Tópico 6 – Metabolismo, temperatura, sistema endócri no

e ritmos biológicos

MetabolismoMetabolismo

Profa. Dra. Livia M. A. Tenuta

•• VisãoVisão geralgeral dodo catabolismocatabolismo

•• VisãoVisão geralgeral dodo anabolismoanabolismo

•• RegulaçãoRegulação dasdas principaisprincipais viasvias metabólicasmetabólicas

Tópicos a serem abordadosTópicos a serem abordados

•• PapelPapel centralcentral dodo fígadofígado nono metabolismometabolismo dede

carboidratos,carboidratos, lipídeoslipídeos ee proteínasproteínas

•• PerfisPerfis metabólicosmetabólicos dosdos principaisprincipais órgãos/tecidosórgãos/tecidos

•• RegulaçãoRegulação hormonalhormonal dodo metabolismometabolismo

ADP + HPOADP + HPO4422--

NADNAD++

ATPATPNADHNADH

Nutrientes ricos em Nutrientes ricos em energia energia

CarboidratosCarboidratosLipídeosLipídeosProteínasProteínas

CatabolismoCatabolismoProdutos finais Produtos finais

COCO22HH22OONHNH33

ENERGIA ENERGIA

(estágio de jejum ou pós-absortivo)

NADNAD++

NADPNADP++

FADFAD

NADHNADHNADPHNADPHFADHFADH22

Macromoléculas Macromoléculas celularescelularesProteínasProteínas

PolissacarídeosPolissacarídeosLipídeosLipídeos

Ácidos nucléicosÁcidos nucléicos

AnabolismoAnabolismo

Moléculas Moléculas precursoras precursoras AminoácidosAminoácidosCarboidratosCarboidratosÁcidos graxosÁcidos graxos

Bases nitrogenadasBases nitrogenadas

ENERGIA ENERGIA QUÍMICAQUÍMICA

(estágio de alimentação ou absortivo)

Visão integrada do Visão integrada do catabolismocatabolismoEtapasEtapas

TriacilgliceróisTriacilgliceróis PolissacarídeosPolissacarídeos ProteínasProteínas

ATPATP

Ácido Ácido

Ác. Ác. graxosgraxos+ glicerol+ glicerol HexosesHexoses AminoácidosAminoácidos

AlaAlaSerSerCysCysGlyGlyTrpTrp

LeuLeuIleIleTrpTrpLysLysPhePhe

GluGluHysHysGlnGlnProProArgArg

AsnAsnAspAsp

NADHNADH

11

22

TransformaçõesTransformações

Ácido Ácido pirúvicopirúvico

TrpTrpThrThr

PhePheTyrTyr

ArgArgFADHFADH22

AcetilAcetil--CoACoACOCO22

NADHNADH

Ciclo dos Ciclo dos ácidos ácidos

tricarboxílicostricarboxílicos“Krebs”“Krebs”

COCO22

COCO22

NADHNADHFADHFADH22

ATPATP

NADHNADH

αααααααα--cetoceto--glutáricoglutárico

OAAOAA22

33

Visão integrada do Visão integrada do anabolismoanabolismoHexosesHexoses

Ácido Ácido pirúvicopirúvico

TriacilglicerolTriacilglicerol

EicosanóidesEicosanóides

AcetilAcetil --CoACoA

COCO22

Ácidos Ácidos graxosgraxos

FosfolipídeosFosfolipídeos

HormôniosHormônios

Ser, Gly, Cys

Ala

AcetilAcetil --CoACoA Isopentenil PPiIsopentenil PPi ColesterolColesterol

Vitamina KVitamina K

Ácidos Ácidos biliaresbiliares

MalatoMalato

CitratoCitrato

αααααααα--cetoglutaratocetoglutarato

SuccinatoSuccinato

FumaratoFumarato

OxaloacetatoOxaloacetato

COCO22

COCO22

aspartatoaspartato glutamatoglutamato

AsnAsnPro, Gln, ArgPro, Gln, Arg

Regulação das principais Regulação das principais vias metabólicasvias metabólicasvias metabólicasvias metabólicas

Fosfofrutoquinase 1Fosfofrutoquinase 1Frutose 1,6 bifosfatoFrutose 1,6 bifosfato

++ADPADP

Frutose 6Frutose 6--fosfatofosfato++

ATPATP-

Glicólise

ATP, citratoATP, citrato

+ATPATP

AMP, ADP, AMP, ADP, frutose 2,6 frutose 2,6 bifosfatobifosfato

+

Fosfofrutoquinase 1

Sítio de regulaçãoalostéricaSítio

catalítico

Frutose 1,6 bifosfatoADP

Frutose 1,6 Frutose 1,6 bifosfatasebifosfatase

Frutose 1,6 bifosfato + HFrutose 1,6 bifosfato + H 22OO Frutose 6Frutose 6 --fosfato + Pifosfato + Pi

-

Gliconeogênese

Frutose 1,6 bifosfato + HFrutose 1,6 bifosfato + H 22OO Frutose 6Frutose 6 --fosfato + Pifosfato + Pi

- AMP, frutose 2,6 bifosfatoAMP, frutose 2,6 bifosfato

+ citratocitrato

GlicoseGlicose

OxaloacetatoOxaloacetato

GliconeogêneseGliconeogênese

COCO

Gliconeogênese

Ácido pirúvicoÁcido pirúvico

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Acetil CoAcetil Co--AA

EnergiaEnergia

COCO22

Ciclo de Krebs e

fosforilação oxidativa

GlicoseGlicose

OxaloacetatoOxaloacetato

GliconeogêneseGliconeogênese

Complexo da piruvato Complexo da piruvato

Ácido pirúvicoÁcido pirúvico

-ATP, NADH,ATP, NADH,

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Acetil CoAcetil Co--AA

EnergiaEnergia

Complexo da piruvato Complexo da piruvato desidrogenasedesidrogenase-ATP, NADH,ATP, NADH,

ácidos graxosácidos graxos

GlicoseGlicose

OxaloacetatoOxaloacetato

GliconeogêneseGliconeogênese

Complexo da piruvato Complexo da piruvato

Ácido pirúvicoÁcido pirúvico

-

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Acetil CoAcetil Co--AA

EnergiaEnergia

Complexo da piruvato Complexo da piruvato desidrogenasedesidrogenase-

GlicoseGlicose

OxaloacetatoOxaloacetato

GliconeogêneseGliconeogênese

- Complexo da piruvato Complexo da piruvato

Piruvato Piruvato carboxilasecarboxilase+

Ácido pirúvicoÁcido pirúvico

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Acetil CoAcetil Co--AA

EnergiaEnergia

- Complexo da piruvato Complexo da piruvato desidrogenasedesidrogenase

AcetilAcetil --CoA CoA

CitratoCitrato

Biossíntese de ácidos graxos

Acetil CoAcetil Co--AA

Citrato Citrato liaseliase

AcetilAcetil --CoA CoA carboxilasecarboxilase

Malonil CoMalonil Co--AA

PalmitoilPalmitoil--CoACoA

AcetilAcetil --CoA CoA

CitratoCitrato

-

Biossíntese de ácidos graxos

+Acetil CoAcetil Co--AA

Citrato Citrato liaseliase

AcetilAcetil --CoA CoA carboxilasecarboxilase

Malonil CoMalonil Co--AA

PalmitoilPalmitoil--CoACoA

-+

Aminoácido produzidoAminoácido produzido

Biossíntese de aminoácidos

Inibidor alostérico da Inibidor alostérico da primeira reação da primeira reação da

seqüência de sínteseseqüência de síntese

Destino das biomoléculas absorvidas

pela alimentação

1. Energia1. Energia

2. Síntese

3. Armazenamento

FígadoFígado

CarboidratosCarboidratos

AminoácidosAminoácidos

LipídeosLipídeos

CarboidratosCarboidratos

armazenamento

energia

síntese

Ácidos graxosÁcidos graxos

armazenamento

energia

síntese

AminoácidosAminoácidos

armazenamento

energia

síntesesíntese

•• BombeamentoBombeamento dede íonsíons parapara produzirproduzir sinaissinais elétricos,elétricos,

àsàs custascustas dede ATPATP

•• GLICOSE!!!GLICOSE!!!

CérebroCérebro

•• [Glicose][Glicose] nono plasmaplasma:: 8080 mg/mg/100100 mLmL ((44,,55 mM)mM)

•• ÁcidosÁcidos graxosgraxos ligadosligados àà albuminaalbumina plasmáticaplasmática nãonão

cruzamcruzam aa barreirabarreira hematohemato--encefálicaencefálica

•• DuranteDurante jejumjejum prolongadoprolongado:: corposcorpos cetônicoscetônicos sãosão

utilizadosutilizados comocomo energiaenergia

Efeitos fisiológicos de baixas

concentrações de glicose no sangue

Sinais neurológicos sutis; fomeLiberação de glucagon, adrenalina, cortisolSuor, tremor

LetargiaConvulsões, coma

Dano cerebral permanente (se prolongado)Morte

H3C – C – CH2 – COO-

O

Acetoacetato

Succinil CoACoA

H3C – C – CH2 – COO-

O

D-β-hidroxibutirato

OH

D-β-hidroxibutirato desidrogenaseNAD+

NADH + H+

Succinato

CoA transferase

H3C – C – CH2 – C – S – CoA

O

Acetoacetil CoA

O

CoATiolase

H3C – C – S – CoA

O

2 Acetil CoA H3C – C – S – CoA

O

+

•• CorposCorpos cetônicos,cetônicos, ácidosácidos graxos,graxos, glicoseglicose

Músculo esqueléticoMúsculo esquelético

Início da atividade física: degradação do glicogênio

Ciclo de Cori

Degradação do glicogênio

Fosfocreatina - creatina

Degradação do glicogênio

Fosfocreatina - creatina

C NH2+ATP +

NH2

CH3 – NCreatina quinase

C NH2+ + ADP

N – H

CH3 – N

-O – P O

O-

CH2

COO-

Creatina

COO-

Fosfocreatina

CH2

Fosfocreatina pode rapidamente regenerar ATP

Degradação do glicogênio

Fosfocreatina - creatina

Atividade física prolongada: ATP

Degradação do glicogênio

Fosfocreatina - creatina

Atividade física prolongada: ATP

proveniente da oxidação de ácidos

graxos

proveniente da oxidação de ácidos

graxos

Músculo cardíaco

Adipócitos humanos: praticamente todo o volume dest as células é tomado por gotículas de gordura

Tecido adiposo – armazena e libera gorduras (combustí vel)

Disponibilidade de combustíveis químicos Disponibilidade de combustíveis químicos de acordo com o peso do indivíduode acordo com o peso do indivíduo

Tipo de combustívelTipo de combustível Peso (kg)Peso (kg)

Homem com 70 kg:Homem com 70 kg:

Triacilgliceróis (tecido adiposo)Triacilgliceróis (tecido adiposo) 1515

Proteínas (principalmente músculo)Proteínas (principalmente músculo) 66Proteínas (principalmente músculo)Proteínas (principalmente músculo) 66

Glicogênio (músculo, fígado)Glicogênio (músculo, fígado) 0,2250,225

Homem com 140 kg:Homem com 140 kg:

Triacilgliceróis (tecido adiposo)Triacilgliceróis (tecido adiposo) 8080

Proteínas (principalmente músculo)Proteínas (principalmente músculo) 88

Glicogênio (músculo, fígado)Glicogênio (músculo, fígado) 0,230,23

Regulação do metabolismo de Regulação do metabolismo de combustíveis químicoscombustíveis químicos

Mud

ança

rel

ativ

a

Horas de jejum

Mud

ança

rel

ativ

a

Glicose sanguínea

•• InsulinaInsulina::

–– excessoexcesso dede glicoseglicose nono sanguesangue

–– objetivoobjetivo :: diminuirdiminuir glicoseglicose sanguíneasanguínea

Regulação hormonal do metabolismo Regulação hormonal do metabolismo de combustíveis químicosde combustíveis químicos

–– objetivoobjetivo :: diminuirdiminuir glicoseglicose sanguíneasanguínea

•• GlucagonGlucagon::

–– quedaqueda dada glicemiaglicemia

–– objetivoobjetivo:: aumentaraumentar glicoseglicose sanguíneasanguínea

GlucagonGlucagon

Efeitos metabólicos

degradação do glicogênio

Alvo primário: FÍGADO

glicogênio fosforilase

Fígado

Glicogênio fosforilase:

Forma ativa = “a”

Forma menos ativa = “b”

Fosforilase a

2 glicoses

[glicose]

Fosforilase b

Fosforilase afosfatase 2 Pi

[glicose]Fosforilase b

quinase Glucagon

ativa

GlucagonGlucagon

Efeitos metabólicos

degradação do glicogênio

síntese de glicogênio

Alvo primário: FÍGADO

glicogênio fosforilase

glicogênio sintase

gliconeogênese

glicólise

mobilização de ácidos graxos (tecido adiposo)

fosfofrutoquinase 1

frutose 1,6 bifosfatase; piruvato quinase

triacilglicerol lipase

InsulinaInsulina

Efeitos metabólicos

incorporação de glicose (músculo e fígado)

síntese de glicogênio (fígado e músculo)

Alvos:

MÚSCULO, FÍGADO, TEC. ADIPOSO

síntese de glicogênio (fígado e músculo)

Fígado

Glicogênio sintase:

Forma ativa = “a”

Forma menos ativa = “b” Glicogênio sintase a

CH2OH

CH2OH

Proteína quinaseFosfoproteína

Glicogênio sintase b

CH2O - P

CH2O - P

Proteína quinaseFosfoproteína fosfatase

Insulina

InsulinaInsulina

Efeitos metabólicos

incorporação de glicose (músculo e fígado)

síntese de glicogênio (fígado e músculo)

Alvos:

MÚSCULO, FÍGADO, TEC. ADIPOSO

síntese de glicogênio (fígado e músculo)

síntese de ácidos graxos (fígado)

degradação do glicogênio (fígado e músculo)

glicólise, produção de acetil-CoA (fígado e músculo)

síntese de triacilgliceróis (tecido adiposo)

• Lehninger, A.L.; Nelson, D.L.; Cox, M.M. Princípios de

Bioquímica. 2.ed. São Paulo, Sarvier, 2000

• Murray, R.K.; Granner, D.K.; Mayes, P.A.; Rodwell, V.W.

Bibliografia utilizadaBibliografia utilizada

• Murray, R.K.; Granner, D.K.; Mayes, P.A.; Rodwell, V.W.

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• Silverthorn, D.U. Fisiologia Humana: uma abordagem

integrada. 2.ed. Barueri, Manole, 2003

• Stryer, L. Biochemistry . 4.ed. Nova Iorque, W.H. Freeman

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