OS EXPERIMENTOS DE MENDEL
A escolha da planta
A ervilha é uma planta herbácea leguminosa que pertence ao mesmo grupo do feijão e da soja. Na reprodução, surgem vagens contendo sementes, as ervilhas. Sua escolha como material de experiência não foi casual, trata-se de ser uma planta:
· Fácil de cultivar;
· Ciclo reprodutivo curto;
· Produz muitas sementes;
· Muitas características visíveis a olho nu;
· Fácil autopolinização
Desde os tempos de Mendel existiam muitas variedades disponíveis, dotadas de características de fácil comparação. Por exemplo, a variedade que flores púrpuras podia ser comparada com a que produzia flores brancas; a que produzia sementes lisas poderia ser comparada com a que produzia sementes rugosas, e assim por diante.
Outra vantagem dessas plantas é que estame e pistilo, os componentes envolvidos na reprodução sexuada do vegetal, ficam encerrados no interior da mesma flor, protegidas pelas pétalas. Isso favorece a autopolinização e, por extensão, a autofecundação, formando descendentes com as mesmas características das plantas genitoras.
A partir da autopolinização, Mendel produziu e separou diversas linhagens puras de ervilhas para as características que ele pretendia estudar.
Os cruzamentos
1) Obteve linhagens puras de ervilhas.
2) Efetuou uma polinização cruzada artificial. Onde pólen de uma planta que produzia apenas flores púrpuras foi depositado no estigma de outra planta que só produzia flores brancas, ou seja, cruzou duas plantas puras entre si. Essas duas plantas foram consideradas como a geração parental (P), isto é, a dos genitores.
3) Repetiu a polinização cruzada várias vezes.
4) Verificou que todas as sementes originadas desses cruzamentos tinham flores púrpuras – as flores brancas haviam aparentemente “desaparecido” nos descendentes híbridos. Mendel chamou de F1 (primeira geração filial).
5) Percebeu que a flor púrpura “dominava” a flor branca. Chamou o caráter flor púrpura de dominante e o branco de recessivo.
6) Mendel, então, deixou a geração F1 (primeira geração filial) se autopolinizar.
7) Percebeu que na autofertilização entre as plantas F1, a cor branca das flores reapareceu na F2 (segunda geração filial), só eu em proporção menor que as flores púrpuras: surgiram 6.022 flores púrpuras para 2.001 brancas, o que conduzia a proporção 3:1.
8) Concluiu que na verdade, a cor branca das flores não havia “desaparecido” nas sementes da geração F1. O que ocorreu é que ela não tinha se manifestado, uma vez que, sendo uma caráter recessivo, era apenas “dominado” (nas palavras de Mendel) pela cor púrpura.
Resultado: em F2, para cada três flores púrpuras, Mendel obteve uma flor branca. Repetindo o procedimento para outras seis características estudadas nas plantas de ervilha, sempre eram obtidos os mesmos resultados em F2, ou seja, a proporção de três expressões dominantes para uma recessiva.
1ª lei de Mendel Lei da Segregação dos Fatores
A comprovação da hipótese de dominância e recessividade nos vários experimentos efetuados por Mendel levou, mais tarde à formulação da sua 1º lei: “Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples”, isto é, para cada gameta masculino ou feminino encaminha-se apenas um fator.
Mendel não tinha ideia da constituição desses fatores, nem onde se localizavam.
Importante saber.... (Para o aluno pesquisar os conceitos)
Fenótipo: O termo “fenótipo” (do grego pheno, evidente, brilhante, e typos, característico) é empregado para designar as características apresentadas por um indivíduo, sejam elas morfológicas, fisiológicas e comportamentais.
Genótipo: O termo “genótipo” (do grego genos, originar, provir, e typos, característica) refere-se à constituição genética do indivíduo, ou seja, aos genes que ele possui.
Homozigoto: Um indivíduo é chamado de homozigoto, ou puro, quando os alelos que codificam uma determinada característica são iguais. Ou seja, os alelos são iguais e ele vai produzir apenas um tipo de gameta.
Por exemplo: cor da semente de ervilhas: VV (amarela) ou vv (verde)
Heterozigoto: é o indivíduo que possui os dois alelos diferentes para determinar uma característica. São também chamados de híbridos. Todos os indivíduos da geração F1 de Mendel eram heterozigotos Vv, que codificava a característica de semente amarela.
Ex: cor da semente de ervilhas: Vv (amarela).
Característica Dominante: Trata-se da característica que a maior parte da população possui, ou seja, é uma característica que domina em relação as outras. Representada por letra Maiúscula.
Característica recessiva: Trata-se da característica que somente uma pequena parte da população possui, ou seja, é uma característica que não domina. Representada por letra Minúscula.
Autopolinização: Autopolinização ou polinização direta,é a transferência do pólen da antera para o estigma da mesma flor (caso que só ocorre quando a planta é hermafrodita). É pouco frequente, ocorre na ervilha, no fumo, no algodão e em muitos cereais, exceção do milho e centeio.
ATIVIDADES 01 - Primeira Lei de Mendel
01. Quais características as ervilhas possuem que permitiram a Mendel explorar esta planta em seus experimentos de genética? Marque V ou F.
a) ( ) Cresce rapidamente
b) ( ) possui complexidade para cultivo
c) ( ) As características são visíveis em microscópio.
d) ( ) é capaz de se autopolinizar
e) ( ) produz poucas sementes
02. O que é autopolinização?
03. O que é geração parental? Explique o que Mendel chamou de geração F¹ e F².
04. Em qual geração as características recessivas aparecem após cruzamentos de linhagens puras?
05. Por que na primeira geração as características dominantes prevaleceram?
06. A 1º lei de Mendel enuncia que : “Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples.” O que seria os dois fatores? Explique esta frase com suas palavras.
07. Faça em seu caderno os cruzamentos com as ervilhas conforme pede-se abaixo e determine a proporção genotípica e fenotípica.
a) Sementes de cores amarelas heterozigotas (Vv) x sementes de cores verdes (vv)
b) Flores de cores brancas (bb) x flores púrpuras homozigotas(BB)
c) Sementes de forma lisa homozigotas (RR) x lisa heterozigotas(Rr)
d) Sementes de cores amarelas heterozigotas (Vv) x Sementes de cores amarelas heterozigotas(Vv).
e) Plantas baixas (bb) x plantas baixas (bb)
f) Flores púrpuras heterozigotas (Bb) x flores brancas (bb).
g) Ambas as vagens de cor verde heterozigota (Aa).
h) Ambas as sementes amarelas homozigotas (VV).
Atividades 2 – Primeira Lei de Mendel
01. Complete as lacunas abaixo e marque a sequencia correta.
"Casais de pigmentação da pele normal, que apresentam genótipo _______ podem ter filhos albinos. O gene para o albinismo é ____________ e não se manifesta nos indivíduos ___________. São albinos apenas os indivíduos de genótipo ______."
a) AA, dominante, homozigoto e aa. b) AA, recessivo, homozigoto e Aa.
c) Aa, dominante, heterozigotos e aa. d) Aa, recessivo, heterozigotos e aa.
02. Cruzando-se ervilhas verdes vv com ervilhas amarelas Vv, os descendentes serão:
a) 100% vv, verdes;
b) 100% VV, amarelas;
c) 50% Vv, amarelas; 50% vv, verdes;
d) 25% vv, verdes; 50% Vv, amarelas; 25% VV, verdes.
03. Se cruzarmos dois gatos, sendo ambos heterozigóticos (Aa), obteremos:
a) Apenas indivíduos Aa;
b) Indivíduos AA e aa, na proporção de 3:1, respectivamente;
c) Indivíduos AA e aa, na proporção de 2:1, respectivamente;
d) Indivíduos AA, Aa e aa, na proporção de 1:2:1, respectivamente.
04. Em seus experimentos, Mendel estudou a transmissão dos “fatores hereditários”, conhecidos na linguagem atual dos geneticistas, como:
a) Cromossomos b) Genes c) Esporos d) Gametas
05. Considerando a diversidade das ervilhas, faça os seguintes cruzamentos:
a) Ervilhas lisas x ervilhas lisas, ambas descendentes de ervilhas rugosas.
b) Duas ervilhas baixas.
c) Vagem de cor verde heterozigota com flor verde homozigota.
Atividades 3 - Primeira Lei de Mendel
01 - Em ervilhas, a coloração púrpura das flores é dominante em relação à coloração branca. Cruzaram-se flores púrpuras heterozigotas com flores brancas. Quais as possíveis combinações para esse cruzamento?
02 – Carlos tem olhos castanhos e sua esposa, olhos azuis. Qual a provável descendência desse casal, sabendo-se que o marido é heterozigótico para esse caráter?
03 – Efigênia apresenta a capacidade de enrolar a língua e casou-se com Wilson, que é incapaz para esse caráter. Quais as possíveis combinações para o descendente do casal, sabendo-se que Efigênia é heterozigota para essa característica?
04 - Sabendo-se que a sarda é condicionada por um gene dominante, faça os cruzamentos a seguir:
a) Homem sardento homozigoto com mulher sem sardas.
b) Homem sardento heterozigoto com mulher sem sardas.
c) Ambos sem sardas
d) Ambos sardentos e heterozigóticos.
e) Ambos sardentos e homozigóticos
05- Geralda é canhota (cc) e casou-se com Sílvio, destro. Sabendo-se que Sílvio é heterozigoto para esse caráter, determine as possíveis combinações para esse cruzamento.
06 - Quais as possíveis combinações entre o cruzamento de:
a) mulher de olhos escuros (AA) com homem de olhos azuis (AA)?
b) mulher de olhos azuis (aa) com homem de olhos castanhos (Aa)?
c) mulher de olhos castanhos (Aa) com homem de olhos castanhos (Aa)?
07. Camila é canhota e casou-se com Josias destro homozigoto. Determine as possíveis combinações para esse cruzamento.
CONSTRUINDO HEREDOGRAMAS
Construir um heredograma consiste em representar, usando símbolos, as relações de parentesco entre os indivíduos de uma família. Cada indivíduo é representado por um símbolo que indica as suas características particulares e sua relação de parentesco com os demais.
Os principais símbolos são os seguintes:
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terça-feira, 25 de outubro de 2016
segunda-feira, 24 de outubro de 2016
EXERCICIO, Metabolismo Energético
resolva os exercícios abaixo.
1. (Unicamp-1999) Nas células, a glicose é quebrada e a maior parte da energia obtida é armazenada principalmente no ATP (adenosina trifosfato) por curto tempo.
a) Qual é a organela envolvida na síntese de ATP nas células animais?
b) Quando a célula gasta energia, a molécula de ATP é quebrada. Que parte da molécula é quebrada?
c) Mencione dois processos bioquímicos celulares que produzem energia na forma de ATP.
2. (PUC – PR-2007) Analise as afirmações abaixo, relativas ao processo do metabolismo energético:
I. Fermentação, respiração aeróbica e respiração anaeróbica são processos de degradação das moléculas orgânicas em compostos mais simples, liberando energia
II. Todos os processos de obtenção de energia ocorrem na presença do oxigênio.
III. A energia liberada nos processos do metabolismo energético é armazenada nas moléculas de ATP.
IV. No processo de fermentação, não existe uma cadeia de aceptores de hidrogênio que está presente na respiração aeróbica e anaeróbica.
V. Na respiração aeróbica, o último aceptor de hidrogênio é o oxigênio, enquanto na respiração anaeróbica é outra substância inorgânica.
VI. Na fermentação, a energia liberada nas reações de degradação é armazenada em 38 ATPs, enquanto na respiração aeróbica e anaeróbica é armazenada em 2 ATPs.
Estão corretas:
a) I , III , IV , V
b) I , III , V , VI
c) I , IV , V , VI
d) I , II , IV , V
e) I , II , III, IV
3. (VUNESP-2008) A realização dos jogos pan-americanos no Brasil, em julho de 2007, estimulou muitos jovens e adultos à prática de atividades físicas. Contudo, o exercício físico não orientado pode trazer prejuízos e desconforto ao organismo, tais como as dores musculares que aparecem quando de exercícios intensos. Uma das possíveis causas dessa dor muscular é a produção e o acúmulo de ácido láctico nos tecidos musculares do atleta. Por que se forma ácido láctico durante os exercícios e que cuidados um atleta amador poderia tomar para evitar a produção excessiva e acúmulo desse ácido em seu tecido muscular?
4. (Fuvest-2000) Em uma situação experimental, camundongos respiraram ar contendo gás oxigênio constituído pelo isótopo 18o. A análise de células desses animais deverá detectar a presença de isótopo 18o, primeiramente
a) no ATP.
b) na glicose.
c) no NADH.
d) no gás carbônico.
e) na água.
GABARITO:
1. Resolução passo a passo:
a) As organelas produtoras de ATP são a mitocôndria e cloroplasto. Apesar de uma rara exceção de uma lesma do mar que consegue adiquirir cloroplastos da sua alimentação, animais não possuem cloroplasto. Sendo assim, a organela rodutora de ATP em animais é a mitocôndria.
b) No metabolismo celular é necessário, por diversas vezes, utilizar a energia adiquirida na respiração celular. Como a respiração celular une uma molécula de ADP (adenosina difosfato) a um P (fosfato) , formando o ATP (adenosina trifosfato) – ADP + P = ATP -, a quebra desta última molécula mais energética resultará em ADP + P.
c) Como mencionado anteriormente, mitocôndrias e cloroplastos são formadores de ATP. Sendo assim, podemos dizer que a respiração celular aeróbia e a fotossíntese formam esta molécula energética. Além disso, a fermentação, que é a respiração celular anaeróbica, também produz ATP.
2. A
Resolução passo a passo: A quebra de moléculas orgânicas mais complexas, como a glicose, para a liberação de energia e consequente formação de moléculas mais simples, como o CO2, ocorre na fermentação, na respiração celular aeróbia e na respiração celular anaeróbia. Com isso, o ítem I está correto. Nem todos os processos de obtenção de energia ocorrem na presença de oxigênio. Organismos desprovidos de mitocôndria realizam respiração celular anaeróbia e formam ATP. Organismos com mitocôndria, mas que estão privados de oxigênio também fazem respiração celular anaeróbia. Sendo assim, o ítem II está incorreto. A quebra das ligações das moléculas de glicose resultam em liberação de energia, por exemplo, que ficarão armazenadas em moléculas de ATP para quando a célula precisar utilizá-la. O ítem III está certo. A cadeia de aceptores de hidrogênio que está presente na respiração aeróbica e anaeróbica. No caso da espiração aeróbica, ela se encontra na cadeia de elétrons da mitocôndria, sendo o aceptor final o oxigênio. Já na respiração anaeróbia, o aceptor de hidrogênio é o piruvato formado na glicólise, oxidando o NADH. O ítem IV está correto. O ítem V também está certo pois, como dito anteriormente, na respiração aeróbica, o último aceptor de hidrogênio é o oxigênio, formando a molécula de água, enquanto na respiração anaeróbica é outra substância inorgânica, o ácido pirúvico. Por último, o ítem VI está errado, pois na fermentação são formados somente 2 ATPs, enquanto na respiração aeróbia são formados em média 38 ATPs. A única opção que possui os ítens corretos I , III , IV , V é a letra A.
3. Resolução passo a passo: Em atividades físicas intensas, pessoas sem preparo físico ou amadoras não conseguem disponibilizar a quantidade de oxigênio necessário para que os músculos realizem a respiração aeróbia. Com isso, os músculos produzem energia sem oxigênio, realizando fermentação lática, produzindo ácido lático, que pode causar dores (a chamada dor desviada). Para que o atleta sem preparo não tenha tais incômodos, o ideal é a iniciação de exercícios físicos leves, com aumento de intensidade gradual. A prática constante de atividades físicas levará o atleta a ter uma melhoria na sua capacidade de obter e conduzir o oxigênio aos músculos, possibilitando que estas células realizem a respiração aeróbia.
4. E
Resolução passo a passo: na respiração aeróbia há três fases: a Glicólise, o Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória. Nesta última, os hidrogênios que antes estavam ligados ao NAD, formando o NADH vão para a molécula de oxigênio, que também é conhecida como aceptor final de elétrons, formando a molécula de água. Sendo assim, se os camundongos inspiraram isótopo 18o e este oxigênio entra no processo metabólico de formação de energia da respiração aeróbia, este átomo será encontrado na molécula de água. Com isso, a opção correta é a letra E.
1. (Unicamp-1999) Nas células, a glicose é quebrada e a maior parte da energia obtida é armazenada principalmente no ATP (adenosina trifosfato) por curto tempo.
a) Qual é a organela envolvida na síntese de ATP nas células animais?
b) Quando a célula gasta energia, a molécula de ATP é quebrada. Que parte da molécula é quebrada?
c) Mencione dois processos bioquímicos celulares que produzem energia na forma de ATP.
2. (PUC – PR-2007) Analise as afirmações abaixo, relativas ao processo do metabolismo energético:
I. Fermentação, respiração aeróbica e respiração anaeróbica são processos de degradação das moléculas orgânicas em compostos mais simples, liberando energia
II. Todos os processos de obtenção de energia ocorrem na presença do oxigênio.
III. A energia liberada nos processos do metabolismo energético é armazenada nas moléculas de ATP.
IV. No processo de fermentação, não existe uma cadeia de aceptores de hidrogênio que está presente na respiração aeróbica e anaeróbica.
V. Na respiração aeróbica, o último aceptor de hidrogênio é o oxigênio, enquanto na respiração anaeróbica é outra substância inorgânica.
VI. Na fermentação, a energia liberada nas reações de degradação é armazenada em 38 ATPs, enquanto na respiração aeróbica e anaeróbica é armazenada em 2 ATPs.
Estão corretas:
a) I , III , IV , V
b) I , III , V , VI
c) I , IV , V , VI
d) I , II , IV , V
e) I , II , III, IV
3. (VUNESP-2008) A realização dos jogos pan-americanos no Brasil, em julho de 2007, estimulou muitos jovens e adultos à prática de atividades físicas. Contudo, o exercício físico não orientado pode trazer prejuízos e desconforto ao organismo, tais como as dores musculares que aparecem quando de exercícios intensos. Uma das possíveis causas dessa dor muscular é a produção e o acúmulo de ácido láctico nos tecidos musculares do atleta. Por que se forma ácido láctico durante os exercícios e que cuidados um atleta amador poderia tomar para evitar a produção excessiva e acúmulo desse ácido em seu tecido muscular?
4. (Fuvest-2000) Em uma situação experimental, camundongos respiraram ar contendo gás oxigênio constituído pelo isótopo 18o. A análise de células desses animais deverá detectar a presença de isótopo 18o, primeiramente
a) no ATP.
b) na glicose.
c) no NADH.
d) no gás carbônico.
e) na água.
GABARITO:
1. Resolução passo a passo:
a) As organelas produtoras de ATP são a mitocôndria e cloroplasto. Apesar de uma rara exceção de uma lesma do mar que consegue adiquirir cloroplastos da sua alimentação, animais não possuem cloroplasto. Sendo assim, a organela rodutora de ATP em animais é a mitocôndria.
b) No metabolismo celular é necessário, por diversas vezes, utilizar a energia adiquirida na respiração celular. Como a respiração celular une uma molécula de ADP (adenosina difosfato) a um P (fosfato) , formando o ATP (adenosina trifosfato) – ADP + P = ATP -, a quebra desta última molécula mais energética resultará em ADP + P.
c) Como mencionado anteriormente, mitocôndrias e cloroplastos são formadores de ATP. Sendo assim, podemos dizer que a respiração celular aeróbia e a fotossíntese formam esta molécula energética. Além disso, a fermentação, que é a respiração celular anaeróbica, também produz ATP.
2. A
Resolução passo a passo: A quebra de moléculas orgânicas mais complexas, como a glicose, para a liberação de energia e consequente formação de moléculas mais simples, como o CO2, ocorre na fermentação, na respiração celular aeróbia e na respiração celular anaeróbia. Com isso, o ítem I está correto. Nem todos os processos de obtenção de energia ocorrem na presença de oxigênio. Organismos desprovidos de mitocôndria realizam respiração celular anaeróbia e formam ATP. Organismos com mitocôndria, mas que estão privados de oxigênio também fazem respiração celular anaeróbia. Sendo assim, o ítem II está incorreto. A quebra das ligações das moléculas de glicose resultam em liberação de energia, por exemplo, que ficarão armazenadas em moléculas de ATP para quando a célula precisar utilizá-la. O ítem III está certo. A cadeia de aceptores de hidrogênio que está presente na respiração aeróbica e anaeróbica. No caso da espiração aeróbica, ela se encontra na cadeia de elétrons da mitocôndria, sendo o aceptor final o oxigênio. Já na respiração anaeróbia, o aceptor de hidrogênio é o piruvato formado na glicólise, oxidando o NADH. O ítem IV está correto. O ítem V também está certo pois, como dito anteriormente, na respiração aeróbica, o último aceptor de hidrogênio é o oxigênio, formando a molécula de água, enquanto na respiração anaeróbica é outra substância inorgânica, o ácido pirúvico. Por último, o ítem VI está errado, pois na fermentação são formados somente 2 ATPs, enquanto na respiração aeróbia são formados em média 38 ATPs. A única opção que possui os ítens corretos I , III , IV , V é a letra A.
3. Resolução passo a passo: Em atividades físicas intensas, pessoas sem preparo físico ou amadoras não conseguem disponibilizar a quantidade de oxigênio necessário para que os músculos realizem a respiração aeróbia. Com isso, os músculos produzem energia sem oxigênio, realizando fermentação lática, produzindo ácido lático, que pode causar dores (a chamada dor desviada). Para que o atleta sem preparo não tenha tais incômodos, o ideal é a iniciação de exercícios físicos leves, com aumento de intensidade gradual. A prática constante de atividades físicas levará o atleta a ter uma melhoria na sua capacidade de obter e conduzir o oxigênio aos músculos, possibilitando que estas células realizem a respiração aeróbia.
4. E
Resolução passo a passo: na respiração aeróbia há três fases: a Glicólise, o Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória. Nesta última, os hidrogênios que antes estavam ligados ao NAD, formando o NADH vão para a molécula de oxigênio, que também é conhecida como aceptor final de elétrons, formando a molécula de água. Sendo assim, se os camundongos inspiraram isótopo 18o e este oxigênio entra no processo metabólico de formação de energia da respiração aeróbia, este átomo será encontrado na molécula de água. Com isso, a opção correta é a letra E.
Mapa Mental: Metabolismo Energético
O conjunto de transformações químicas em que moléculas são modificadas, quebradas ou unidas entre si transformando-se em outras é o que constitui ometabolismo. O metabolismo pode ser dividido em um conjunto de reações deanabolismo (construção de moléculas orgânicas) e de catabolismo (degradação de moléculas), processos que os seres vivos utilizam para obter a matéria-prima e a energia para sua sobrevivência.
ATP: a moeda energética dos seres vivos
A energia obtida das moléculas orgânicas degradadas é primeiramente armazenada em moléculas de trifosfato de adenosina (ATP). Essa molécula irá capturar, armazenar e posteriormente transferir a energia para os processos celulares. O ATP é um nucleotídio, composto pela base nitrogenada adenina unida ao glicídio ribose, que se liga a uma cadeia de três grupos fosfatos. As ligações químicas entre os fosfatos do ATP são chamadas de ligações de alta energia. O ATP normalmente é sintetizado através da adição de um grupo fosfato inorgânico a uma molécula precursora com dois fosfatos, o ADP.
quinta-feira, 20 de outubro de 2016
Metabolismo de Lipídeos
Metabolismo de Lipídeos
digestão e absor digestão e absorç ção ão ⇒ ⇒n ní íveis plasm veis plasmá áticos ticos
lip lipó ólise lise ⇒ ⇒AMPc (adenosina monofosfato) AMPc (adenosina monofosfato)
Estimulam Estimulam: adrenalina, noradrenalina, glucagon, : adrenalina, noradrenalina, glucagon, adrenocorticotr adrenocorticotró ópico, vasopressina pico, vasopressina
Inibem Inibem: insulina, prostaglandinas : insulina, prostaglandinas
1.Oxida 1.Oxidaç ção de gorduras: ão de gorduras:
β-oxida oxidação
Ácido graxo cido graxo
* *á ácido graxo ativo cido graxo ativo á ácido cido graxo + acetil Co A graxo + acetil Co A
*adição de grupo acil ao ão de grupo acil ao á ácido graxo cido graxo
**enzima: tiocinase **enzima: tiocinase
***mitocôndrias
***mitocôndrias carnitina (transportador) carnitina (transportador)
**** agentes oxidantes: NADH + FADH2
**** agentes oxidantes: NADH + FADH2
2.Produ 2.Produç ção de corpos cetônicos ão de corpos cetônicos
Ac Acú úmulo de acetil Co A mulo de acetil Co A ⇒ ⇒á ác. acetoac c. acetoacé ético tico
Cetose Cetose ⇒ ⇒aacúmulo de corpos cetônicos mulo de corpos cetônicos
Ceton Cetonúria ⇒ ⇒ presença de corpos na urina a de corpos na urina
Acidose ⇒ ⇒agravamento do quadro (coma) agravamento do quadro (coma)
3.Armazenamento de gordura 3.Armazenamento de gordura
-suprimento de reserva alimentar suprimento de reserva alimentar
-suporte para suporte para ó órgãos internos rgãos internos
-prote proteç ção contra danos mecânicos ão contra danos mecânicos
-isolamento do interior do corpo isolamento do interior do corpo
4.Lipogênese: 4.Lipogênese:
glicose glicose → →á ácido graxo cido graxo
Ocorre: f Ocorre: fí ígado e tecido adiposo gado e tecido adiposo ⇒ ⇒mitocôndrias mitocôndrias e citoplasma e citoplasma
Depende: insulina Depende: insulina
Glicose Glicose → →á ác. pirú úvico vico → →acetil Co A acetil Co A → →á ác. c. graxo graxo
5.Colesterol: 5.Colesterol: c cé érebro e tecidos nervosos rebro e tecidos nervosos
Organismo produz Organismo produz ⇒ ⇒500 mg/dia 500 mg/dia ⇒ ⇒50% f 50% fí ígado, gado, 15% intestino, 35% pele
digestão e absor digestão e absorç ção ão ⇒ ⇒n ní íveis plasm veis plasmá áticos ticos
lip lipó ólise lise ⇒ ⇒AMPc (adenosina monofosfato) AMPc (adenosina monofosfato)
Estimulam Estimulam: adrenalina, noradrenalina, glucagon, : adrenalina, noradrenalina, glucagon, adrenocorticotr adrenocorticotró ópico, vasopressina pico, vasopressina
Inibem Inibem: insulina, prostaglandinas : insulina, prostaglandinas
1.Oxida 1.Oxidaç ção de gorduras: ão de gorduras:
β-oxida oxidação
Ácido graxo cido graxo
* *á ácido graxo ativo cido graxo ativo á ácido cido graxo + acetil Co A graxo + acetil Co A
*adição de grupo acil ao ão de grupo acil ao á ácido graxo cido graxo
**enzima: tiocinase **enzima: tiocinase
***mitocôndrias
***mitocôndrias carnitina (transportador) carnitina (transportador)
**** agentes oxidantes: NADH + FADH2
**** agentes oxidantes: NADH + FADH2
2.Produ 2.Produç ção de corpos cetônicos ão de corpos cetônicos
Ac Acú úmulo de acetil Co A mulo de acetil Co A ⇒ ⇒á ác. acetoac c. acetoacé ético tico
Cetose Cetose ⇒ ⇒aacúmulo de corpos cetônicos mulo de corpos cetônicos
Ceton Cetonúria ⇒ ⇒ presença de corpos na urina a de corpos na urina
Acidose ⇒ ⇒agravamento do quadro (coma) agravamento do quadro (coma)
3.Armazenamento de gordura 3.Armazenamento de gordura
-suprimento de reserva alimentar suprimento de reserva alimentar
-suporte para suporte para ó órgãos internos rgãos internos
-prote proteç ção contra danos mecânicos ão contra danos mecânicos
-isolamento do interior do corpo isolamento do interior do corpo
4.Lipogênese: 4.Lipogênese:
glicose glicose → →á ácido graxo cido graxo
Ocorre: f Ocorre: fí ígado e tecido adiposo gado e tecido adiposo ⇒ ⇒mitocôndrias mitocôndrias e citoplasma e citoplasma
Depende: insulina Depende: insulina
Glicose Glicose → →á ác. pirú úvico vico → →acetil Co A acetil Co A → →á ác. c. graxo graxo
5.Colesterol: 5.Colesterol: c cé érebro e tecidos nervosos rebro e tecidos nervosos
Organismo produz Organismo produz ⇒ ⇒500 mg/dia 500 mg/dia ⇒ ⇒50% f 50% fí ígado, gado, 15% intestino, 35% pele
Carboidratos
CARBOIDRATOS
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza, apresentam
como fórmula geral: CnH2nOn, e são
moléculas que desempenham uma ampla variedade de funções, entre elas:
-
Fonte de energia;
-
Reserva de energia;
-
Estrutural;
-
Matéria-prima para a biossíntese de outras biomoléculas.
Na biosfera, há provavelmente mais carboidratos do que todas as outras matérias
orgânicas juntas, graças à grande abundância, no reino vegetal, de dois
polímeros da D-glucose, o amido e a celulose. O carboidrato é a única fonte de
energia aceita pelo cérebro, importante para o funcionamento do coração e de
todo sistema nervoso. O corpo armazena carboidratos em três lugares: fígado (300 a 400g), músculo
(glicogênio) e sangue (glicose). Os carboidratos evitam que nossos músculos
sejam digeridos para produção de energia, por isso se sua dieta for baixa em
carboidratos, o corpo faz canibalismo muscular.
São
classificados em monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e
polissacarídeos.
Monossacarídeos
Os
monossacarídeos geralmente têm sabor adocicado, de fórmula estrutural Cn(H2O)n.
Esse "n" pode variar de 3
a 7 (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses),
sendo os mais importantes as pentoses e hexoses. Não sofrem hidrólise : Glicose
- Frutose - Galactose - Manose
Os
monossacarídeos ou açúcares simples constituem as moléculas dos carboidratos,
as quais são relativamente pequenas, solúveis em água e não hidrolisáveis.
Pentoses:
-Ribose
C5H10O5 forma o RNA
-Desoxiribose
C5H10O4 forma o DNA
Pentoses
são monossacarídeos de 5 carbonos. Para os seres vivos, as pentoses mais
importantes são a ribose e a desoxirribose, que entram na composição química
dos ácidos nucleícos, os quais comandam e coordenam as funções celulares.
Hexoses:
-Glicose:
C6H12O6
-Frutose:
C6H12O6
-Galactose:
C6H12O6
Hexoses
são monossacarídeos de 6 carbonos, que obedecem à fórmula geral - CnH2n0n
(n=6). As hexoses mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose,
principais fontes de energia para os seres vivos. Ricas em energia, as hexoses
constituem os principais combustíveis das células. São naturalmente
sintetizadas por fotossíntese, processo de absorção de energia da luz.
Oligossacarídeos
Grupamento
de dois a dez monossacarídeos através de ligação glicosídica. Os mais
importantes são os dissacarídios.
Dissacarídeos:
Quando,
por hidrólise, produzem dois monossacarídeos. Exemplo de dissacarídios:
Maltose, sacarose, lactose.
Exemplo:
Sacarose
+ H2O → glicose + frutose
Maltose
+ H2O → glicose + glicose
Lactose
+ H2O → glicose + galactose
Polissacarídeos
Sofrem
hidrólise produzindo grande quantidade de monossacarídeos. Ocorrem no talo e
folhas vegetais e camada externa de revestimento de grãos e são insolúveis em
água.
Exemplo:
Celulose, Amido e Glicogênio
Os
polissacarídeos ou açúcares múltiplos são carboidratos formadas pela união de
mais de dez moléculas monossacarídeas, constituindo, assim, um polímero de
monossacarídeos, geralmente de hexoses. Ao contrário dos mono e dos
dissacarídeos, os polissacarídeos são insolúveis em água; não alteram, pois, o
equilíbrio osmótico das células e se prestam muito bem à função de
armazenamento ou reserva nutritiva. De acordo com a função que exercem os polissacarídeos
classificam-se em energéticos e estruturais. Polissacarídeos energéticos têm
função de reserva nutritiva. Os mais importantes são o amido e o glicogênio.
Amido:
Principal
produto de reserva nutritiva vegetal , o amido é geralmente encontrado em órgão
de reserva nutritiva, como raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata doce,
cará), caules do tipo tubérculo (batatinha), frutos e sementes. Constitui um
polímero de glicose (mais ou menos 1.400 unidades de glicose) com ligação
glicossídica.
O
amido constitui-se de dois tipos diferentes de polissacarídeos: a amilose com
cerca de 1.000 unidades de glicose numa longa cadeia não ramificada enrolada em
hélice e a amilopectina com cerca de 48 a 60 unidades de glicose dispostas em
cadeias mais curtas e ramificadas. Espiral helicoidal da amilose.
Glicogênio:
Polissacarídeo
de reserva nutritiva dos animais, o glicogênio é encontrado, principalmente,
nos músculos. Também é produto de reserva dos fungos. Constitui um polímero de
glicose (mais ou menos 30.000 resíduos de glicose) com ligação glicossídica e
várias ramificações.
Polissacarídeos
estruturais entram na formação de algumas estruturas do corpo dos seres vivos.
Os mais importantes são a celulose e a quitina.
Quitina:
É um
polissacarídeo que possui nitrogênio em suas unidades de acetilglicosamina.
Constitui o exoesqueleto dos artrópodes e é também encontrada na parede celular
dos fungos. A quitina é um polímero de acetilglicosamina com ligações β.
Observação: Existem outros tipos de
polissacarídeos denominados hetropolissacarídeos que originam, por hidrólise,
vários tipos diferentes de monossacarídeos. Como, por exemplo, o ácido
hialurônico, condroitinsulfato e a heparina.
Título : Respiração Celular I: Glicólise Conteúdo :
A
glicose é o principal substrato para as reações energéticas, sendo a glicólise
o principal processo de utilização energética da glicose, presente em todos os
seres vivos, desde a mais antiga e simples bactéria até o mais recente e
complexo organismo multicelular. A glicólise, entretanto, é um processo
essencialmente anaeróbico, com o metabolismo aeróbico produzindo quase vinte
vezes mais energia para os processos metabólicos intracelulares. Desta forma, o
Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória (Cadeia Transportadora de elétrons
acoplada a Fosforilação Oxidativa) correspondem à seqüência natural do
metabolismo da glicose e dos demais compostos energéticos (ácidos graxos e
aminoácidos). A glicólise, também conhecida como via de Ebden-Meyerhof, é a
primeira via metabólica da molécula de glicose e outras hexoses. Todos os seres
vivos (a exceção dos vírus) realizam, invariavelmente, a glicólise seja em condições
de aerobiose ou de anaerobiose, com as enzimas glicolíticas presentes no
citoplasma.
A
glicólise é um processo anaeróbio onde se observa a transformação de uma
molécula de glicose em duas moléculas de piruvato e em condições de aerobiose,
o metabolismo da glicose prossegue com as demais vias produtoras de energia
(ciclo de Krebs e cadeia respiratória), mas somente se a célula possuir
mitocôndrias funcionais, uma vez que esses processos são todos
intramitocondriais.
A
glicólise ocorre em uma seqüência enzimática de 10 reações, divididas em duas
fases: a primeira fase corresponde até a formação de duas moléculas de
gliceraldeído-3-fosfato e caracteriza-se como uma fase de gasto energético de 2
ATPs nas duas fosforilações; a segunda fase compreende desde as duas moléculas
de gliceraldeído-3-fosfato até as duas moléculas de piruvato. Tal fase
caracteriza-se pela produção energética de 4 ATPs em reações oxidativas
enzimáticas independentes de oxigênio, utilizando o NADH como transportador de
hidrogênios da reação de desidrogenação. O rendimento energético líquido final
do metabolismo anaeróbio da glicose, portanto é de somente 2 ATPs.
Em
condições de aerobiose, porém, o piruvato não é reduzido e sim oxidado nas
mitocôndrias pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase (também chamado de
piruvato-descarboxilase) havendo a formação de acetil-CoA e a liberação de uma
molécula de CO2 por cada piruvato oxidado. É formado, também, um
NADH na reação de desidrogenação, indo para a cadeia respiratória, uma vez que
já está dentro das mitocôndrias. É importante observar que, havendo a oxidação
do piruvato, o NADH (produzido na glicólise) que seria utilizado para sua
redução, é poupado, possibilitando que os elétrons por ele transportados
penetrem nas mitocôndrias e sejam convertidos em ATP (na cadeia respiratória).
A
glicose tem seis átomos de carbono e sua divisão em duas moléculas de piruvato,
cada uma com três átomos de carbono, ocorre em uma seqüência de 10 passos e os
cinco primeiros deles constituem a fase preparatória. Nestas reações a glicose
é inicialmente fosforilada no grupo hidroxila em C-6. A D-glicose -6-fosfato
assim formada é convertida em D-frutose-6-fosfato, a qual é novamente
fosforilada, desta vem em C-1, para liberar D-frutose-1,6-bifosfato. O ATP é o
doador de fosfato nas duas fosforilações.
A
seguir a frutose-1,6-bifosfato é quebrada para liberar duas moléculas com três
carbonos, a diidroxiacetona fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato; este é o passo
em que ocorre a "lysis" que dá o nome ao processo. A diidroxiacetona
fosfato é isomerizada em
uma Segunda molécula de gliceraldeído-3-fosfato, e com isso
termina a primeira fase da glicólise. Desta forma, duas moléculas de ATP
precisam ser investidas para ativar, ou iniciar, a molécula de glicose para a sua
quebra em duas partes com três carbonos; haverá, depois, um retorno positivo
para este investimento. Resumindo: na fase preparatória da glicólise a energia
do ATP é investida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários,
e as cadeias carbônicas de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em um
produto comum, o gliceraldeído-3-fosfato.
O
ganho energético provém da fase de pagamento da glicólise. Cada molécula de
gliceraldeído-3-fosfato é oxidada e fosforilada por fosfato inorgânico (não
pelo ATP) para formar 1,3-bifosfoglicerato. A liberação de energia ocorre
quando as duas moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são convertidas em duas
moléculas de piruvato. A maior parte dessa energia é conservada pela
fosforilação acoplada de quatro moléculas de ADP para ATP. O produto líquido
são duas moléculas de ATP por molécula de glicose empregada, uma vez que duas
moléculas de ATP são investidas na fase preparatória da glicólise. A energia
também é conservada na fase de pagamento na formação de duas moléculas de NADH
a cada molécula de glicose.
Nas reações seqüenciais da
glicólise três tipos de transformações químicas são particularmente notáveis:
1. Degradação do esqueleto carbônico da glicose para produzir piruvato; 2.
Fosforilação de ADP a ATP pelos compostos de fosfato de alta energia formados
durante a glicólise; e 3. A
transferência de átomos de hidrogênio ou elétrons para o NAD+, formando NADH. O
destino do produto, o piruvato, depende do tipo de célula e das circunstâncias
metabólicas.
A figura abaixo ilustra a processo:
Título : Respiração Celular II: Ciclo de Krebs Conteúdo :
O ciclo de Krebs, tricarboxílico ou
do ácido cítrico, corresponde a uma série de reações químicas que ocorrem na
vida da célula e seu metabolismo. Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs
(1900-1981). O ciclo é executado na matriz da mitocôndria dos eucariotes e no
citoplasma dos procariotes. Trata-se de uma parte do metabolismo dos organismos
aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular). O ciclo de Krebs é uma
rota anfibólica, ou seja, possui reações catabólicas e anabólicas, com a
finalidade de oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da
degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de
CO2.
Este ciclo inicia-se quando o
piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA (coenzima A)
por ação da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o
oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato
vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com
libertação de NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros
compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato.
Após o ciclo de krebs ocorre outro processo denominado fosforilação oxidativa.
O ciclo do ácido cítrico começa com
o Acetil-CoA, transferindo seu grupo acetila de dois carbonos ao composto
receptor oxaloacetato, de quatro carbonos, formando um composto de seis
carbonos, o citrato.
O citrato então passa por uma série
de transformações químicas, perdendo dois grupos carboxila na forma de CO2. Os
carbonos liberados na forma de CO2 são oriundos do oxaloacetato, e não
diretamente do Acetil-CoA. Os carbonos doados pelo Acetil-CoA se tornam parte do
oxaloacetato após o primeiro passo do ciclo do ácido cítrico. A transformação
dos carbonos doados pelo Acetil-CoA em CO2 requer vários passos no ciclo de
Krebs. No entanto, por causa do papel do ácido cítrico no anabolismo (síntese
de substâncias orgânicas), ele pode não ser perdido já que muitas substâncias
intermediárias do ciclo também são usadas como precursoras para a biosíntese em
outras moléculas. A maior parte da energia disponível graças ao processo
oxidativo do ciclo é transferida por elétrons altamente energéticos que reduzem
o NAD+, tranformando-o em
NADH. Para cada grupo acetila que entra no cliclo de Krebs,
três moléculas de NADH são produzidas (o equivalente a 2,5 ATPs). Elétrons
também são transferidos ao receptor Q, formando QH2. No final de cada ciclo, o
Oxoalocetato de quatro carbonos é regenerado, e o processo continua.
As principais etapas do ciclo de
Krebs:
1°: Oxalacetato(4 carbonos)
Citrato(6 carbonos)
O ácido acético proveniente das vias
de oxidaçao de glicídios, lipídios e proteínas, combinam-se com a coenzima a
formando o Acetil - CoA. A entrada deste composto no ciclo de Krebs ocorre pela
combinação do ácido acético com o oxalacetato presente na matriz mitocondrial.
Esta etapa resulta na formação do primeiro produto do ciclo de Krebs, o
citrato. O coenzima A, sai da reação como CoASH.
2°: Citrato (6 carbonos)
Isocitrato(6 carbonos)
O citrato sofre uma desidratação
originando o isocitrato. Esta etapa acontece para que a molécula de citrato
seja preparada para as reações de oxidação seguintes
3°: Isocitrato αcetoglutarato (5
carbonos)
Nesta reação há participaçao de NAD,
onde o isocitrato sofre uma descaborxilação e uma desidrogenação transformando
o NAD em NADH, liberando um CO2 e originando como produto o alfa-cetoglutarato
4°: αcetoglutarato Succinato (4
carbonos)
O α-cetoglutarato sofre uma
descarboxilação, liberando um CO2. Também ocorre uma desidrogenação com um NAD
originando um NADH, e o produto da reação acaba sendo o Succinato
5°: Succinato Succinil - CoA
O succinato combina-se imediatamente
com a coenzima A, originando um composto de potencial energético mais alto, o
succionil-Coa.
6°: Succinil-Coa Succinato
Nesta reação houve entrada de
GDP+Pi, e liberação de CoA-SH. O succinil-CoA libera grande quantidade de energia
quando perde a CoA, originando succinato. A energia liberada é aproveitada para
fazer a ligação do GDP com o Pi(fosfato inorgânico), formando o GTP, como o GTP
não é utilizado para realizar trabalho deve ser convertido em ATP, assim esta é
a única etapa do Ck que forma ATP.
7°: Succinato Fumarato
Nesta estapa entra FAD. O succinato
sofre oxidaçao através de uma desidrogenação originando fumarato e FADH2. O
FADH2 é formado apartir da redução do FAD.
8°: Fumarato Malato
O fumarato é hidratado formando
malato.
9°: Malato Oxalacetato
Nesta etapa entra NAD. O malato
sofre uma desidrogenacão originando NADH, a partir do NAD, e regenerando o
oxalacetato.
A influência do ciclo de Krebs no
processo da respiração celular começa com a glicólise, processo ocorrido no
citoplasma de uma célula, onde a glicose, obtida através dos alimentos
ingeridos, passa por uma série de dez reações químicas que culminam na formação
de duas moléculas de ácido pirúvico. É a partir desse ponto que começa a
participação do ciclo de Krebs na respiração propriamente dita.
O ciclo de Krebs ocorre dentro da
mitocôndria, logo as moléculas de ácido pirúvico têm que entrar nela. Esse
processo só ocorre quando há moléculas de oxigênio suficientes para cada
molécula de glicose; se há, na entrada do ácido pirúvico na mitocôndria faz com
que o oxigênio reaja com o ácido formando gás carbônico e libera os elétrons
dos átomos de hidrogênio presentes na fórmula da glicose. Esses elétrons são
transportados pelo NADH e o FADH, duas moléculas transportadoras. Os elétrons
então se responsabilizam pela união de mais um átomo de fósforo, com uma
molécula de adenosina difosfato(ADP) formando a adenosina trifosfato o famoso
ATP. Esta molécula de ATP então é que fornecerá a energia para a vida da célula
e o transporte ativo de substâncias pelo corpo.
Os compostos intermediários do ciclo
de Krebs podem ser utilizados como precursores em vias biossintéticas:
oxaloacetato e a-cetoglutarato vão formar respectivamente aspartato e
glutamato. A eventual retirada desses intermediários pode ser compensada por
reações que permitem restabelecer o seu nível. Entre essas reações, que são
chamadas de anapleróticas por serem reações de preenchimento, a mais importante
é a que leva à formação de oxaloacetato a partir do piruvato e que é catalisada
pela piruvato carboxilase. O oxaloacetato além de ser um intermediário do ciclo
de Krebs, participa também da gliconeogênese. A degradação de vários
aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, funcionando como reações
anapleróticas adicionais.
ítulo : Respiração Celular III: Fosforilação Oxidativa acoplada à Cadeira Transportadora de elétrons
Conteúdo :
A fosforilação oxidativa é uma via
metabólica que utiliza energia libertada pela oxidação de nutrientes de forma a
produzir trifosfato de adenosina (ATP). O processo refere-se à fosforilação do
ADP em ATP, utilizando para isso a energia libertada nas reações de
oxidação-redução.
Durante a fosforilação oxidativa,
existe transferência de elétrons de moléculas doadoras (moléculas redutoras) a
moléculas recebedoras (moléculas oxidantes), numa reação de oxido-redução. As
transferências de elétrons constituem estas reações de oxido-redução, que se
processam com libertação de energia, biologicamente aproveitável para a biossíntese
de ATP. Em eucariontes, tais reações redox são feitas por cinco complexos
principais de proteínas mitocondriais. Ao conjunto de complexos protéicos
envolvidos nestas reações, dá-se o nome de cadeia transportadora de elétrons.
A energia derivada do transporte de
elétrons é convertida numa força motriz proteônica e é principalmente utilizada
para bombear prótons para o exterior da matriz mitocondrial. Este processo é
denominado quimiosmose e origina energia potencial sob a forma de um gradiente
de pH (ou seja, uma concentração diferente de prótons dentro e fora da
mitocôndria) e de potencial elétrico através da membrana. A energia é utilizada
quando ocorre um fluxo de prótons a favor do gradiente de concentração através
da enzima ATP sintase (ATP sintetase).
Embora a fosforilação oxidativa seja
uma parte vital do metabolismo, é um processo que produz espécies reativas de
oxigênio tais como o superóxido e o peróxido de hidrogênio, que induzem a
propagação de radicais livres, danificando componentes celulares (por exemplo,
oxidando proteínas e lípidios de membrana) e contribuindo para processos de
envelhecimento celular e patologias. Existem também diversos venenos e
medicamentos que têm como alvo as enzimas desta via metabólica, inibindo sua
atividade.
Diversos processos bioquímicos
catabólicos, tais como a glicólise, o ciclo dos ácidos tricarboxílicos e a
beta-oxidação, produzem a coenzima NADH. Esta coenzima contém elétrons que
possuem um alto potencial de transferência (correspondente a um potencial de
elétrons muito negativo). Ou seja, ao acontecer a oxidação do NADH, é libertada
grande quantidade de energia. No entanto, a célula não liberta esta energia de
uma só vez, pois tal reação poderia ser incontrolável. Os elétrons são então
removidos do NADH e transferidos para o dioxigênio (O2) através de
uma série de passos catalisados por diferentes enzimas, em que cada passo
liberta uma pequena quantidade de energia. Este conjunto de enzimas, designados
complexos I, II, III e IV, constitui a cadeia transportadora de elétrons e se
encontra na membrana interna da mitocôndria. As enzimas neste sistema de
transporte de elétrons utilizam a energia libertada na oxidação do NADH para
bombear prótons através da membrana interna da mitocôndria. Isto gera o acúmulo
de prótons no espaço intermembrana, originando um gradiente eletroquímico
através da membrana. A energia armazenada sob este potencial é então utilizada
pela ATP sintase para produzir ATP.
ítulo : Metabolismo do Glicogênio: Glicogênese
e Glicogenólise Conteúdo :
GLICOGÊNESE
A glicogênese corresponde ao
processo de síntese de glicogênio no fígado e músculos, no qual moléculas de
glicose são adicionadas à cadeia do glicogênio pré-existente. Este processo é
ativado pela insulina em resposta aos altos níveis de glicose sangüínea. O
primeiro passo envolve a síntese de glicose-1-fosfato e UTP:
Glicose 1-fosfato + UTP + H2O
→ UDP-glicose + 2 Pi
Essa reação é catalisada pela
UDP-glicose pirofosfatase. Essa reação seria reversível se não fosse pela
rápida hidrólise exergônica (o que implica a necessidade de água) do
pirofosfato a ortofosfato (catalisada pela pirofosfatase).
Na segunda reação, UDP-glicose é
transferida ao grupo hidroxila da cadeia de glicogênio existente, formado uma
ligação glicosídica α-1,4. Essa reação é catalisada pela glicogênio sintetase.
Essa enzima só consegue promover essa adição se a cadeia contiver no mínimo
quatro unidades. Assim, a proteína glicogenina é utilizada como uma
"molécula primária".
A enzima glicogênio sintetase é
ativada pela fosfoproteína fosfatase A. Essa enzima é ativada pela insulina.
A glicogênese ocorre inteiramente no
citosol (citoplasma) e corresponde ao processo de síntese de glicogênio. Para
tanto, são necessários um substrato (UDP-glicose), e as enzimas glicogenina
(responsável pela síntese do iniciador), a glicogênio sintase (responsável pelo
alongamento da cadeia) e uma enzima ramificadora (a qual criará ramificações).
O primeiro passo envolve a síntese
do iniciador (o 1° UDP-glicose): GLICOGENINA + o 1° UDP-Glicose. A formação da
UDP glicose, que é o precursor do glicogênio, ocorre através da fosforilação da
glicose (às custas de ATP) formando glicose-1-fosfato, unido-se a uma UTP, e
quem faz este processo todo é a UDP glicose pirofosforilase. Essa reação é
irreversível. Glicose + UTP + ATP → UDP-glicose + Ppi + ADP.
Na segunda reação, a glicogênio
sintase entra em ação alongando entre 8 e 11 resíduos a cadeia de glicogênio.
Em seguida, ela se afasta, interrompendo a glicogênese. Essa enzima só consegue
promover essa adição se a cadeia contiver no mínimo quatro unidades (ligações
1-4). Assim, a proteína glicogenina é utilizada como uma "molécula
primária".
Por fim, a enzima ramificadora
acelera a síntese e a degradação do glicogênio e cria extremidades livres com
maior solubilidade (metabolização) e também cria novos sítios para alongação
(sintase) e degradação (fosforilase). Ela transfere blocos de 5 à 8 resíduos,
rompendo uma cadeia já formada, criando uma nova extremidade ligando o
carbono1-6.
Conteúdo :
VIA DAS PENTOSES-FOSFATO
A via das pentoses-fosfato, ou
simplesmente via das pentoses, é uma via alternativa de oxidação de
glicose-6-fosfato, que leva à produção de 4 compostos importantes, a
ribose-5-fosfato, NADPH, gliceraldeído-3-fosfato e a frutose-6-fosfato.
- A ribose-5-fosfato é a pentose
constituinte dos nucleotídeos, que vão compor os ácidos nucléicos (material
genético DNA e RNA), e de muitas coenzimas, como o ATP, NADH, FADH2 e coenzima
A.
- O NADPH atua como coenzima doadora
de hidrogênio em sínteses redutoras e em reações para proteção contra compostos
oxidantes.
- O gliceraldeído-3-fosfato e a
frutose-6-fosfato são moléculas intermediárias da via glicolítica (glicólise).
Na via das pentoses são produzidos
vários açúcares fosforilados, com um número variável de átomos de carbono. A
energia vinda da oxidação da glicose é armazenada sob a forma de NADPH e não de
ATP, como na glicólise.
A via das pentoses fosfato
compreende uma etapa inicial que é oxidativa, na qual a glicose-6-fosfato é
convertida a ribulose-5-fosfato e CO2 por duas oxidações
intercaladas por uma reação de hidrólise. Além disso, ocorre a conversão de
NADP a NADPH.
A etapa seguinte, que não é
oxidativa, vai transformar a ribulose-5-fosfato em ribose-5-fosfato pela ação
de uma isomerase. Esta pentose sofre em seguida conversões e gera açúcares
fosforilados com números variados de átomos de carbono. Todas as etapas
não-oxidativas são reversíveis, o que permite que haja interconversão entre os
diferentes açúcares.
Assim como a glicólise, a via das
pentoses também ocorre no citosol; elas estão relacionadas por intermediários
comuns que são a glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato e o
gliceraldeído-3-fosfato. Esse compartilhamento de intermediários e a
interconversibilidade permite que esta seja uma via de desvio da glicólise
(conhecido como shunt das pentoses), ao mesmo tempo que é uma integração
entre várias vias metabólicas.
Regulação da via
das pentoses
A atividade da via das pentoses vai
variar de acordo com tecido, sendo mais intensa em tecidos que ativam ácidos
graxos constantemente, como é o caso do fígado e do tecido adiposo. As duas
desidrogenases que participam da via convertem NADP a NADPH e vão ser inibidas
competitivamente por NADPH.
A utilização da glicose-6-fosfato
pela via das pentoses ou pela glicólise vai depender das relações ATP/ADP e
NADPH/NADP existentes nas células.
Quando a relação ATP/ADP é baixa, a
glicose vai ser degradada pela via glicolítica, produzindo ATP; não vai ocorrer
a síntese de ácidos graxos e a relação NADPH/NADP é alta, inibindo a via das
pentoses.
Mas se a relação ATP/ADP é alta, a
via glicolítica fica inibida e a síntese de ácidos graxos é favorecida,
consumindo NADPH e desinibindo as desidrogenases.
Portanto quando a carga energética
das células é alta, o consumo de glicose-6-fosfato pela via das pentoses é
favorecida.
A via das pentoses é ativa quando as
taxas glicêmicas são altas; os níveis altos de insulina resultantes acarretam,
no tecido adiposo, aumento da permeabilidade à glicose e, no fígado, intensa
síntese de glicocinase. Essas duas condições propiciam a síntese de ácidos
graxos.
Título : Metabolismo de lipídeos: Lipogênese e Lipólise Conteúdo :
Lipogênese
Processo que ocorre preferencialmente
no tecido adiposo, ocorrendo também no tecido hepático, e que consiste na
síntese de ácidos graxos e triglicerídeos, que serão utilizados como reserva
energética.
Em uma hiperglicemia a insulina ativa
as vias hipoglicemiantes que são a glicólise, glicogênese e via das pentoses.
No caso do excesso de ATP, tanto o ciclo de Krebs quanto a cadeia respiratória
são bloqueados causando o acúmulo de acetil-coA dentro da mitocôndria, então o
mesmo sai para o citoplasma na forma de citrato e através da enzima citrato
liase no citoplasma celular volta a ser acetil-coA. É agora que começa a
síntese de ácido graxo, uma via hipoglicemiante, citoplasmática e anaeróbica,
tendo como molécula precursora o acetil-coA, proveniente, por exemplo, do
metabolismo dos carboidratos. Esta via tem como hormônio ativador a insulina e
como inibitório o glucagón.
A principal enzima do processo é a
acetil-coA carboxilase, a qual atua com o auxílio da biotina (vitamina que
carrega o CO2 agindo em conjunto com a acetil-coA carboxilase na transformação
do acetil-coA em melanil-coA). Os ácidos graxos sintetizados se combinam por
esterificação com o glicerol, na finalidade de se produzirem triglicerídeos
armazenáveis.
No tecido hepático a síntese de
triglicerídeos ocorre por meio da enzima gliceroquinase que é abundante neste
tecido. No tecido hepático, as vias ativadas para a produção de gordura são:
-
via glicolítica
-
via das pentoses
-
síntese de ácido graxo
-
síntese de triglicerídeos
-
glicogênese
No tecido adiposo a síntese de
triglicerídeos não ocorre por meio da enzima gliceroquinase que não existe
neste tecido, então o glicerol fosfato é obtido através da fosfodiidroxicetona
(via glicolítica ou pentoses). No tecido adiposo, as vias ativadas para a
produção de gordura são:
-
via glicolítica
-
via das pentoses
-
via síntese de acido graxo
-
via síntese de triglicérides
Lipólise
Processo que ocorre no tecido adiposo
e que consiste na degradação da gordura, ou seja, das reservas energéticas
(triglicerídeos) para a produção de energia, onde o triacilglicerol deve ser
hidrolisado até ácidos graxos livres e glicerol que serão mobilizados e
lançados na corrente circulatória. Esta hidrólise ocorre no tecido adiposo por
ação da lipase hormônio sensível (LHS) (enzima que regula o processo), que como
o próprio nome diz é sensível a ação de hormônios, sendo esta inibida pela
insulina que dificulta a lipólise e sendo favorecida pela presença de glucagón
e adrenalina. Outros hormônios como GH, T3 e T4 também estimulam a LHS.
Os ácidos graxos livres no sangue se
associam a proteína albumina plasmática formando lipoproteína com destino a
tecidos consumidores como o músculo e o fígado, onde os graxos livres se
separam da albumina plasmática para entrar nas células e sofrerem a β-oxidação
(ciclo de Lynen).
O glicerol será degradado somente no
fígado, pois é onde se tem a enzima gliceroquinase. Dentro das células os
ácidos graxos livres deverão ser ativados através da enzima acil-coA sintetase
que transforma o ácido graxo em acil-coA (ácido graxo livre), para cada ácido
graxo ativado consome-se 1 ATP. O acil-coA (ácidos graxos livres) é
transportado do citoplasma para dentro da mitocôndria através da ação da
carnitina que é uma proteína transportadora. Na mitocôndria ocorrera o ciclo de
Lynen que gradativamente vai quebrando os ácidos graxos livres e liberando
acetil-coA que ativará o ciclo de Krebs para a produção de ATP.
Metabolismo dos Carboidratos
Metabolismo dos Carboidratos
Os carboidratos, as biomoléculas mais abundantes na natureza, são as
fontes universais de nutrientes para as células humanas. A glicose é o
carboidrato mais importante. Nas células, a glicose é degradada ou armazenada
por diferentes vias. A glicólise transforma a glicose em duas
moléculas de piruvato (ou lactato) posteriormente, degradado para a produção de
energia. O glicogênio, a forma de armazenamento da glicose nos mamíferos, é
sintetizado pela
glicogênese. As reações da glicogenólise desdobram
o glicogênio em glicose. É também possível sintetizar glicose a partir de
precursores não− carboidratos pelo mecanismo chamado gliconeogênese. A via das
pentoses− fosfatoconverte a glicose em ribose−5−fosfato (o
açúcar utilizado para a síntese dos nucleotídeos e ácidos nucléicos) e outros
tipos de monossacarídeos. O NADPH, um importante agenteredutor celular, é
também produzido por essa via.A síntese e o uso da glicose, o principal
combustível da maioria dos organismos, é o foco de discussão do metabolismo dos
carboidratos. Nos vertebrados, a glicose é transportada através do corpo pelo
sangue. Quando as reservas de energia celular estão baixas, a glicose é
degradada pela via glicolítica. As moléculas de glicose não necessárias para a
imediata produção de energia, são armazenadas como glicogênio no fígado e
músculo. Dependendo das
necessidades metabólicas da célula, a glicose pode também ser empregada
para sintetizar outros monossacarídeos, ácidos graxos e certos aminoácidos.
Digestão e absorção dos carboidratos
Os principais carboidratos da dieta são: o amido, a sacarose e a
lactose. O glicogênio, a maltose, a glicose livre e a frutose livre constituem
frações relativamente menores de carboidratos ingeridos. A absorção dos
carboidratos pelas células do intestino delgado é realizada após hidrólise dos
dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos em seus componentes
monossacarídeos. As quebras ocorrem seqüencialmente em diferentes segmentos do
trato gastrointestinal por reações enzimáticas:
1. α-Amilase salivar. A digestão do amido inicia durante a
mastigação pela ação α-amilase salivar (ptialina) que hidrolisa as
ligações glicosídicas α(1→4), com a liberação de maltose e
oligossacarídeos. Contudo, a α-amilase salivar não contribui significativamente
para a hidrólise dos polissacarídeos, devido ao breve contato entre a enzima e
o substrato. Ao atingir o estômago, a enzima é inativada pelo baixo pH
gástrico.
2. α-Amilase pancreática. O amido e o glicogênio são hidrolisados no
duodeno em presença da α-amilase pancreáticaque produz maltose como
produto principal e oligossacarídeos chamados dextrinas – contendo em média
oito unidades de glicose com uma ou mais ligações glicosídicas α(1→6). Certa
quantidade de isomaltose (dissacarídeo) também é formada.
3. Enzimas da superfície intestinal. A hidrólise final
da maltose e dextrina é realizada pela maltase e a dextrinase,presentes
na superfície das células epiteliais do intestino delgado. Outras
enzimas também atuam na superfície das células intestinais: a isomaltase, que
hidrolisa as ligações α(1→6) da isomaltose, a sacarase, que
hidrolisa as ligações α,β(1→2) da sacarose em glicose e frutose, a lactase que
fornece glicose e galactose pela hidrolise das ligações β(1→4) da lactose.
A captação de monossacarídeos do lúmen para a célula intestinal é
efetuada por dois mecanismos:
• Transporte passivo (difusão facilitada).O movimento
da glicose está “a favor” do gradiente de concentração (de um compartimento de
maior concentração de glicose para um compartimento de menor concentração). A
difusão facilitada é mediada por um sistema de transporte de
monossacarídeos do tipo Na+− independente. O
mecanismo tem alta especificidade para D−frutose.
• Transporte ativo. A glicose é captada do lúmen
para a célula epitelial do intestino por um co− transportador Na+−monossacarídeo (SGLT).
É um processo ativo indireto cujo mecanismo é envolve a (Na+−K+)−ATPase (bomba
de (Na+−K+), que remove o Na+ da célula, em troca de K+, com a hidrólise
concomitante de ATP (ver Capítulo 9: seção 9.4.D). O mecanismo
tem alta especificidade por D−glicose e D−galactose.
Após a absorção, a glicose no sangue aumenta e as células β das ilhotas
pancreáticas secretam insulina que estimula a captação de glicose
principalmente pelos tecidos adiposo e muscular. O fígado, o cérebro e os
eritrócitos, não necessitam de insulina para captação de glicose por suas
células (tecidos insulino−independentes). Outros hormônios e enzimas, além de
vários mecanismos de controle, são importantes na regulação da glicemia.
Digestão e absorção dos Lipídios:
Os lipídios da dieta são emulsificados no duodeno pela ação detergente dos sais biliares. Os sais biliares são moléculas anfipáticas sintetizadas pelo fígado a partir do colesterol e temporariamente armazenados na vesícula biliar e liberados no intestino delgado após a ingestão de gorduras. Os principais são o glicocolato de sódio e o taurocolato de sódio derivados dos ácidos glicocólico e taurocólico, respectivamente. A emulsificação é possível pela natureza anfipática dos sais biliares. A porção polar das moléculas de sais biliares, interage com a água, enquanto o grupo não-polar interage com os lipídeos hidrofóbicos. Desse modo, os lipídios são finamente dispersos no meio aquoso.
Três enzimas hidrolíticas são encontradas no suco pancreático secretado no duodeno: lipase−pancreática, colesterol−esterase e fosfolipase A2.
Os lipídios da dieta são emulsificados no duodeno pela ação detergente dos sais biliares. Os sais biliares são moléculas anfipáticas sintetizadas pelo fígado a partir do colesterol e temporariamente armazenados na vesícula biliar e liberados no intestino delgado após a ingestão de gorduras. Os principais são o glicocolato de sódio e o taurocolato de sódio derivados dos ácidos glicocólico e taurocólico, respectivamente. A emulsificação é possível pela natureza anfipática dos sais biliares. A porção polar das moléculas de sais biliares, interage com a água, enquanto o grupo não-polar interage com os lipídeos hidrofóbicos. Desse modo, os lipídios são finamente dispersos no meio aquoso.
Três enzimas hidrolíticas são encontradas no suco pancreático secretado no duodeno: lipase−pancreática, colesterol−esterase e fosfolipase A2.
Os ésteres de colesteril ingeridos na dieta são emulsificados pelos sais biliares e, então, hidrolisados pela colesterol−esterase a colesterol e ácidos graxos livres:
Éster de colesteril + H2O → colesterol-elastase→ Colesterol + ácidos graxos
Os produtos da lipólise são incorporados a miscelas mistas com sais biliares conjugados. As miscelas são os principais veículos no movimento dos ácidos graxos, monoacigliceróis e glicerol da luz para a superfície das células da mucosa intestinal onde ocorre a absorção. Na ausência de sais biliares, a absorção dos lipídeos é drasticamente reduzida com a presença excessiva de gorduras nas fezes (esteatorréia).
Na célula da mucosa intestinal, o destino dos ácidos graxos absorvidos é determinado pelo comprimento de suas cadeias carbonadas. Ácidos graxos de cadeia curta (2-10 átomos de carbono) são hidrossolúveis, sendo diretamente liberados para o sangue portal sem alterações e transportados ao fígado unidos à albumina. Os ácidos graxos de cadeia longa são convertidos novamente em triacilgliceróis e agrupados com o colesterol, fosfolipídeos e proteínas específicas (apolipoproteínas) que os tornam hidrossolúveis. Esses agregados lipoprotéicos são denominados quilomícrons e são liberados para os vasos linfáticos intestinais e a seguir para o sangue.
A
lipoproteína-lipase ligada à superfície endotelial dos capilares sangüíneos,
converte os triacilgliceróis dos quilomícrons em ácidos graxos e glicerol.
Esses compostos são captados por vários tecidos, principalmente, o adiposo e o
muscular. A lipoproteína-lipase é ativada por ligação a uma proteína componente
dos quilomícrons, a apoproteína C−II.
A concentração de ácidos graxos livres no organismo é baixa, pois suas moléculas são detergentes (formam micelas) e podem romper as membranas celulares. Após entrar nas células, provavelmente com o auxilia de proteínas, os ácidos graxos podem ser (1) oxidados para gerar energia, (2) armazenados como triacilgliceróis ou (3) usados para a síntese de membranas.
OBS: Muitos ácidos graxos são empregados pelo fígado e células musculares, especialmente no músculo cardíaco, que prefere utilizar ácidos graxos mesmo quando houver disponibilidade de carboidratos.
Absorção dos Ácidos Biliares
A absorção dos
lipídios dietéticos já terá sido tipicamente completada quando essas
substâncias alcançarem o jejuno médio, em contraste os ácidos biliares são
absorvidos essencialmente na parte terminal do íleo.
Lipólise
Mobilização dos triacilgliceróis
O tecido adiposo é formado principalmente por triacilgliceróis. Durante o jejum, exercício vigoroso e em resposta ao estresse, os triacilgliceróis são hidrolisados (quebram suas ligações éster) em ácidos graxos e glicerol pela ação da lipase hormônio-sensível (HSL).
Lipólise
Mobilização dos triacilgliceróis
O tecido adiposo é formado principalmente por triacilgliceróis. Durante o jejum, exercício vigoroso e em resposta ao estresse, os triacilgliceróis são hidrolisados (quebram suas ligações éster) em ácidos graxos e glicerol pela ação da lipase hormônio-sensível (HSL).
Os hormônios adrenalina e glucagon (secretados em resposta a baixos teores de glicemia) ativam a adenilil−ciclase na membrana plasmática dos adipócitos. A adenilil− ciclase transforma ATP em AMPc (AMP cíclico). A proteína− cinase dependente de AMPc, fosforila e, assim, ativa a lipase. Os triacilgliceróis são hidrolizados em ácidos graxos e glicerol. Elevados teores de glicose e de insulina exercem atividades opostas, acumulando triacilgliceróis no tecido adiposo.
No trato gastrointestinal, os lipídeos são emulsificados, digeridos por enzimas hidrolíticas e absorvidos pelas células da mucosa intestinal.
Em razão da pouca solubilidade em meio aquoso, os lipídeos se agregam em grandes complexos dificultando a hidrólise enzimática e a absorção intestinal. Esses obstáculos são contornados pelo emprego de agentes emulsificantes que aumentam a interface lipídio-água permitindo a ação das enzimas intestinais hidrossolúveis, também como a “solubilização” dos produtos de hidrólise.
Beta-oxidação (Oxidação dos ácidos graxos)
Os ácidos graxos são degradados por oxidação em uma seqüência repetitiva de reações que produzem moléculas de acetil−CoA e liberam energia. O mecanismo é conhecido como β –oxidação na qual os ácidos graxos são degradados pela remoção de unidades de dois carbonos (acetil−CoA).
Nas mitocôndrias, os ácidos graxos são degradados pela oxidação com a remoção sucessiva de fragmentos de dois carbonos na forma de acetil−CoA, posteriormente oxidada a CO2 no ciclo do ácido cítrico. Em cada ciclo da β−oxidação, forma-se um mol de acetil−CoA, um de FADH2 e um de NADH. No fígado, a energia liberada pela β-oxidação é empregada para dirigir a gliconeogênese.
Obs: Durante o jejum prolongado, a maioria dos tecidos é capaz de utilizar os ácidos graxos como fonte de energia. O tecido nervoso e os eritrócitos não empregam os ácidos graxos como combustíveis.
Produção de energia na oxidação dos ácidos graxos
Cada volta do ciclo de β−oxidação produz um NADH, um FADH2 e uma acetil−CoA. A oxidação do NADH e do FADH2 na cadeia mitocondrial transportadora de elétrons acoplada à fosforilação oxidativa, produz 2,5 e 1,5 ATP, respectivamente. Cada molécula de acetil−CoA proveniente da β−oxidação é metabolizada a CO2 e água no ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa, com a produção de 10 ATP. No entanto, na ativação do ácido graxo são consumidos dois equivalentes de ATP (um ATP é transformado em AMP + 2Pi).
A produção de ATP a
partir da β-oxidação do ácido palmítico pelo ciclo do ácido cítrico e da
fosforilação oxidativa é resumida na tabela abaixo.
Cetose (Formação de corpos cetônicos)
Cetose (Formação de corpos cetônicos)
Em certas condições metabólicas, tais como, jejum prolongado, inanição e diabete melito, ocorre aumento na velocidade da β−oxidação, tornando necessário reciclar o excesso de acetil−CoA e liberar a CoA livre para novas β−oxidações. No fígado, o grupo acetil da acetil−CoA é transformado em corpos cetônicos em processo chamado cetogênese. Os corpos cetônicos consistem de 2 moléculas unidas de acetil e são utilizados como combustível hidrossolúvel pelos tecidos extra−hepáticos.
Obs: A síntese de corpos cetônicos só ocorre no fígado e se dá a partir da β-oxidação.
Parte do acetoacetato é reduzido a β−hidroxibutirato pela enzima β−hidroxibutirato−desidrogenase NAD+−dependente ligada à membrana mitocondrial interna.
Em condições normais a formação de acetona é negligenciável, no entanto, em acúmulos patológicos de acetoacetato, a quantidade de acetona no sangue pode ser detectada no ar expirado pelo paciente.
A presença aumentada de corpos cetônicos no sangue e na urina acompanhado de odor de acetona no ar expirado, é denominada cetose. Essa condição ocorre quando a velocidade de produção de corpos cetônicos pelo fígado excede a capacidade de sua utilização pelos tecidos periféricos, resultando em acúmulo no sangue (cetonemia). Ao ultrapassar o limiar renal, essas substâncias aparecem na urina (cetonúria).
Obs: Os corpos cetônicos são os únicos lipídios que não necessitam ser carreados por uma proteína devido a serem hidrossolúveis.
A cetogênese ocorre em três reações:
1. Formação de acetoacetil−CoA.
A primeira reação na formação do acetoacetato é a condensação de duas moléculas de acetil−CoA para gerar acetoacetil−CoA, catalisada pela acetil−CoA−acetiltransferase.
2. Formação de HMG−CoA.
A acetoacetil−CoA é convertida a HMG−CoA por condensação com uma terceira molécula de acetil−CoA pela ação da hidroximetilglutaril− CoA−sintase.
3. Formação de acetoacetato e acetil−CoA.
A clivagem da HMG−CoA fornece o acetoacetato livre pela enzima hidroxi−metilglutaril−CoA−liase.
Em jejum prolongado e diabete melito, como conseqüência do direcionamento do oxaloacetato para a formação de glicose (gliconeogênese), ocorre limitação da operação do ciclo do ácido cítrico. Desse modo, a grande quantidade de acetil−CoA produzida pela β−oxidação dos ácidos graxos no fígado é canalizada para a síntese de corpos cetônicos. Quando a formação de corpos cetônicos atinge níveis acima da capacidade compensatória dos sistemas tampões fisiológicos, desenvolve-se cetoacidose.
Obs: O acetil é o 2º substrato mais utilizado (1º lugar- glicose) porque não necessita de proteínas para ser carreado (o acetil é hidrossolúvel).
Vários tecidos, mais notadamente o músculo cardíaco e esquelético, empregam corpos cetônicos para gerar energia. O cérebro aumenta consideravelmente a utilização de corpos cetônicos como fonte de energia durante o período de jejum prolongado e inanição, economizando a glicose e reduzindo a degradação da proteína muscular para a gliconeogênese.
O catabolismo dos corpos cetônicos ocorre da seguimte forma:
1. Nos tecidos periféricos, o β−hidroxibutirato é oxidado a acetoacetato.
2. A acetoacetato é então ativado pela ação de uma tioforase que emprega a succinil−CoA como fonte de CoA, formando acetoacetil−CoA.
3. Esta última sofre clivagem pela tiolase, produzindo duas moléculas de acetil−CoA que entram no ciclo do ácido cítrico.
Lipogênese
Biossíntese de ácidos graxos
Alguns ácidos graxos insaturados, tais como, o linolênico e linoléico, não são supridos pela dieta, sendo denominados ácidos graxos essenciais. Esses ácidos graxos são abundantes em peixes e óleos vegetais.
Os ácidos graxos são formados a partir de acetil−CoA proveniente de substratos lipogênicos (glicose da dieta, aminoácidos e etanol) A síntese ocorre principalmente no tecido adiposo, no fígado e nas glândulas mamárias de animais em lactação.
Inicialmente é formado o ácido palmítico (cadeia linear saturada com 16 átomos de carbono), a partir do qual outros ácidos graxos são derivados.
A biossíntese dos ácidos graxos é um processo que ocorre exclusivamente no citosol. Contudo, a acetil−CoA gerada nas mitocôndrias não se difunde espontaneamente para o citosol; em lugar disso, atravessa a membrana mitocondrial interna sob a forma de citrato, produzido a partir da condensação do oxaloacetato e acetil−CoA no ciclo do ácido cítrico. Em concentrações elevadas, o ATP inibe a enzima isocitrato−desidrogenase no ciclo do ácido cítrico, provocando o acúmulo de citrato na mitocôndria; o excesso difunde-se livremente para o citosol pela membrana mitocondrial interna por meio do carreador do tricarboxilato. No citosol, a acetil−CoA é regenerada, a partir do citrato pela ação da enzima ATP−citrato−liase.
Obs:Este processo também transfere o oxaloacetato da mitocôndria para o citosol.
Síntese dos ácidos graxos saturados, o ácido palmítico
O ácido palmítico é sintetizado a partir de uma molécula de acetil−CoA e sete moléculas de malonil−CoA. Esta última é produzida pela carboxilação do acetil−CoA. Inicialmente, o CO2 (como bicarbonato, HCO3−) é “ativado” por ligação covalente à biotina com a conversão do ATP em ADP + Pi em reação catalisada pela biotina−carboxilase.
A seguir, o grupo prostético carboxibiotina transfere o grupo carboxilato para o acetil−CoA para formar um composto de três carbonos, a malonil−CoA e regenerar a enzima.
A reação total,
catalisada pela acetil−CoA−carboxilase uma enzima composta de três enzimas
(proteína transportadora de biotina, biotina−carboxilase e a transcarboxilase)
em um único polipeptídeo multifuncional que requer biotina e Mn2+, é a etapa
limitante de velocidade na síntese de ácidos graxos nos mamíferos. A
acetil−CoA−carboxilase é uma enzima alostérica ativada pelo citrato e
isocitrato e inibida por acil−CoA de cadeia longa, como o palmitoil−CoA. A
biotina está ligada a um resíduo de lisina da enzima.
Obs: A malonil−CoA é o doador das unidades acetil de dois carbonos para a construção de ácidos graxos.
Síntese de triacilgliceróis
Os triacilgliceróis são sintetizados pela adição de acil-CoA graxo (biossintetizados ou supridos pela dieta) ao glicerol−3−fosfato ou à diidroxiacetona−fosfato. A síntese ocorre principalmente no fígado, intestino e tecido adiposo. O glicerol−3−fosfato é formado por duas vias: A partir da diidroxiacetona−fosfato gerada na glicólise ou formado a partir do glicerol pela ação da glicerol−cinase.
A diidroxiacetona−fosfato é transformada em glicerol−3−fosfato em reação catalisada pela glicerol−3−fosfato−desidrogenase.
No fígado, rim e intestino delgado ocorre a fosforilação do glicerol livre em presença de glicerol−cinase.
Os adipócitos são desprovidos de glicerol−cinase e obtém o glicerol−3−fosfato exclusivamente pela reação da glicerol−3−fosfato−desidrogenase. O glicerol livre obtido na hidrólise dos triacilgliceróis nos adipócitos não é utilizado no próprio tecido e sim, é levado ao fígado onde é transformado em glicerol−3−fosfato pela glicerol−cinase.
Obs: A malonil−CoA é o doador das unidades acetil de dois carbonos para a construção de ácidos graxos.
Síntese de triacilgliceróis
Os triacilgliceróis são sintetizados pela adição de acil-CoA graxo (biossintetizados ou supridos pela dieta) ao glicerol−3−fosfato ou à diidroxiacetona−fosfato. A síntese ocorre principalmente no fígado, intestino e tecido adiposo. O glicerol−3−fosfato é formado por duas vias: A partir da diidroxiacetona−fosfato gerada na glicólise ou formado a partir do glicerol pela ação da glicerol−cinase.
A diidroxiacetona−fosfato é transformada em glicerol−3−fosfato em reação catalisada pela glicerol−3−fosfato−desidrogenase.
No fígado, rim e intestino delgado ocorre a fosforilação do glicerol livre em presença de glicerol−cinase.
Os adipócitos são desprovidos de glicerol−cinase e obtém o glicerol−3−fosfato exclusivamente pela reação da glicerol−3−fosfato−desidrogenase. O glicerol livre obtido na hidrólise dos triacilgliceróis nos adipócitos não é utilizado no próprio tecido e sim, é levado ao fígado onde é transformado em glicerol−3−fosfato pela glicerol−cinase.
Os acil−CoA empregados na síntese dos triacilgliceróis são provenientes de ácidos graxos livres ativados pela ação das acil−CoA−sintetases:
Ácido graxo + CoA + ATP → acil−CoA + AMP + PPi
1. A primeira etapa na biossíntese dos triacilgliceróis é a acilação dos dois grupos hidroxila livres do glicerol−3−fosfato por duas moléculas de acil−CoA graxo para formar diacilglicerol−3−fosfato (fosfatidato ou ácido fosfatídico) em presença da glicerol−3−fosfato−aciltransferase.
2. A enzima fosfatidato−fosfatase converte o diacilglicerol−3−fosfato (fosfatidato) em 1,2−diacilglicerol. O fosfatidato e o 1,2−diacilglicerol são precursores de triacilgliceróis e de glicerofosfolipídeos.
3. Na etapa final da biossíntese de triacilgliceróis ocorre a acilação da posição sn−3 do 1,2−diacilglicerol por meio da diacilglicerol−aciltransferase.
Regulação do metabolismo Lipídico (controle entre a lipólise e a lipogênese)
Ativadores da lipólise
· Glucagon e a adrenalina (liberados quando as reservas energéticas estão baixas) estimulam a fosforilação de várias enzimas.
· Fosforilação da lipase hormônio-sensível presente nos adipócitos, ativa a hidrólise de triacilglicerol.
· A liberação de noradrenalina dos neurônios no sistema nervoso simpático e do hormônio do crescimento da hipófise também ativa a lipase hormônio−sensível.
Subseqüentemente, os ácidos graxos são liberados para o sangue.
Os hormônios também regulam a utilização dos ácidos graxos pelos tecidos. Por exemplo:
· A acetil−CoA−carboxilase é inibida pelo glucagon.
· Baixas concentrações de malonil−CoA, a síntese de ácidos graxos é reduzida. Como a malonil−CoA inibe a atividade da carnitina−acil−transferase I, os ácidos graxos podem ser transportados para a mitocôndria, onde são degradados para gerar energia.
Ativadores da lipogênese
· O efeito da insulina sobre o metabolismo dos ácidos graxos é oposta aos dos hormônios glucagon e adrenalina. A secreção de insulina em resposta a elevados níveis de glicose sangüínea estimula a lipogênese. A insulina induz a síntese de ácidos graxos pela fosforilação da acetil−CoA−carboxilase por um processo independente do mecanismo da proteína-cinase dependente de AMPc. A lipólise simultânea é evitada pela insulina por inibição da ativação da proteína-cinase mediada por AMPc. O processo provoca a desfosforilação (portanto, a inativação) da lipase hormônio-sensível.
Resumo do Metabolismo Lipídico
1. A acetil−CoA exerce papel central na maioria dos processos metabólicos relacionados aos lipídeos. Por exemplo, a acetil−CoA é usada na síntese dos ácidos graxos. Quando os ácidos graxos são degradados para gerar energia, o produto é a acetil−CoA.
2. Dependendo das necessidades energéticas, as novas moléculas de gordura são empregadas para a geração de energia ou são armazenadas nos adipócitos. Quando as reservas de energia do organismos estão baixas, as gorduras armazenadas são mobilizadas em processo denominado lipólise. Na lipólise, os triacilgliceróis são hidrolizados em ácidos graxos e glicerol. O glicerol é transportado para o fígado, onde pode ser usado na síntese de lipídeos ou glicose. A maior parte dos ácidos graxos são degradados para formar acetil−CoA na mitocôndria em processo denominado β−oxidação. A β−oxidação nos peroxissomos encurtam os ácidos graxos muito longos. Outras reações degradam ácidos graxos de cadeia ímpar e insaturados. Quando o produto de degradação dos ácidos graxos (acetil−CoA) está presente em excesso, são produzidos corpos cetônicos.
3. A síntese dos ácidos graxos inicia com a carboxilação da acetil−CoA para formar malonil−CoA. As demais reações da síntese dos ácidos graxos são realizadas pelo complexo ácido graxos sintase.
Metabolismo
dos lipídeos
Os
lipídeos tem como composição os triacilgliceróis em maior parte e os
glicerofosfolipídeos, ésteres de colesteril, colesterol e ácidos graxos livres
em menor parte. Quando ingeridos, eles são emulsificados e digeridos por
enzimas hidrolíticas no trato gastrointestinal e absorvidos pelas células da
mucosa intestinal.
Emulsificar os lipídeos facilita a interface
lipídio-água liberando a ação das enzimas intestinais hidrossolúveis devido ao
fato dos lipídeos serem pouco solúveis em meio aquoso. A emulsificação ocorre
no duodeno pela ação detergente dos sais biliares que são moléculas
anfipáticas, que apresentam uma região hidrofílica, sintetizadas no fígado
derivado do colesterol, armazenadas na vesícula biliar e liberadas no intestino
delgado após o consumo de lipídeos.
A degradação lipídica é realizada por enzimas
pancreáticas reguladas por hormônios, como a colecistoquinina agindo sobre a vesícula
biliar e o pâncreas facilitando a secreção da bile e de enzimas,
respectivamente.
A absorção lipídica ocorre quando as micelas
mistas (ácidos graxos livres, 2-acilgliceróis e colesterol livre) se juntam com
sais biliares, facilitando a travessia pela camada de água.
Já dentro das células intestinais, os ácidos
graxos são retransformados em triacilglicerol, dispostos em quilomicrons
(partículas poliproteicas), liberados nos vasos linfáticos e transportados até
os vasos maiores, podendo atingir os adipócitos, entre outros tecidos.
A produção de energia a partir dos ácidos graxos
começa pela hidrólise de triacilglicerol dos adipócitos, gerando ácidos graxos
e glicerol. O caminho do ácido graxo se da através da membrana celular do
adipócito, ligando-se à albumina no plasma, onde se espalham pelas células até
serem oxidados para gerar energia. Já o caminho do glicerol é o fígado, onde é
fosforilado para ser reutilizado.
O processo de oxidação de ácidos graxos é
conhecido como beta-oxidação. Nela ocorre o catabolismo de ácidos graxos
saturados produzindo acetil-CoA a partir da remoção sucessiva de dois carbonos
da extremidade carboxila da acil-CoA, para entrar no ciclo de Krebs. São quatro
reações que dão origem ao encurtamento da cadeia, uma oxidação que produz
FADH2, uma hidratação, uma outra oxidação gerando NADH e uma clivagem tiolítica
liberando a molécula de acetil-CoA.
Na beta-oxidação de um ácido graxo saturado com
número ímpar de átomos de carbono, são as mesmas etapas descritas
anteriormente, até os três carbonos finais, propionil-CoA.
#Referência Bibliográficas:
http://www.coladaweb.com/biologia/bioquimica/metabolismo-de-lipidios
http://www.ufpel.edu.br/iqg/db/Apresenta%E7%F5es_PPT/10%20Metabolismo%20de%20Lip%EDdios%20Gradua%E7%E3o%20PDF.pdf
http://pt.scribd.com/doc/24601356/Metabolismo-dos-lipideos-cap-10
http://graduacao.iqsc.usp.br/files/Metabolismo-de-lip%C3%ADdeos.pdf
Livro: Princípios de Bioquímica de
Lehninger - David L. Nelson & Michael – 5 Ed.
Figuras retiradas do site:
www. google.com.br sem modificações
Metabolismo
de Aminoácidos
As proteínas são macronutrientes importantes, pois fornecem os aminoácidos essenciais para diversas funções estruturais, de proteção, reguladoras e de transporte nos fluidos biológicos. As proteínas, diferentemente dos carboidratos e dos lipídios, possuem em sua composição o nitrogênio (16%) junto com enxofre e alguns minerais como fósforo, cobalto e ferro. As proteínas são formadas pelas combinações de 20 aminoácidos, sendo nove essenciais e onze não-essenciais. Quanto à sua origem, as proteínas podem ser exógenas (ingeridas pela dieta) ou endógenas (hidrólise das proteínas das células do organismo).
Metabolismo de Aminoácidos
Como a
maioria dos seres vivos não são capazes de armazenar aminoácidos ou proteínas,
quando as necessidades protéicas estão satisfeitas, o excesso de aminoácido
deve ser oxidado.
A
oxidação dos aminoácidos não é feita por uma via única, mas há um padrão a ser
seguido: primeiramente há a remoção do grupo amino e depois a oxidação da
cadeia carbônica. Nos mamíferos, o grupo amino se converte em uréia e as
cadeias carbônicas em compostos intermediários do metabolismo de carboidratos e
lipídios.
·
Remoção do grupo amino
do aminoácido
1) Transferência do grupo amino para o cetoglutarato, dando origem
ao glutamato, que pode seguir dois caminhos: uma transaminação ou uma
desaminação.
2) Transaminação: transferência do grupo
amino do glutamato para o oxaloacetato, dando origem ao aspartato.
3) Com a desaminação do glutamato há a liberação do
grupo amino como NH3 (amônia),
que posteriormente se converte em NH4+(íon amônio).
Conclusão: o grupo amino
da maioria dos aminoácidos resulta em dois compostos: NH4+ e aspartato, que são precursores
da uréia.
Síntese da uréia
A síntese começa na
matriz da mitocôndria, onde há a formação de carbamoil-fosfato a partir de
amônio e bicarbonato, consumindo duas moléculas de ATP. As reações a seguir
fazem parte do ciclo da uréia: na mitocôndria, o carbamoil- fosfato condensa-se
com ornitina, formando citrulina, que é transportada para o citossol, onde
reage com aspartato, dando origem ao arginino-succinato, que se decompõe em
arginina e fumarato. A arginina é hidrolizada e produz uréia e ornitina.
Um ser humano com uma
dieta equilibrada excreta cerca de 30g de uréia por dia.
·
Degradação da cadeia carbônica dos aminoácidos
As cadeias carbônicas são oxidadas por vias próprias, mas todas
se dirigem para a produção de alguns compostos como piruvato, acetil-CoA,
oxaloacetato, α cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato.
Os aminoácidos que
produzem piruvato ou intermediários do ciclo de Krebs são chamados
glicogênicos. Os aminoácidos que produzem corpos cetônicos são chamados
cetogênicos. Os aminoácidos que produzem tanto acetil-CoA quanto intermediários
do ciclo de Krebs são chamados glicocetogênicos.
Bibliografia:
Marzzoco, Anita
Bioquímica Básica/ Anita Marzzoco, Bayardo Baptista Torres. 3.ed.- Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007
http://www.ufpe.br/dbioq/portalbq04/metabolismo_de_aminoacidos.htm Acesso em 24/05/2011
http://www.daanvanalten.nl/quimica/module12/par01312cicloureia.html Acesso em 28/05/2011
http://www.depaginas.com.mx/fotosde_proteina.htm Acesso em 28/05/2011
METABOLISMO GERAL DOS AMINOÁCIDOS (1): DESTINO E
TRANSAMINAÇÃO
I – INTRODUÇÃO
Iniciaremos neste capítulo o estudo do catabolismo dos
aminoácidos, uma classe de biomoléculas que através da sua degradação
oxidativa, dá uma contribuição significativa para a liberação de energia
metabólica. O valor da fracção de energia metabólica obtida por oxidação dos
aminoácidos, originados quer de proteínas ingeridas, quer de proteínas dos
tecidos, varia muito com o tipo de organismo cosiderado e com a situação
metabólica em que ele se encontra. Assim, imediatamente após uma refeição, os
carnívoros podem obter da oxidação dos aminoácidos até 90% das suas
necessidades de energia. Os herbívoros apenas apenas obtêm dessa fonte, uma
pequena fracção das suas necessidades energéticas.
Figura: Fontes e
destinos dos aminoácidos
A)- Conjunto de aminoácidos:Os aminoácidos liberados pela hidrólise das proteínas da dieta ou das proteínas dos tecidos, misturam-se com outros aminoácidos livres distribuídos pelo organismo. Em conjunto, eles constituem o stock de aminoácidos (figura). Esse stock contém cerca de 100 gramas de aminoácidos e é pequeno em comparação com as proteínas corporais. Os destinos que um aminoácido pode seguir, uma vez dentro do nosso organismo estão representados na figura.
Nos animais, os aminoácidos podem ser degradados para obtenção
de energia em três circunstâncias metabólicas diferentes:
1. Durante
a síntese e degradação normais das proteínas celulares (renovação ou turnover
das proteínas)
2. Quando
em uma dieta rica em proteínas, a quantidade de aminoácidos ingeridos, é maior
que a quantidade necessária para a síntese de proteínas.
3. Durante
o jejum prolongado ou o diabetes melito, quando os carbohidratos estão
inacessíveis ou não são utilizados adequadamente, as proteínas
corporais são então hidrolizadas e os seus aminoácidos serão
empregues como combustível.
COMO
SE FAZ A TRANSFORMAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS EM ENERGIA UTILIZÁVEL PELO ORGANISMO?
–
Sempre que têm que ser degradados, os aminoácidos perdem os seus grupos amino e
os a-cetoácidos assim formados,
podem sofre oxidação até CO2 e H2O. Além disso, esses a-cetoácidos também chamados
de "esqueletos de carbono dos aminoácidos" podem ser convertidos em
glicose.
Todos os aminoácidos contêm um grupo amino. Assim, a via de
degradação de cada aminoácido inclui um passo chave no qual o grupo a-amino é separado do
esqueleto de carbono e desviado para uma via especializada para o seu
metabolismo. Trataremos primeiro do metabolismo do agrupamento amino e da
excreção do nitrogénio, depois estudaremos o destino dos esqueletos carbonados
derivados dos aminoácidos e, ao longo do caminho, veremos como as vias estão
conectadas.
II – DESTINO METABÓLICO DOS GRUPOS AMINO:
A maior parte do nitrogénio da dieta, é consumida na forma de
proteínas, perfazendo entre 70-100 gramas de proteínas por dia, na dieta média
de um habitante de países desenvolvidos (Estados Unidos por exemplo). As
proteínas são em geral grandes demais para serem absorvidas pelo intestino e
devem portanto ser hidrolizadas, produzindo aminoácidos que depois podem ser
absorvidos. As enzimas proteolíticas responsáveis pela degradação das
proteínas, são produzidas por três diferentes órgãos: o estômago, o pâncreas e
o intestino delgado (figura).
A digestão das proteínas começa no estômago, que secreta suco
gástrico, que é composto por ácido clorídrico e uma pró-enzima, o pepsinogénio.
Ácido clorídrico – A sua função consiste essencialmente me desnaturar as proteínas da dieta, para tornar mais fácil a acção das proteases.
Pepsina –É uma endopeptidase, secretada pelas células serosas do estômago, sob a forma de zimogênio inactivo (pró-enzima), o pepsinogênio. O pepsinogênio, pela acção do ácido clorídrico e por auto-catálise da própria molécula de pesina, converte-se na enzima activa a pepsina. A pepsina hidrolisa as proteínas da dieta, convertendo-as em polipeptídeos e alguns aminoácidos livres Depois do estômago, os polipeptídeos vão para ointestino delgado onde são clivados por um grupo de proteases pancreáticas, resultando em oligopeptídeos e aminoácidos. As principais enzimas proteolíticas do suco pancreático, são: Atripsina e a pepsina.
No intestino delgado existe uma enzima, produzida pelas células luminais do intestino, que é a aminopeptidase que cliva repetidamente o resíduo N-terminal dos oligopeptídeos, produzindo aminoácidos livres e peptídeos menores. Após esta última clivagem os aminoácidos e os dipeptídeos e são absorvidos pelas células intestinais, em cujo citoplasma os dipeptídeos são também hidrolizados, liberando aminoácidos. Os aminoácidos são então liberados para o sistema porta para serem metabolizados pelo fígado ou liberados para a circulação geral. No fígado, os aminoácidos que serão degradados, sofrem antes de mais a remoção do seu grupo a-amino, a que já fizemos referência anteriormente.
Ácido clorídrico – A sua função consiste essencialmente me desnaturar as proteínas da dieta, para tornar mais fácil a acção das proteases.
Pepsina –É uma endopeptidase, secretada pelas células serosas do estômago, sob a forma de zimogênio inactivo (pró-enzima), o pepsinogênio. O pepsinogênio, pela acção do ácido clorídrico e por auto-catálise da própria molécula de pesina, converte-se na enzima activa a pepsina. A pepsina hidrolisa as proteínas da dieta, convertendo-as em polipeptídeos e alguns aminoácidos livres Depois do estômago, os polipeptídeos vão para ointestino delgado onde são clivados por um grupo de proteases pancreáticas, resultando em oligopeptídeos e aminoácidos. As principais enzimas proteolíticas do suco pancreático, são: Atripsina e a pepsina.
No intestino delgado existe uma enzima, produzida pelas células luminais do intestino, que é a aminopeptidase que cliva repetidamente o resíduo N-terminal dos oligopeptídeos, produzindo aminoácidos livres e peptídeos menores. Após esta última clivagem os aminoácidos e os dipeptídeos e são absorvidos pelas células intestinais, em cujo citoplasma os dipeptídeos são também hidrolizados, liberando aminoácidos. Os aminoácidos são então liberados para o sistema porta para serem metabolizados pelo fígado ou liberados para a circulação geral. No fígado, os aminoácidos que serão degradados, sofrem antes de mais a remoção do seu grupo a-amino, a que já fizemos referência anteriormente.
II - REMOÇÃO DOS GRUPOS AMINO
Figura: Reacção de transaminação, catalisada pelas enzimas
aminotransferases. O objectivo dessa reacção, é produzir ácido glutâmico e
diversos alfa-cetoácidos.
A)- TRANSAMINAÇÃO: Sintese do ácido glutâmico a partir de vários aminoácidos.
Transaminação, tal como o nome indica, a transaminação é um processo de transferência de um grupo amino de uma maolécula para outra. Esta reacção é catalizada poer enzimas denominadas de aminotransferases.
A)- TRANSAMINAÇÃO: Sintese do ácido glutâmico a partir de vários aminoácidos.
Transaminação, tal como o nome indica, a transaminação é um processo de transferência de um grupo amino de uma maolécula para outra. Esta reacção é catalizada poer enzimas denominadas de aminotransferases.
O primeiro passo no catabolismo dos aminoácidos é a
transferência do seu grupo a-amino
para o a-cetoglutarato(figura),
um intermediário do ciclo de
Krebs. Os produtos dessa reacção, são um a-cetoácido resultante do aminoácido anterior, que
perde o seu gruo a-amino,
e o ácido glutâmico,
resultante do a-cetoglutarato
após receber o grupo a-amino.
O a-cetoglutarato,
desempenha um papel central no metabolismo dos aminoácidos, pois aceita grupos
amino de outros aminoácidos e se transforma em glutamato (ou ácido
glutâmico).Essa transferência de grupos amino de um esqueleto carbonado para outro, é catalizada por uma família de enzimas denominada de aminotrasferases (anteriormente denominadas de transaminases) e as reacções catalizadas por essas enzimas são denominadas de reacções de transaminação. Estas enzimas são encontradas no citoplasma de todas as células mas especialmente nas células do fígado, rins e músculo. Todos os aminoácidos, excepto a lisina e da treonina, perdem os seus grupos amina, por tansaminação.
glutâmico).Essa transferência de grupos amino de um esqueleto carbonado para outro, é catalizada por uma família de enzimas denominada de aminotrasferases (anteriormente denominadas de transaminases) e as reacções catalizadas por essas enzimas são denominadas de reacções de transaminação. Estas enzimas são encontradas no citoplasma de todas as células mas especialmente nas células do fígado, rins e músculo. Todos os aminoácidos, excepto a lisina e da treonina, perdem os seus grupos amina, por tansaminação.
Existem várias aminotransferases, sendo cada uma delas específica para um ou no
máximo uns poucos doadores de grupos amino. As aminotransferases são designadas
a partir do doador específico do grupo amino, pois o aceitador do mesmo grupo é
quase sempre o a-cetoglutarato.
As duas mais importantes reacções de transaminação, são catalizadas pelas
enzimas alanina-aminotransferase e aspartato-aminatransferase (figura).
1)- Alanina-aminotransferase
(ALT)
Também já foi chamada de glutamato:piruvato- transaminase(GPT), está presente em muitos tecidos. A enzima cataliza a transferência do grupo amino da alanina para o a-cetoglutarato, resultando na formação do piruvato (a-cetoácido derivado da alanina) e glutamato (aminoácido derivado do a-cetoglutarato). Durante o catabolismo dos aminoácidos, essa reacção é fácilmente reversível. No entanto, está quase sempre favorecida a formação do glutamato e desse modo o glutamato actua efetivamente como um colector de nitrogênio a partir da alanina.
Também já foi chamada de glutamato:piruvato- transaminase(GPT), está presente em muitos tecidos. A enzima cataliza a transferência do grupo amino da alanina para o a-cetoglutarato, resultando na formação do piruvato (a-cetoácido derivado da alanina) e glutamato (aminoácido derivado do a-cetoglutarato). Durante o catabolismo dos aminoácidos, essa reacção é fácilmente reversível. No entanto, está quase sempre favorecida a formação do glutamato e desse modo o glutamato actua efetivamente como um colector de nitrogênio a partir da alanina.
2)- Aspartato aminotransferase (AST)
Inicialmente denominada de glutamato:oxalacetato-transaminase (GOT), é uma excepção a regra de que as aminotransferases afunilam os grupos amino para formar glutamato. Durante o catabolismo dos aminoácidos, a AST transfere grupos amino do glutamato para o oxalacetato, formando aspartato, o qual é utilizado como fonte de nitrogênio no ciclo da ureia.
Figura: Interconversão cíclica do piridoxal-fosfato e
piridoxamina fosfato, durante a reacção da aspartato amino-transferase.
Mecanismo de acção das aminotransferases
Todas as aminotransferases requerem a coenzima piridoxal-fosfato (um derivado da vitamina B6), a qual está covalentemente ligada ao grupo Ɛ-amino de um resíduo específico de lisina no sítio activo da enzima. As aminotransferases atuam transferindo o grupo amino de um aminoácido para a porção piridoxal da coenzima, gerando piridoxamina-fosfato. A forma piridoxamina da coenzima reage então com o a-cetoácido para formar um aminoácido, ao mesmo tempo regenerando a forma aldeído original da coenzima. A figura mostra essas duas reacções, componentes da reacção catalizada pela aspartato-aminotransferase.
Equilíbrio das reacções de tansaminação
Para a maiorias das reacções de transaminação, a constante de
equilíbrio aproxima-se de 1 (um), permitindo que a reacção funcione em ambos os
sentidos, isto é, no sentido da formação de um alfa-cetoácido por
remoçao do grupo a-amino
de um determinado aminoácido, e no sentido da biossíntese de um
aminoácido por adição do um grupo a-amino
a um a-cetoácido
(o que acontece por exemplo quando o suprimento de aminoácidos a partir da
dieta não for adequado para satisfazer as necessidades de síntese das células).
Valor diagnóstico das
aminotransferases plasmáticas
As aminotransferases, são normalmente enzimas intracelulares, de modo que os baixos níveis observados no plasma, representam a liberação de conteúdos celulares durante a renovação celular normal. A presença de níveis plasmáticos elevados de aminotransferases indica lesão em células, ricas nessas enzimas. Por exemplo o trauma físico ou um processo patológico, podemcausar lise celular, resultando na liberação dessas enzimas para o sangue. Tanto a AST como a ALT, são de valor diagnóstico especial, quando aparecem elevadas no plasma e isso acontece acontece nas seguintes situações:
1- Doença hepática:
Os níveis de AST e ALT estão elevados em quase todas as doenças hepáticas mas estão especialmente elevadas nas doenças que causam necrose celular, como na hepatite viral, lesão tóxica e colapso circulatório prolongado. A ALT é mais específica do que a AST para as doenças hepáticas mas a AST é mais sensível, pois o fígado contém maior quantidade dessa enzima.
2- Doença não hepática:
As aminotransferases podem estar elevadas em doenças não hepáticas, como no infarto do miocárdio e doenças musculares. Essas doenças, no entanto, são em geral clínicamente distintas das doenças hepáticas.
As aminotransferases, são normalmente enzimas intracelulares, de modo que os baixos níveis observados no plasma, representam a liberação de conteúdos celulares durante a renovação celular normal. A presença de níveis plasmáticos elevados de aminotransferases indica lesão em células, ricas nessas enzimas. Por exemplo o trauma físico ou um processo patológico, podemcausar lise celular, resultando na liberação dessas enzimas para o sangue. Tanto a AST como a ALT, são de valor diagnóstico especial, quando aparecem elevadas no plasma e isso acontece acontece nas seguintes situações:
1- Doença hepática:
Os níveis de AST e ALT estão elevados em quase todas as doenças hepáticas mas estão especialmente elevadas nas doenças que causam necrose celular, como na hepatite viral, lesão tóxica e colapso circulatório prolongado. A ALT é mais específica do que a AST para as doenças hepáticas mas a AST é mais sensível, pois o fígado contém maior quantidade dessa enzima.
2- Doença não hepática:
As aminotransferases podem estar elevadas em doenças não hepáticas, como no infarto do miocárdio e doenças musculares. Essas doenças, no entanto, são em geral clínicamente distintas das doenças hepáticas.
B)- DESAMINAÇÃO: a glutamato desidrogenase.
A desaminação oxidativa consiste na remoção do grupo amino de um aminoácido, sob a forma de amônia livre. Esta reacção é catalizada pela enzima glutamato desidrogenase e ocorre principalmente no fígado e no rim. As reacções de desaminação fornecem alfa-cetoácidos que podem entrar nas vias centrais do metabolismo energético, e amónia que serve para a sintese da ureia Ver figura).
Figura:
Reacção de desaminação oxidativa: Formação do alfa-cetoglutarato e amónia
livre, a partir do glutamato.
A glutamato desidrogenase:
Como descrito anteriormente, os grupos amino da maioria dos aminoácidos são no fim transferidos para o alfa–cetoglutarato, para a sínstese do glutamato, por meio da transaminação. O glutamato é especial porque é o único aminoácido que sofre rápida desaminação oxidativa – uma reacção catalisada pela enzima glutamato desidrogenase (ver figura).
Portanto,
a acção da transaminação, resulta na coleta de grupos amino de outros
aminoácidos que são inseridos no a-cetoglutarato,
produzindo glutamato). A reacção de desaminação oxidativa subsequente desse
glutamato, regenera o a-cetoglutarato
e fornece uma via pela qual os grupos amino da maioria dos aminoácidos podem
ser liberados como amónia (figura).
A glutamato desidrogenase, tem as seguintes características:
1- Coenzimas:
A glutamato desidrogenase pode utilizar tanto o NAD+ como o NADP+ como coenzima. O NAD+ é utilizado na reacção de desaminação oxidativa, enquanto que o NDP+ é utilizado na aminação redutora, isto é, no ganho de amónia com redução do esqueleto carbonado, para formar glutamato.
2- Sentido da reacção:
O sentido da reacção depende das concentrações relativas do glutamato, a-cetoglutarato e amónia e da razão das coenzimas oxidadas e reduzidas. Por exemplo, após a ingestão de uma refeição contendo proteínas os níveis de glutamato no fígado são elevados e a reacção ocorre no sentido de degradação de aminoácidos e da formação de amónia. Esta reacção também pode ser utilizada para sintetizar aminoácidos a partir de a-cetoácidos correspondentes
1- Coenzimas:
A glutamato desidrogenase pode utilizar tanto o NAD+ como o NADP+ como coenzima. O NAD+ é utilizado na reacção de desaminação oxidativa, enquanto que o NDP+ é utilizado na aminação redutora, isto é, no ganho de amónia com redução do esqueleto carbonado, para formar glutamato.
2- Sentido da reacção:
O sentido da reacção depende das concentrações relativas do glutamato, a-cetoglutarato e amónia e da razão das coenzimas oxidadas e reduzidas. Por exemplo, após a ingestão de uma refeição contendo proteínas os níveis de glutamato no fígado são elevados e a reacção ocorre no sentido de degradação de aminoácidos e da formação de amónia. Esta reacção também pode ser utilizada para sintetizar aminoácidos a partir de a-cetoácidos correspondentes
Podemos definir metabolismo como sendo o
conjunto das atividades metabólicas da célula relacionadas com a transformação
de energia. A fotossíntese e a respiração são os processos mais importantes de
transformação de energia dos seres vivos, mas afermentação e a quimiossíntese também são processos celulares de
transformação de energia importantes para alguns seres vivos.
Todos os seres vivos gastam
energia para manterem suas diversas atividades celulares e a fonte de energia
mais importante para os seres vivos é a luz solar. Luz solar, água e gás
carbônico são os ingredientes necessários para os seres clorofilados realizarem
a fotossíntese e produzirem moléculas orgânicas, como a glicose. Esses seres
chamados de autótrofos(seres que
produzem o próprio alimento) servem de alimento a diversos seres heterótrofos (seres que não são capazes de produzir
o próprio alimento). Quando se alimentam dos seres autótrofos, os seres heterótrofos
introduzem em seus corpos a matéria orgânica que será degradada dentro das
células, liberando a energia necessária para a execução das funções vitais.
Essa cadeia formada entre os
seres vivos pode ser facilmente observada na natureza. Os vegetais servem de
alimento para os animais herbívoros, que servem de alimentos para animais
carnívoros. Nessa sequência chamada de cadeia alimentar ocorre a transferência de matéria e de
energia para os seres vivos, pois como diz a primeira lei física da termodinâmica:
“nos processos físicos e químicos, a energia pode ser ganha ou perdida,
transferindo-se de um sistema para outro, mas não pode ser criada nem
destruída”.
Geralmente, as reações
metabólicas são classificadas em dois tipos, as reações
de síntese e asreações de degradação.
Nas reações
de síntese, moléculas
mais simples são unidas formando outras moléculas de maior complexidade, como
ocorre com a união de aminoácidos para formarem as proteínas. Já nas reações
de degradação ocorre
o contrário, as moléculas mais complexas são quebradas transformando-se em
moléculas mais simples, como ocorre na quebra do glicogênio em glicose.
Todas as reações de síntese,
por meio das quais os organismos vivos constroem as complexas moléculas
orgânicas que formam o seu corpo, são chamadas de anabolismo e as reações de degradação de moléculas
constituem o catabolismo. Dessa forma, podemos concluir
que é através de reaçõesanabólicas que o ser vivo constrói seu corpo e é
através de reações catabólicas que os seres vivos conseguem a
matéria–prima e a energia necessárias à vida.
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