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A divisão do trabalho *O corpo funciona num sistema de divisão de trabalho no qual cada órgão apresenta funções e necessidades específicas o cérebro capta e faz a integração dos sinais no corpo e no ambiente tecido com grande gasto energético devido à sua importância de controle sobre os outros órgãos o pâncreas controla o metabolismo de carboidratos – a insulina e o glucagon, secretados por esse órgão, regulam o metabolismo de glicose o fígado tem papel de destaque nos metabolismos de carboidratos, de lipídios e de proteínas integra os nutrientes que entram no corpo, fazendo a seleção e distribuição a veia porta tem a função importante de levar nutrientes do intestino para o fígado o intestino delgado realiza a absorção de nutrientes o sistema linfático leva lipídios para o corpo o tecido adiposo armazena triacilgliceróis e sintetiza gorduras o músculo realiza o trabalho mecânico, promovendo a contração muscular *Todos os processos ocorrem simultaneamente e respondem a estímulos Atuação da glicose *No corpo, a glicose entra em todas as células que apresentam receptores, em tecidos que a utilizarão como combustível *O fígado, além de usar a glicose como combustível, apresenta grande capacidade armazenamento dessa molécula → esse armazenamento garante a possibilidade de fornecimento de glicose durante períodos de jejum e de intervalos entre refeições *A glicose apresenta diferentes destinos – o caminho a ser percorrido na célula depende da necessidade desta ao entrar na célula, a glicose precisa ser rapidamente fosforilada, formando GLICOSE-6-FOSFATO – a partir de então, pode se direcionar para diferentes rotas se a célula estiver precisando de energia, a glicose pode contribuir entrando na via glicolítica, onde é convertida em duas moléculas de piruvato essas moléculas adentram a mitocôndria e são convertidas em acetil-CoA pela piruvato desidrogenase o acetil-CoA entra no Ciclo de Krebs, onde é completamente oxidado – as coenzimas reduzidas geradas nesse Ciclo passam para a cadeia transportadora de elétrons associada à fosforilação oxidativa como resultado desse processo, há maior formação de ATP do que se o organismo se limitasse à via glicolítica a glicose pode também sofrer desfosforilação por uma GLICOSE-6-FOSFATASE e ser enviada novamente para a corrente sanguínea, a fim de manter os níveis sanguíneos de glicose Metabolismo Integrado outra rota possível, caso a célula possua energia e a glicemia esteja normal, é o armazenamento sob a forma de glicogênio (polímero que não interfere na osmolaridade da célula) esse cenário ocorre principalmente em dois tecidos: fígado e músculo o Km dos receptores de glicose do fígado é extremamente alto, a fim de permitir o máximo possível de entrada de glicose há capacidade limitada de estocagem de glicogênio, de forma que o excedente de glicose é convertido em gorduras o fígado direciona esses processos de acordo com os sinais hormonais lançados insulina – favorecimento dos processos de síntese glucagon/hormônios de estresse – favorecimento de processos catabólicos *A concentração de glicose no fígado é praticamente igual à do sangue devido a eficiência do GLUT2 nos hepatócitos Metabolismo de aminoácidos no fígado *O fígado é responsável por grande parte da síntese de proteínas plasmáticas *Além disso, precisa lidar com aminoácidos essenciais e não essenciais → direcionados para diferentes fins, de acordo com a necessidade do organismo – síntese de proteínas ou de outras moléculas (ex: nucleotídeos, hormônios, porfirina) → o esqueleto de carbono pode ser utilizado de acordo com as suas características (glicogênicos ou cetogênicos) → o grupamento amino retirado é processado no fígado por meio do ciclo da ureia Metabolismo de lipídios no fígado *O fígado tem papel fundamental no metabolismo lipídico, tanto na síntese de corpos cetônicos e de ácidos graxos como em processos de degradação via -oxidação *Caso o corpo esteja precisando de energia e lipídios do tecido adiposo forem mobilizados, por meio da ação hormonal, estes são convertidos em ácidos graxos → quando chegam ao fígado, são convertidos em acetil-CoA por meio do processo de -oxidação → o acetil-CoA pode entrar no metabolismo energético via Ciclo de Krebs e resultar no aumento da produção de ATP ou pode ser desviado para a produção de corpos cetônicos (cetogênese), que serão usados por diferentes tecidos como combustível (o único órgão incapaz de usar esse combustível é o próprio fígado, devido à ausência da enzima que converte os corpos cetônicos em acetil-CoA) → a partir do acetil-CoA também é produzido o colesterol, num processo que também ocorre no fígado – colesterol pode ser empacotado nas lipoproteínas ou ser precursor de outras moléculas, como sais biliares e hormônios esteroides *Quando sintetizados no organismo, os lipídios são empacotados em lipoproteínas no fígado → as principais são as VLDLs -hidroxibutirato e acetoacetato podem suprir de energia os tecidos extra-hepáticos - cerca de 1/3 no coração e de 60-70% no cérebro durante o jejum prolongado Tecido adiposo como liberador de combustível: o papel da adrenalina *O tecido adiposo é o responsável por armazenar o combustível com maior rendimento energético: os lipídios *Em sua superfície, os adipócitos têm receptores para hormônios como o glucagon, a adrenalina e o cortisol → por meio de um mecanismo de sinalização celular envolvendo a adenilil ciclase (que faz a quebra de ATP em AMPc, um segundo mensageiro), há a ativação das proteínas quinases do tipo A → essas proteínas, por sua vez, fosforilam todas as moléculas passiveis de fosforilação que estejam próximas a elas – nos adipócitos, estão as lipases hormônio sensíveis e as pirilipinas (forma de armazenamento de lipídios na forma de gotículas) → conforme a fosforilação ocorre, as pirilipinas promovem uma abertura que permite a saída dos triacilgliceróis de dentro da gotícula → esses triacilgliceróis, então, são clivados pelas lipases hormônio sensíveis, liberando três ácidos graxos e glicerol *Devido ao seu caráter hidrofóbico, os ácidos graxos não conseguem circular, carecendo de um carreador – a albumina, que os conduz até o tecido (músculo esquelético, coração, etc.) → nesse tecido, o lipídio entra no processo de - oxidação – o acetil-CoA gerado passa para o Ciclo de Krebs Metabolismo do músculo esquelético *O músculo esquelético atua na locomoção e na contração dos músculos → especializado em produzir ATP como fonte imediata para a contração → adaptado para realizar o trabalho mecânico sob → demanda *Existem duas classes gerais de tecido muscular *MÚSCULO DE CONTRAÇÃO LENTA: vermelho → apresenta essa coloração devido ao grande número de mitocôndrias e de vasos sanguíneos, que fornecem o oxigênio necessário para produzir ATP → realiza um processo mais lento de produção de ATP, constante através da fosforilação oxidativa → tecido mais resistente à fadiga → utiliza o metabolismo aeróbico – combustível pode ser tanto açúcar como gorduras → musculatura para “exercício mais sustentado” *MÚSCULO DE CONTRAÇÃO RÁPIDA: branco → apresenta essa coloração devido ao menor número de mitocôndrias e ao menor suprimento de vasos sanguíneos → preferência por combustível utilizado de forma anaeróbica → musculatura de contração rápida – atua em exercícios de “explosão”, por exemplo (mais intensos e de curta duração) → utiliza a glicose como principal combustível → entra facilmente em fadiga (assim que“gasta” o ATP, a musculatura começa a dar sinais de que está fadigada) *De acordo com o tipo e com a intensidade aos quais o músculo é submetido, este utiliza diferentes combustíveis para produzir ATP numa atividade intensa (de explosão), o combustível utilizado é principalmente o glicogênio (glicose originada dele) FOSFOCREATINA: atua como alternativa no reestabelecimento de ATP – molécula que libera o grupo fosfato, que reestabelece os níveis de ATP a partir do ADP atua quando os níveis de ATP caem rapidamente devido à atividade intensa do músculo a creatina é eliminada por meio da urina (como creatinina) ou regenerada a fosfocreatina por ação enzimática numa atividade mais sustentada ou no descanso, outros combustíveis podem ser utilizados, como os ácidos graxos, os corpos cetônicos e a glicose circulante na corrente sanguínea *Durante uma atividade, é normal que o sistema libere adrenalina para promover a resposta ao estímulo (que o corpo interpreta como estresse) → o crescimento da liberação de adrenalina promove o “recrutamento” de combustíveis dos tecidos que têm receptor para esse neurotransmissor (a musculatura, o fígado e o tecido adiposo, por exemplo) → esses tecidos, então, respondem, passando a quebrar o glicogênio que têm – disponibilizando glicose para a contração muscular (para sustentar o período inicial da atividade) → no fígado, o glicogênio é liberado para o fornecimento de glicose, a fim de que seja produzido ATP em resposta à liberação da adrenalina quanto mais ocorre quebra de glicogênio na musculatura, mais lactato é gerado (caráter ácido) o acúmulo de lactato ocasiona a sensação de câimbra na musculatura o lactato sai da musculatura, atravessa a corrente sanguínea e chega ao fígado, onde é convertido em glicose pelo processo de gliconeogênese esse processo gasta ATP. oriundo, por exemplo, da quebra de gorduras que ocorre em resposta à liberação de adrenalina a glicose formada é lançada na corrente sanguínea e volta para a musculatura (ciclo de Cori) *Mesmo durante um exercício vigoroso, situação em que há menos oxigênio, é normal que a pessoa continue respirando de forma rápida mesmo após a atividade → esse é um mecanismo fisiológico do corpo, que consiste em obter mais oxigênio para produzir uma grande quantidade de energia, a fim de reestabelecer a energia que foi gasta durante a atividade mais intensa da musculatura Diferenças bioquímicas entre os músculos esquelético e cardíaco *A musculatura cardíaca tem um ritmo ativo / intenso mesmo quando o corpo está numa situação de repouso → existe uma maior atividade do músculo cardíaco quando o corpo está submetido a uma atividade mais intensa – ajuste fisiológico para aumentar a distribuição de sangue (e de oxigênio, para que o corpo obtenha mais energia) *Devido à sua contínua atividade, o músculo cardíaco precisa de aporte de oxigênio o tempo inteiro → como é muito rico em mitocôndrias e precisa de muita energia para manter essa atividade contínua, seu combustível preferencial são os ácidos graxos, que são oxidados através do ciclo de Krebs e da fosforilação oxidativa para produzir ATP *O músculo cardíaco tem pouca capacidade de armazenamento → os nutrientes chegam por meio do sangue → como há a preferência por gorduras, existe uma certa quantidade de lipídios na parte superior do coração, a fim de permitir um aporte rápido para manter o metabolismo de ácidos graxos *Se a glicose fosse utilizada como combustível, a produção de energia seria demasiadamente baixa para a intensidade da atividade desse músculo → contudo, muitas vezes, torna-se a solução – como em caso de interrupção do aporte de sangue *No coração também é encontrada a fosfocreatina, que serve de suporte para circunstâncias nas quais o gasto de energia se excede (fornecimento de ATP por um curto período de tempo) → a fosfocreatina pode sustentar a contração durante poucos segundos Metabolismo energético do cérebro *O cérebro possui um metabolismo aeróbico extremamente ativo, independentemente de atividade → a necessidade do cérebro por oxigênio independe da atividade à qual o organismo está submetido *O combustível preferencial do tecido nervoso é a glicose → como o cérebro não tem capacidade significativa de armazenamento, é necessário que a glicose chegue o tempo inteiro nesse tecido → razão pela qual é essencial que a glicemia do organismo seja mantida dentro de uma faixa que seja confortável para a autossustentação do cérebro → quedas dos níveis de glicose na corrente sanguínea resultam primeiramente em consequências no cérebro, como dor de cabeça, tremores e suor frio *Se houver uma queda drástica de glicose no sangue, o cérebro poderá apresentar alterações graves e/ou dano cerebral irreversível *O cérebro pode utilizar corpos cetônicos em situações como a de jejum prolongado → forma de o corpo economizar proteínas musculares → nessas circunstâncias, há liberação de hormônios de estresse, como a adrenalina e o cortisol, que atuam na musculatura induzindo a quebra de proteínas para que aminoácidos sejam liberados e cheguem ao fígado, onde passam pelo processo de remoção de grupamentos amina e de utilização do esqueleto de carbono para produção de glicose (que promove a manutenção do tecido nervoso) → a desvantagem da utilização de corpos cetônicos vincula-se ao seu caráter ácido, que pode comprometer o funcionamento de outras proteínas e enzimas, com consequências para todo o organismo PROBLEMAS ASSOCIADOS ÀS CARACTERÍSTICAS DO CÉREBRO *Quanto mais um órgão consome oxigênio, maiores as chances de produção de espécies reativas de oxigênio o cérebro é o ambiente perfeito para essa produção: apresenta alta irrigação sanguínea (muito oxigênio) existem muitas reações de Fenton acontecendo (devido ao metabolismo do tecido nervoso) – ferro disponibilizado catalisa a formação de espécies reativas de oxigênio mais deletérias para o tecido o tecido nervoso é rico em ácidos graxos poliinsaturados – maior facilidade de extrair elétrons (muitos alvos das espécies reativas de oxigênio) consiste num dos órgãos com menor capacidade antioxidante *A produção dessas espécies pode culminar em sérios problemas ao indivíduo, como Doença de Parkinson, Alzheimer e esclerose múltipla, entre outras Homeostasia da glicose *Processo que relaciona o fígado e o pâncreas *Quando os níveis de açúcar sanguíneo diminuem, o pâncreas recebe um sinal e libera o glucagon, que estimula a quebra de glicogênio (por meio da ativação da glicogênio fosforilase) e a liberação de glicose → no fígado, a glicose-6-fosfatase remove o fosfato da glicose, liberando a glicose para a corrente sanguínea e reestabelecendo seus níveis *Quando os níveis de açúcar sanguíneo se elevam acima do que é considerado normal, o pâncreas promove a liberação de insulina, que estimula o recebimento de glicose por tecidos capazes de utilizá-la e armazená-la → o objetivo, então, é remover glicose da corrente sanguínea, a fim de evitar que danifique moléculas e comprometa processos *A epinefrina e o cortisol também desempenham o papel de mobilização da glicose realizado pelo glucagon → a liberação desses hormônios é um sinal de que o corpo precisa de energia, estimulando os órgãos a liberarem seu combustível para que este possa contribuir para aumento dos níveis de ATP e consequente reestabelecimento do status energético do corpo O papel da insulina nos níveis da glicose sanguínea *Atuação da insulina após sua liberação pelo pâncreas → no intestino, há o aumento da absorção de glicose, de aminoácidose de gorduras → a glicose e os aminoácidos chegam ao fígado alguns aminoácidos são utilizados para a síntese de proteínas e outros são destinados para a obtenção de energia (uso do esqueleto de carbono) a glicose pode formar glicogênio – presença de insulina sinaliza de que o status alimentar do individuo é suficiente fígado lipogênico: estado nutricional favorável o suficiente para não precisar mobilizar combustível para a obtenção de energia parte da glicose pode ser transformada em gordura – ativação da via glicolítica *A insulina é um hormônio anabólico → sua elevação na corrente sanguínea resulta em favorecimento de processos anabólicos, pois indica que o indivíduo está num estado nutricional favorável (tem energia e nutrientes para iniciar processos de síntese) O papel do pâncreas na regulação da concentração de glicose no sangue: porção endócrina *Existe uma comunicação da glicose sanguínea com o pâncreas, que desencadeia uma série de eventos nas células desse órgão → como resultado, há a liberação de insulina para que esta mobilize a glicose da corrente sanguínea, levando-a para os tecidos o pâncreas é uma célula que possui receptor para a glicose (GLUT), que permite a sua entrada nas células , com posterior processo de fosforilação e formação de glicose-6-fosfato a glicose-6-fosfato entra na via glicolítica e gera piruvato e acetil-CoA, que entram no Ciclo de Krebs, com posterior ocorrência da cadeia transportadora de elétrons e consequente elevação dos níveis de ATP o aumento dos níveis de ATP inibe os canais de potássio dependentes de ATP, promovendo uma despolarização da membrana essa despolarização se propaga até chegar nos canais de cálcio, proporcionando maior entrada de cálcio nessas células a elevação dos níveis de cálcio nas células pancreáticas estimula a liberação, por essas células, da insulina por meio da exocitose *Quando há diminuição nos níveis de glicose no sangue, esta diminuição é captada pelas células a partir da redução da atividade da hexoquinase → esse cenário tem como consequência a diminuição ou o bloqueio da liberação de insulina (regulação por retroalimentação) *Os sistemas simpático e parassimpático também influenciam os níveis de insulina, contudo, os níveis de glicose têm maior influência na regulação desse hormônio O papel do glucagon nos níveis da glicose sanguínea *O glucagon é liberado pelas células pancreáticas em resposta a uma baixa concentração de glicose *Atua sobre tecidos que tenham receptor equivalente, como o fígado e o tecido adiposo → no fígado, o glucagon estimula a quebra de glicogênio, por meio da glicogênio fosforilase, e o processo de síntese de glicose, por meio do processo de glicogenólise → nesse cenário, o corpo “entende” que a glicose está reservada para o reestabelecimento da homeostase da glicemia, de forma que outros combustíveis devem ser disponibilizados para sustentar a gliconeogênese e para garantir o metabolismo energético de tecidos → no tecido adiposo, há receptores de glucagon – essa associação resulta no processo de liberação dos ácidos graxos provenientes dos triglicerídeos (armazenados no tecido adiposo), para que estes entrem no processo de -oxidação esse processo gera acetil-CoA, que é direcionado para o Ciclo de Krebs, a partir do qual são geradas coenzimas reduzidas que resultam na formação de ATP ao final da cadeia transportadora de elétrons → dessa forma, os ácidos graxos são utilizados como combustível pelos outros tecidos e o cérebro continua a usar seu combustível preferencial, ou seja, a glicose *Esse processo ocorre quando o organismo está sem o aporte nutricional suficiente para manter seu metabolismo, de forma que é necessário utilizar suas reservas Cortisol *Hormônio de estresse liberado pela suprarrenal *Apresenta ação lenta (envolve vários passos para sua liberação) *Atuação em tecidos estratégicos – todos aqueles que têm alguma capacidade de armazenamento *Quando circula em resposta a alguma situação estressora, o cortisol se eleva na corrente sanguínea e se liga aos seus receptores *No tecido adiposo, há a doação de gorduras sob a forma de triglicerídeos → ocorre a quebra em ácidos graxos e glicerol o glicerol vai para o fígado participar do processo de gliconeogênese os ácidos graxos são utilizados como fonte de energia no processo de -oxidação *O tecido muscular também apresenta receptores para o cortisol → embora não exista um polímero de aminoácidos, a forma de armazenamento vincula-se à musculatura → ocorre o estímulo da quebra dessas proteínas musculares para que seja disponibilizada matéria prima para a produção de glicose *Oscilações nos níveis de cortisol, portanto, aumentam os níveis de glicose *A glicose formada é exportada para os tecidos para servir de combustível ou formar glicogênio *O objetivo dessa mobilização é disponibilizar combustíveis para garantir o suporte energético do organismo para respostas de luta ou fuga associadas ao estresse *Como os corticoides têm efeito semelhante, o seu uso durante um tempo prolongado pode favorecer a ocorrência desses processos, resultando numa elevação dos níveis de glicose sanguínea durante muito tempo → possibilidade de desenvolvimento de diabetes Sinalização do metabolismo pela adrenalina *Os efeitos são tanto fisiológicos como metabólicos *Numa situação de estresse, a atividade corporal é aumentada → há o envio de sinais neuronais, que estimulam a liberação de adrenalina e noradrenalina na medula adrenal *A adrenalina atua, principalmente, no músculo, no fígado e no tecido adiposo *Existem outros ajustes que o corpo faz para aumentar a produção de energia Metabolismo de combustíveis no fígado durante o jejum prolongado ou a diabetes não controlada *Existem situações nas quais o corpo precisa usar recursos para realizar a mobilização de energia hipoglicemia por jejum diabetes não controlada: há glicose na corrente sanguínea sem que esta entre nas células (entende- se que há uma situação de jejum) nesses cenários, as células desencadeiam uma série de mecanismos para disponibilizar tanto matéria prima para a produção de glicose como outros combustíveis para manter a demanda energética do corpo pouco carboidrato: célula estimula a degradação de proteínas para que ocorra a mobilização de aminoácidos, a fim de que seu esqueleto de carbono seja utilizado na gliconeogênese (para produção de glicose) desvio de intermediários do Ciclo de Krebs (como o oxaloacetato) para entrarem na via da gliconeogênese e produzirem glicose em qualquer um desses cenários, o indivíduo libera glucagon, que também tem efeito sobre o tecido adiposo – ácidos graxos são disponibilizados e entram no tecido do fígado para produzirem energia por meio da -oxidação contudo, como o corpo está desviando intermediários do Ciclo de Krebs, a eficiência desse ciclo está diminuída, de forma que o acetil-CoA resultante da quebra de ácidos graxos não consegue entrar no Ciclo de Krebs assim, o acetil-CoA é desviado para a via hepática da cetogênese, favorecendo a síntese de corpos cetônicos (que podem ser utilizados como fonte de energia para outros tecidos) os corpos cetônicos têm caráter ácido – uma pessoa diabética já tem, naturalmente, um favorecimento do processo de cetogênese, de forma que esse cenário aumenta ainda mais a acidez do sangue o hidrogênio é eliminado por meio da urina, promovendo o aumento da diurese e da desidratação, resultando em elevação também da sede
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