg = 800kcal- também é transformado em glicose para a produção de 
energia 
- Observar como a reserva de lipídeos é grande (15kg) e tem alto valor calórico/energético 
 
A glicose : 
➢ A glicose ingerida acaba rapidamente pois é utilizada como fonte energética e armazenada 
como glicogenio; depois de um tempo de jejum vamos utilizar a glicose que vem do glicogenio 
armazenado, poré, após 24 horas de jejum esse glicogenio acaba > aí inicia a gliconeogenese 
por meio de outros compostos > 20 dias em jejum faz com que a gliconeogenese acabe 
➢ Conforme o nivel de glicose vai abaixando, o nivel de corpos cetonicos e ácidos graxos 
vão aumentando, e os tecidos passam a utilizar mais esses corpos e ácidos do que a 
glicose restante, eles meio que poupam essa glicose para deixá-la para os eritrócitos, visto 
que eles tem a glicose como única e principal fonte de energia. A glicose não pode nunca 
chegar a 0. 
 
Interação dos hormônios e moléculas energéticas – alimentado/jejum: 
 
 
• Em estado alimentado a glicose é alta, a insulina é alta, os corpos cetonicos e acidos graxos 
estão baixos > em algumas horas a insulina e a glicose vão abaixar visto que a insulina 
permite que a glicose entre dentro da célula. Depois de 2-4 horas sem comer > o glucagon 
começa a aumentar > a utilização de ácidos graxos e corpos cetonicos aumentam junto com 
o glucagon > como a glicose e a insulina abaixaram e já está havendo aumento de ácidos 
graxos e corpos cetonicos, o glicogenio está também abaixando 
 
Sinalização do hormonio Cortisol: 
 
O cortisol é um hormonio que regula o metabolismo além de estar aumentado em situações de 
stress (para estimular vias que levam fontes energéticas para locais especificos), assim ele 
estimula o metabolismo de aminoácido na gliconeogenese > gera glicose > gera energia e é 
armazenada. A única parte do AA usado é seu esqueleto carbonico, o nitrogenio > ureia > 
excretado. 
 
Integração do metabolismo energético – estado absortivo: 
 
 
Azul > carboidrato 
Verde > aminoácidos 
Amarelo > lipideos (quilomicra remanescentes) 
No fígado: 
- A glicose > krebs > ATP ou, 
 glicose > glicogenio ou, 
 glicose > lipídeos > VLDL > armazenado no tecido adiposo 
• Como trata-se do estado absortivo, o lipidio não precisa ser usado para gerar energia (há 
glicose), logo o lipídeo que chega no fígado vai ser transportada para o tecido adiposo 
 
- Os aminoácidos no estado absortivo são usados principalmente para a sintese de proteínas, mas 
quando está em excesso, os AA podem ser convertidos em energia ou 
 em acetil CoA > lipideos ou, 
podem gerar glicose 
• como tem glicose- estado absortivo- não há necessidade de gerar glicose a partir dele, assim 
ele vai preferencialmente se transformar em ácidos graxos 
 
No tecido adiposo: 
 
O tecido adiposo no estado absortivo também recebe glicose > transforma em acetil CoA > energia 
ou ainda, 
pode transformar a glicose > ácidos graxos 
• o tecido também recebe quilomicrons do intestino e o VLDL que foi formado no fígado pelo 
excesso de glicose > tudo issovai ser armazenado como triglicerídeos 
 
No tecido muscular: 
 
 
O tecido muscular no estado absortivo usa glicose como fonte de energia, além de pegar o excesso 
de glicose e converter em reserva de glicogenio; Caso seja o tecido muscular cardíaco, ou um 
tecido muscular que esteja em atividade, somente a glicose não é suficiente, assim, ácidos 
graxos e fosfocreatina vão ser usados como fonte de energia. Os aminoácidos que entram 
nesse musculo vão ser usados, majoritariamente para a síntese proteica. 
 
No cérebro: 
 
No estado absortivo, no tecido cerebral, a principal fonte energética vai ser a glicose; os 
aminoácidos chegam no tecido mas vão ser usados para outros fins que não vão ser fins 
energéticos, como síntese de neurotransmissores, etc. 
• Estudos recentes dizem que a glicose que chega pelo sangue entra tanto nos astrócitos 
quanto nos neuronios > em ambos ela é metabolizada e libera energia, mas ao passo em 
que nos neuronios não há reserva do excesso dessas glicoses, os astrócitos conseguem 
fazer reserva de glicogenio. Assim, quando o nível de glicose no sangue está baixo a 
reserva de glicogenio nos astrócitos pode ser usada: glicogenio > glicose 6-fosfato > 
via glicolítica > piruvato > usado pelo astrócito ou transformado em lactato > o lactato 
sai dos astrócitos > entram no neuronio > lá esse lactato volta a ser piruvato > entra 
no ciclo do krebs do neuronio > gera energia para o neuronio. 
 
 
 
 
 
Integração do metabolismo energético – em jejum: 
 
➢ Não está chegando glicose e a reserva de glicogenio está sendo usado tanto para gerar energia 
para o tecido hepático quanto para ser liberado para o sangue para suprir outros tecidos que 
também não estão recebendo glicose pelo intestino; 
➢ Ademais, em jejum vai ocorrer a gliconeogenese, ou seja, a sintese de glicose a partir de outros 
compostos, assim, aminoácidos, glicerol, e lactato vão ser usadas para a sintese de glicose; 
Os ácidos graxos também entram no fígado nesse momento, podendo servir de fonte de 
energia, ou como fonte de síntese de corpos cetonicos; Essa glicose e corpos cetonicos saem 
do fígado e vão para outras células para serem utilizados como fonte de energia 
 
No adipócito: 
 
As células do tecido adiposo, quando no estado absortivo, fizeram suas reservas de triglicerideos, 
o triglicerideos vão ser degradados em ácido graxo e glicerol > o glicerol vai para o fígado aonde 
vai ser transformado em glicose e gerar energia, já em relação aos acidos graxos, uma parte fica 
no adipócito para gerar energia e a outra vai para o sangue se dirigindo a outros tecidos, podendo 
chegar ao fígado e serem convertidos em corpos cetonicos 
 
No tecido muscular: 
 
O tecido muscular, quando no estado absortivo, consegue energia de glicose e ácidos graxos; em 
jejum ele vai conseguir energia de ácidos graxos e corpos cetonicos advindos do fígado e tambem 
de aminoácidos. Esses aminoácidos estarão vindo das proteínas endógenas, e também serão 
liberados para irem para o fígado gerar glicose > isso tudo em uma situação de jejum prolongado 
uma vez que no jejum inicial, hormonios como a norepinefrina sinalizam a degradação de glicogenio 
muscular antes desse uso de aminoácidos, ácidos graxos e corpos cetonicos. 
 
No cérebro: 
 
O cérebro continua usando glicose, inicialmente aquela advinda do glicogenio hepático, e em 
situações de jejum mais prolongado, a glicose advinda da gliconeogenese que ocorre no fígado; 
em situações de jejum muito prolongado, vai haver pouca disponibilidade de glicose, pois ela vai 
estar sendo utilizada principalmente para os eritrócitos, assim o cérebro vai usar uma outra via de 
energia por meio dos corpos cetonicos. 
• Artigos recentes afirmam que em situações de jejum, os astrócitos, além de enviarem os 
corpos cetonicos que chegaram do sangue para os neuronios, ainda são capazes de 
produzir seus próprios corpos cetonicos por meio de ácidos graxos e enviá-los aos 
neuronios 
• Outro fato que é válido ressaltar, é que o excesso de corpos cetonicos no cérebro, faz com 
que haja maior liberação de um composto do ciclo de krebs que gera glutamato no neuronio, 
havendo assim um aumento de glutamato > esse glutamato vai para os astrócitos aonde é 
transformado em glutamina > essa glutamina volta para o neuronio > aumento da atividade 
neuronal 
 
 
 
 
• Conforme o jejum se prolonga vai haver uma maior utilização de ácidos graxos e de 
proteínas que vão estar em maior quantidade de modo a serem capazes de fornecer mais 
energia, já que o glicogenio hepático, muscular e a glicose livre no sangue são baixas. 
Entretanto, após a utilização de certa quantidade de proteínas, o organismo para de usa-lá 
e passa a pegar apenas ácidos-graxos, isso pq a proteína é essencial para a vida do 
indivíduo, movimentação e etc. 
 
 
 
Esse gráfico mostra que após um período de 5-6 semanas de jejum a quantidade de excreção de 
nitrogenio diminui bastante, o nitrogenio é um composto da amonia que forma o aminoácido; assim, 
uma vez que sua excreção foi diminuida, houve um menor uso dos aminoácidos, indicando,portanto 
menor degradação de proteínas.