Revisão Controle do Metabolismo - ppt carregar
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Apresentação em tema: "Revisão Controle do Metabolismo"— Transcrição da apresentação:
1 Revisão Controle do Metabolismo
Odonto 2013 – Prova 2 QBQ0204
2 O que é Metabolismo? Para manterem-se vivos e desempenharem suas funcoes biologicas os seres necesssitam continuamente de energia. Alguns organismo sao chamados de fototróficos (energia oriunda da luz solar) e os quimiotróficos (oxidação de compostos orgânicos oriundos do meio ambiente). As substâncias oxidáveis utilizadas pelos seres vivos estão presentes nos alimentos sob a forma de carboidratos, lipidios e proteinas. Ha tb reservas endogenas de carboidratos e lipidios que sao oxidadas nos interlavos entre as refeicoes. Todo o processo de obtencao, armazenamento e utilizacao da energia, e a transformacao de precursores conseguidos do meio em compostos caracteristicos de cada organismo, e efetuado por uma intrincada rede de milhares de reacoes quimicas e constitui o metabolismo. As reacoes que compoem o metabolismo organizam-se em vias metabólicas, que sao sequencias definidas de reacoes enzimaticas especificas. As vias metabolicas funcuinam de modo inter-relacionado e extremamente coordenado.
3 Os nutrientes ao serem oxidados perdem protons e eletrons (H+ + e-) e tem seus atomos de carbono convertidos a CO2. Os protons e eletrons sao recebidos por coenzimas na forma oxidada que passam assim a forma reduzida. A reoxidacao das coenzimas e obtida pela transferencia dos "H+ + e-" para o oxigenio molecular que e entao convertido a agua. A energia derivada desta oxidacao e utilizada para sintetizar um composto rico em energia o ATP a partir da ADP + Pi. E a energia quimica do ATP a que sera utilizada para promover os processos biologicos que consomem energia. Reações irreversíveis extremamente exergônicas com ΔG' grande e negativo
4 B) Proteína Ácido Graxo? 3 5 1 5 SIM (3 e 4) 2 4 2
A) Proteína Glicose? SIM (1 e 2) B) Proteína Ácido Graxo? 3 5 1 5 SIM (3 e 4) 2 4 2 C) Glicose Ácido Graxo? 3 1 4 SIM (5) 5 3 D) Glicose Proteína? 2 NÃO E) Ácido Graxo Glicose? A maioria das reacoes sao reversiveis (preto) e algumas irreversives (vermelho): Piruvato-Acetil-CoA, Acetil-CoA + Oxaloacetato – Citrato + CoA, alfacetoglutarato-Succinato, Ile, Leu, Lys, Phe – Acetil-Coa. A degradacao de carboidratos, lipidios e proteinas convergem para um composto comum a Acetil-CoA. Estao representados apenas os aa que sao sintetizados pelo organismo, o restante deriva da dieta obrigatoriamente. NÃO Ácidos graxos não podem sintetizar glicose porque a reação da Acetil-CoA para Piruvato é irreversível. A Acetil-CoA não é um composto glicogênico em mamíferos F) Ácido Graxo Proteína? NÃO
5 Biossíntese Gliconeogênese Glicose sanguínea indisponível;
Glicogênio (fígado e músculo) esgotados; Gliconeogênese ("nova formação de açúcar"): converte em glicose o piruvato, lactato e glicerol, com 3 ou 4 carbonos (alguns aa – glicogênicos) Qualquer composto que possa ser convertido a piruvato ou oxaloacetato, aminoacidos e intermediarios do ciclo de krebs pode servir para iniciar a gliconeogenese
6 Destinos da Glicose - Hemácias
Gliconeogênese Glisose O Lactato e reciclado, durante a atividade fisica exaustiva Não possuem mitocôndrias
7 Destinos da Glicose - Cérebro
8 Destinos da Glicose – Músculo e Coração
Ciclo de Cori Gliconeogênese Glisose Lactato e reciclado, durante a atividade fisica exaustiva. Ciclo de Cori: conversao de glicose em lactato nos musculos esqueleticos e depois a formacao de glicose no figado.
9 Destinos da Glicose – Adipócito
10 Destinos da Glicose – Hepatócito
Notavel flexibilidade metabolica e fundamental no metabolismo total do organismo. Trsnportador de glicose dos hepatocitos (GLUT2) e tao eficiente que a [glicose] hepatica e essencialmente igual a do sangue. A glicose que entra nos hepatocitos e fosfotilada pela hexoquinase IV (glicoquinase – é a mesma coisa do que glicose-6-fosfatase?) para gerar glicose-6-fosfato. A glicoquinase tem uma Km para a glicose muito mais alta qdo comparado com suas isoenzimas em outras celulas e nao e regulada pelo seu produto, a glicose-6-fosfato. A presenca da glicoquinase permite aos hepatocitos continuar fosforilando a glicose qdo sua concentracao se eleva muito acima dos niveis que sobrecarregariam outras hexoquinases. O alto Km para a glicoquinase tb garante que a fosforilacao da glicose nos hepatocitos ocorra mesmo em baixas [glicose], prevenindo seu consumo via glicolise pelo figado, como combustivel. Isto poupa glicose para outros tecidos. A frutose, galactose e manose vindas da dieta tb sao convertidas em glicose-6-fosfato. A glicose-6-fosfato esta no cruzamento do metabolismo de carboidratos no figado. Ela pode entrar em qualquer uma das vias metabolicas, dependendo das necessidades do organismo. Pela acao de varias enzimas reguladas alosteriacamente, e por meio de regulacao hormonal da sintese e da atividade de enzimas, o figado direciona o fluxo da glicose para uma ou mais destas vias. 1) glicose-6-fosfato desfosforilada pela glicose-6-fosfatase; exportacao para o sangue sempre prioritaria pq deve-se manter a glicemia sanguinea 2) glicose-6-fosfato que nao e necessaria de imediato e convertida em glicogenio hepatico ou direcionada para um de varios destinos (glicolise e piruvato-desidrogenase); 3) acetil-coa formada pode ser oxidada no ciclo de krebs para producao de energia, com a geracao de atp pela transferencia de eletrons e fosforilacao oxidativa ( os graxos sao os preferidos para producao de energia nos hepatocitos). 4) acetil-coa pode servir como precurssora dos acidos graxos que sao incorporados em triacilglicerois e fosfolipidios e do colesterol. Grande qunatidade de lipidio sintetizado no figado e transportado pelas lipoproteinas sanguineas para outros tecidos; 5) glicose-6-fosfato pode, alternativamente, entrar na via das pentoses-fosfato, gerando poder redutor (NADPH) necessario para a biossintese de acidos graxos e colesterol, d-ribose-5-fosfato, um precursor para a sintese de nucleotidios. O NADPH tb e um cofator essencial na destoxificacao e eliminacao de muitas drogas e outros xenobioticos metabolizados no figado.
11 Principais Vias Metabólicas
Regulação do Metabolismo do Glicogênio Regulação da Glicólise / Gliconeogênese Regulação das Via das Pentoses-fosfato Regulação do Ciclo de Krebs Regulação da Cadeia Transportadora de Elétrons e Fosforilação Oxidativa Regulação Metabolismo de Triacilgliceróis e Ácidos Graxos Regulação do Metabolismo do Colesterol Regulação do Metabolismo de Nucleotídeos Regulação do Ciclo da Uréia
12 (n resíduos de glicose) Ação hormonal ou nervosa (contração muscular)
1) Metabolismo do Glicogênio Glicogenólise e Glicogênese Glicogênio (n resíduos de glicose) Glicogenólise Glicogênio- sintase Glicogênio- fosforilase Glicose-1-fosfato UDP-glicose UDP-glicose- pirofosfatase Fosfoglicomutase Glicogenio-fosforilase a (ativa) e b (menos ativa) Glicólise Glicose-6-fosfato Glicose-6-fosfatase Glicoquinase Glicogênese Glicose Ação hormonal ou nervosa (contração muscular)
13 2) Regulação da Glicólise/Gliconeogênese
Glicogenio-fosforilase a (ativa) e b (menos ativa) Gliconeogênese
14 Isoformas nos diferentes tecidos = função ≠ afinidades pela glicose;
Hexoquinase Isoformas nos diferentes tecidos = função ≠ afinidades pela glicose; ATP ADP Glicose (citosol) glicose 6-fosfato Hexoquinase (I-III) Hexoquinases I-III – Miócitos: Alta afinidade pela glicose (0,1mM),atuando na velocidade máxima); ✕ Tem a mesma funcao, mas produzidas por genes diferentes e tem afinidades diferentes pela glicose nos tecidos Miocito: a enzima chega perto da sua saturacao e trabalha na velocidade maxima de reacao (musculo necessita de glicose) I e II: reguladas alostericamente pelo G6F. Sempre que a concentracao de glicose intracelular eleva-se acima do nivel normal, essa enzima e inibida reversivelmente. Figado: a saturacao da enzima e maiors do que a concentracao de glicose no sangue. GLUT2 mantem as concentracoes de glicose as mesmas no sangue e figado. O Inibidor proteico da hexoquinase IV e uma proteina de ligacao nuclear que carrega a enzima para dentro do nucleo qdo a [frutose6-fosfato] (efetor alostEerico) esta alta no figado e a libera para o citosol qdo a concentracao da glicose esta alta. Ela nao e inibida pela G6F, como no musculo. Logo apos a refeicao, a hexoquinase volta ao citosol para converter a glicosa, mas, qdo os niveis de glicose sanguinea estao baixos, a hexoquinase fica ligada a proteina reguladora, assim, a glicose sanguinea fica disponivel para os tecidos e o figado nao a utiliza.
15 Hexoquinase ✕ ✕ H2O Pi ATP ADP
Hexoquinase IV (glicoquinase) - Hepatócitos: Saturação superior (10mM) a da glicose sanguínea (4-5mM); Transportador GLUT2; Não é inibida pela glicose-6-fosfato; Efetor alostérico: frutose-6-fosfato A Glicose (Sanguínea) Após refeição rica em carboidratos Jejum GLUT2 Adenili-ciclase Glicose (citosol) H2O Pi glicose-6-fosfatase ATP frutose 6-fosfato ✕ Hexoquinase IV Tem a mesma funcao, mas produzidas por genes diferentes e tem afinidades diferentes pela glicose nos tecidos Miocito: a enzima chega perto da sua saturacao e trabalha na velocidade maxima de reacao (musculo necessita de glicose) I e II: reguladas alostericamente pelo G6F. Sempre que a concentracao de glicose intracelular eleva-se acima do nivel normal, essa enzima e inibida reversivelmente. Figado: a saturacao da enzima e maiors do que a concentracao de glicose no sangue. GLUT2 mantem as concentracoes de glicose as mesmas no sangue e figado. O Inibidor proteico da hexoquinase IV e uma proteina de ligacao nuclear que carrega a enzima para dentro do nucleo qdo a [frutose6-fosfato] (efetor alostEerico) esta alta no figado e a libera para o citosol qdo a concentracao da glicose esta alta. Ela nao e inibida pela G6F, como no musculo. Logo apos a refeicao, a hexoquinase volta ao citosol para converter a glicosa, mas, qdo os niveis de glicose sanguinea estao baixos, a hexoquinase fica ligada a proteina reguladora, assim, a glicose sanguinea fica disponivel para os tecidos e o figado nao a utiliza. Gliconeogênese ✕ ADP glicose 6-fosfato Proteína Reguladora
16 Consome glicose (produção de energia)
Diferentes papéis no Metabolismo de Carboidratos Adenili-ciclase Mantém a homeostasia da glicose sanguínea, produzindo-a (gliconeogênese) ou consumindo-a, dependendo de sua concentração sanguínea Consome glicose (produção de energia) Tem a mesma funcao, mas produzidas por genes diferentes e tem afinidades diferentes pela glicose nos tecidos Miocito: a enzima chega perto da sua saturacao e trabalha na velocidade maxima de reacao (musculo necessita de glicose) I e II: reguladas alostericamente pelo G6F. Sempre que a concentracao de glicose intracelular eleva-se acima do nivel normal, essa enzima e inibida reversivelmente. Figado: a saturacao da enzima e maiors do que a concentracao de glicose no sangue. GLUT2 mantem as concentracoes de glicose as mesmas no sangue e figado. O Inibidor proteico da hexoquinase IV e uma proteina de ligacao nuclear que carrega a enzima para dentro do nucleo qdo a [frutose6-fosfato] (efetor alostEerico) esta alta no figado e a libera para o citosol qdo a concentracao da glicose esta alta. Ela nao e inibida pela G6F, como no musculo. Logo apos a refeicao, a hexoquinase volta ao citosol para converter a glicosa, mas, qdo os niveis de glicose sanguinea estao baixos, a hexoquinase fica ligada a proteina reguladora, assim, a glicose sanguinea fica disponivel para os tecidos e o figado nao a utiliza.
17 Fosfrutoquinase-1 (compromete a glicose com a glicólise) e a Frutose-1,6-bifosfatase (Regulação recíproca) Adenili-ciclase Insulina Glucagon Frutose 2,6-bifosfato ✕ ✕ Fosfofrutoquinase-2 Frutose 2,6-bifosfatase frutose 6-fosfato frutose 1,6-bifosfato ATP ADP Fosfofrutoquinase-1 H2O Pi frutose 1,6-bifosfatase Glicólise ✕ ATP ADP AMP Citrato ✕ ✕ Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1): mutios sitios de ligacao ao substrato e varios sitios de regulacao para ativadores ou inibidores alostericos Excesso de atp regula negativamente; diminuicao de adp e amp regulam positivamente Citrato: intermediario-chave da oxidacao do piruvato, acidos graxos e aminoacidos, concentracao alta de citrato aumenta o efeito inibidor do ATP, reduzindo ainda mais o fluxo da glicolise FBPase-1: inibida fortemente pela AMP (altas concentracoes) que revelam baixas concentracoes de ATP, entao para a gliconeogenese por requerer ATP. Regulacao hormonal rapida de ambas glicolise e gliconeogenese feita pela frutose-2,6-bifosfato que atua como efetor alosterico nas 2 enzimas. Qdo o F26BP se lia ao sitio alosterico da PFK-1, ela aumenta a afinidade pela frutose-6-fosfato e reduz a finidade pelos inibidores alostericos, ATP e citrato. Age de forma oposta na FBPase-1, diminuindo sua afinidade pelo seu substrato frutose-1,6-bifosfato, reduzindo a gliconeogenese. A sua concentracao celular e determinada pela sua sintese pela PFK-2 a partir da frutose-6-fosfato e sua degradacao pela FBPase-2. ✕ Gliconeogênese Citrato: intermediário-chave da oxidação do piruvato, ácidos graxos e aminoácidos. Serve como um sinal intracelular de que a célula está satisfazendo suas necessidade energéticas pela oxidação dos ácidos graxos e proteínas
18 Piruvato-quinase e PEP-carboxiquinase
Glicólise frutose 1,6-bifosfato Citosol 2 GDP fosfoenolpiruvato 2 ADP 2 ATP piruvato Gliconeogênese PEP-carboxiquinase 2 GTP Ácidos graxos de cadeia longa Oxaloacetato ✕ Mitocôndria Piruvato-quinase ✕ Oxaloacetato ✕ Piruvato-carboxilase 2 piruvato 1 ✕ Piruvato-desidrogenase Ciclo de Krebs Acetil-CoA B-Oxidação
19 Tecido Muscular Esquelético
Explosão de atividade intensa Glicogênio Muscular Lactato Ácidos graxos, Corpos Cetônicos, glicose sanguínea Fosfocreatina CO2 Creatina Atividade leve ou repouso ATP ADP + Pi Meatbolismo da musculatura esqueletica (miocitos) e especializada na geracao de ATP como fonte imediata de energia para a contracao muscular. Depende da atividade muscular a utilizacao de glicose, corpos cetonicos e acidos graxos Na contracao rapida em atividade maxima, a demanda de ATP e tao grande que o fluxo sanguineo nao consegue fornecer O2 e combustiveis com a rapidez necessaria para gerar quantidade suficiente de ATP somente pela respiracao aerobia. Nestas condicoes o glicogenio muscular e degradado a lactato por fermentacao. Como o musculo tem pouco glicogenio, existe a fosfocreatina-creatina que regenera o ATP rapidamente.
20 Fígado – Metabolismo de Aminoácidos
Ciclo glicose-alanina Precursores para a sintese proteica de proteinas hepaticas e local de biossintse da maioria das proteinas plasmaticas; Alternativamente, os aminoacidos viajam pela corrente sanguinea ate chegar a outros orgaos para a sintese proteica destes tecidos; Outros aa sao precursores da biossintese de nucleotidios, hormonios e outros compostos nitrogenadso no figado e em outros tecidos; (a) os aa que nao utilizados como precursores biossinteticos sao transaminados ou desaminados e degradados para gerar piruvato e intermediarios do ciclo de krebs. (b) a amonia liberada e convertida em ureia, um produto de excrecao; Piruvato pode ser convertido em glicose e glicogenio pela gliconeogenese; Pode ser convertido em acetil-coa que tem varios destinos possiveis Oxidacao via ciclo de krebs Fosgorilacao oxidativa Conversao em lipidios para aramzenamento Os intemediarios do ciclo de krebs podem ser desviados para sintese de glicose pela gliconeogenese Figado metaboliza tb os aminoacidos que provem intermitentemente de outros tecidos. O sangue e suficientemente suprido de glicose logo apos a digestao e a absorcao dos carboidratos da dieta ou, entre as refeicoes, pela coversao do glicogenio hepatico em glicose sanguinea. Durante o intervalo entre as refeicoes, especialmente se for prolongado, algumas proteinas musculares sao degradadas em aa, que doam seus grupos amino (por transaminacao) para o piruvato, o produto da glicolise, formando alanina, que e 11) transportada para o figado e desaminada. Os hepatocitos convertem o piruvato resultante em glicose sanguinea (via gliconeogenese – etapa 5) e a amonia em ureia para excrecao (etapa 4b). Uma vantagem deste ciclo glicose-alanina e amenizar flutuacoes nos niveis de glicose sanguinea nos intervalos entre as refeicoes. O deficit de aa imposto aos musculos e suprido apos a proxima refeicao pelos aa da dieta.
21 Gliconeogênese - Ciclo de Cori
Músculo (Após exercício vigorosos) fígado sangue glicogênio glicose 6-fosfato piruvato lactato glicose glicose glicose 6 - fosfato lactato Produzido pela glicólise anaeróbica (fermentação láctica)
22 Ácidos graxos não podem sintetizar glicose porque a reação da Acetil-CoA para Piruvato é irreversível. A Acetil-CoA não é um composto glicogênico em mamíferos Gliconeogênese Asparagina Aspartato Piruvato Ciclo de Krebs Arginina Histidina Prolina Glutamato Glutamina Alanina Cisteína Glicina Serina Treonina Triptofano Fenilalanina Tirosina Precursores glicogenicos: intermediarios do ciclo de krebs e aminoacidos Isoleucina Metionina Valina Treonina
23 4) Regulação do Ciclo de Krebs
Piruvato-Desidrogenase Citrato-Sintase Isocitrato-Desidrogenase As concentracoes dos substratos e dos intermediarios do ciclo ajuntam o fluxo desta via para a velocidade que forneca as concentracoes otimas de atp e nadh. Sob condicoes normais, as velocidades da glicolise e do ciclo de krebs estao integradas de modo que a qte de glicose metabolizada a piruvato seja exatamente a qte suficiente para suprir o ciclo com o seu combustivel. α-Cetoglutarato-Desidrogenase Etapas fortemente exergônicas
24 5) Respiração Celular 1° Estágio 2° Estágio 3° Estágio
Estagio 1: a oxidacao de acidos graxos, glicose e alguns aa gera acetil-coa; Estagio 2: a oxidacao dos grupos acetil no ciclo do acido citrico inclui 4 etapas nas quais eletrons sao removidos; Estagio 3: os eletrons carreados por NADH e FADH convergem para uma cadeia de transportadores de eletrons mitocondrial – a cadeia respiratoria – reduzindo, no final, O2 a CO2. Este fluxo de eletrons impele a producao de ATP.
25 Modelo Quimiosmótico de Mitchell
26 ATP-Sintase Hipóxia: ataque cardíaco ou acidente vascular H+ IF1
ATPásica Velocidade de transferência de elétrons para O2 fica mais lenta, bem como o bombeamento de prótons Inibidor proteinco para inibir a atividade atpasica da atp-sintase Colapso da força próton-motriz
27 Glicose e as principais vias metabólicas
Catabolismo Biossíntese Glicólise: Glicose Piruvato (citosol) Conecção da Glicólise e o Ciclo de Krebs: Piruvato Acetil-CoA (mitocôndria) Ciclo de Krebs: Acetil-CoA CO2 (mitocôndria) Via das Pentoses Fosfato: via alternativa de oxidação da glicose que leva a formação da Ribose-5-fosfato e NADPH Fermentação (láctica ou alcóolica): destino do Piruvato em condições anaeróbias Gliconeogênese: ocorre no fígado e a partir de precursores glicogênicos: Ciclo de Cori: Músculo: Glicogênio Lactato Fígado: Lactato	Glicose Ciclo Glicose-Alanina: Músculo: Glicose Piruvato Alanina Fígado: Alanina Piruvato Glicose A glicose e o principal substrato oxidavel para a maioria dos organismo. A glicose e imprescindivel para algumas celulas e tecidos, como hemaceas e tecido nervoso, por ser o unico substrato que sao capazes de oxidar para a obtencao de energia. A oxidacao da glicose e um processo exergonico e esta tarnsformacao e estritamente acoplada a sintese de ATP (um processo endergonico). Assim, a glicose constitui uma fonte extracelular de energia livre que pode der conservada na forma de ATP, a principal forma de energi utilizavel pelos seres vivos. Armazenamento Metabolismo do Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise
28 Lipídios Catabolismo Biossíntese β-Oxidação Biossíntese
2 átomos de carbono (Acetil-CoA) Mitocôndria NAD+ e FAD Biossíntese 3 átomos de carbono (Malonil-CoA) Citosol NADPH A glicose e o principal substrato oxidavel para a maioria dos organismo. A glicose e imprescindivel para algumas celulas e tecidos, como hemaceas e tecido nervoso, por ser o unico substrato que sao capazes de oxidar para a obtencao de energia. A oxidacao da glicose e um processo exergonico e esta tarnsformacao e estritamente acoplada a sintese de ATP (um processo endergonico). Assim, a glicose constitui uma fonte extracelular de energia livre que pode der conservada na forma de ATP, a principal forma de energi utilizavel pelos seres vivos.
29 6) Regulação do Metabolismo de Triacilgliceróis e Ácidos Graxos
Conversão em Triacilgliceróis e fosfoliídios por enzimas Acil-graxo-CoA Malonil-CoA Acetil-CoA citosol A oxidacao dos acidos graxos consome um combustivel precioso e e regulada de forma que ocorra apenas qdo houver a necessidade de energia. Citrato Carnitina mitocôndria B-oxidação (mitocôndria) Acil-graxo-CoA Acetil-CoA
30 β-Oxidação Tecidos que Não Utilizam a b-Oxidação
Os eritrócitos não possuem mitocôndria, logo não podem oxidar ácidos graxos via b-oxidação O cérebro não utiliza os ácidos graxos como combustível energético, pois estes não passam com eficiência a barreira hemato-encefálica Os adipócitos não oxidam ácidos graxos para obtenção de energia
31 Corpos Cetônicos Acetoacetato,  Hidroxibutirato (Acetona)
Formados no fígado como forma de exportação de Acetil-CoA Usados por coração, músculo esquelético, rim, cérebro Síntese é estimulada pelo acúmulo de Acetil-CoA Nos humanos e na maioria dos mamiferos, a acetil-coa formada no figado durante a oxidacao de acidos graxos pode entrar no ciclo de krebs ou sofrer conversao a corpos cetonicos (acetona, acetoacetato e d-b-hidroxibutirato). Acetona volatil exalada pela respiracao, os outros 2 sao expostados para o sangue. Situações que promovem Gliconeogênese (diabete não tratado, redução na injestão de alimento), desaceleram o Ciclo de Krebs e aumentam a conversão d acetil-CoA em acetoacetato
32 No Fígado No Sangue Nos Tecidos
Exatamente o inverso da última reação da β-oxidação Figado e apenas produtor de corpos cetonicos por nao possuir a enzima tioforase. Quando intermediarios do ciclo de krebs estao sendo drenados para a sintese de glicose pela gliconeogenese, a oxidacao dos intermediarios do ciclo fica mais lenta, bem como a oxidacao do acetil-coa. Alem disso, o figado contem uma quantidade limitada de CoA, a b-oxidacao fica mais lenta por necessidade de coenzima livre. A producao e exportacao de corpos cetonicos liberam coenzima A, permitindo a continuacao da oxidacao de acidos graxos.
33 Ceto-Acidose Baixa do pH sanguíneo: acidose
Presença de altas concentrações de corpos cetônicos na urina e sangue: cetose No diabetes nao tratado, qdo o nivel de insulina e insuficiente, os tecidos extra-hepaticos nao conseguem captar glicose de modo eficiente do sangue, tanto para combustivel como para a conversao em gordura. Sob essas condicoes, os niveis de malonil-coa (o material incial para a sintese de acidos graxos) diminuem, a inibicao da carnitina-aciltransferase I e aliviada, e acidos graxos entram na mitocondria para serem degradados a acetil-coa, quee nao pode passar pelo ciclo de krebs pq intermediarios do ciclo foram drenados para uso como substratos da gliconeogenese. O acumulo de caetil-coa resultante acelera a formacao de corpos cetonicos alem da capacidade de oxidacao dos tecidos extra-hepaticos. Os niveis sanguineos aumentados de acetoacetato e hidroxibutirato baixam o pH do sangue, causando a acidose. Acidose extrema pode levar ao coma e, em alguns casos, a morte. Corpos cetonicos no sangue e na urina de pessoas com diabetes nao tratado podem alcacar niveis extraordinarios, esta situacao e a cetose. Pessoas com dieta com muito baixa caloria tb apresentam a ceto-acidose.
34 Metabolismo de lipídeos
Outros Tecidos Glicose Gliconeogênese Glicogênio Glicose (dieta) Metabolismo de lipídeos A glicolise e a gliconeogenese nao sao a mesma via que acontece em sentidos opostos, embora compartilhem varios intermediarios. 7 das 10 reacoes da gliconeogense sao o contrario da glicolise. 3 reacoes da glicolise sao irreversiveis e nao podem ser utilizadas na gliconeogenese: glicose – glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato – frutose-1,6-bifosfato e fosfoenolpiruvato – piruvato Glicolise e gliconeogense sao irrreversiveis nas celulas
35 Secreção Insulina X Secreção Glucagon
Estimulada pela glicose da corrente sanguínea após uma refeição rica em carboidatos (redução na secreção de glucagon) Estimular a síntese e a liberação de glicose pelo fígado e mobilizar os ácidos graxos do tecido adiposo para serem usados no lugar da glicose por outros tecidos (exceção encéfalo), Efeitos mediados por fosforilação dependente de cAMP. Insulina Somatostatina A liberacao de insulina e basicamente regulada pelo nivel de glicose no sangue que irriga o pancreas. Qdo a glicose sanguinea aumenta, (1) os transportadores GLUT2 carregam a glicose para dentro da celula beta, onde e imediatamente convertida em glicose-6-fosfato pela hexoquinase IV (glicoquinase) que entra na glicolise. Com a taxa de catabolsmo da glicose mais alta, (2) a [ATP] aumenta, causando o fechamento dos canais de K controlados por ATP na membrana plsmática. (3) o efluxo reduzido de K despolariza a membrana. A despolarizacao abre os canais de ca controlados por voltagem, e (4) o aumento resultante de ca citossolica desencadeia (5) a liberacao da insulina por exocitose. Sinais do sistema nervoso parassimpático e simpático também afetam (estimulam e inibem) a liberação de insulina. A diminuiacao da glicose sanguinea e percebida pelas celulas beta e a hexoquinase e inibida, inibindo toda a sequencia de eventos, assim, bloqueando a secrecao. Mediacmentos para diabetes tipo 2 bloqueiam uma subunidade dos canais de K, promovendo o seu fechamento e o efeito e similar enconytrado naturalmente. Glucagon
36 Efeitos da insulina sobre a glicose sanguínea: captação de glicose pelas células e armazenamento como triacilgliceróis e glicogênio Efeito Metabólico Enzima-Alvo Captação de glicose (músculo, tecido adiposo) Transportador de glicose (GLUT4) Captação de glicose (fígado) Glicoquinase (expressão aumentada) Síntese de glicogênio (fígado, músculo) Glicogênio-sintase Degradação de glicogênio (fígado, músculo) Glicogênio-fosforilase Glicólise, produção de acetil-CoA (fígado, músculo) PFK-1 (por PFK-2) Complexo da piruvato-desidrogenase Síntese de ácidos graxos (fígado) Acetil-CoA-carboxilase Síntese de triacilglicerol (tecido adiposo) Lipase lipoproteica
37 Efeito sobre o metabolismo da glicose
Efeitos do glucagon sobre a glicose sanguínea: produção e liberação de glicose pelo fígado Efeito Metabólico Efeito sobre o metabolismo da glicose Enzima-Alvo Degradação de glicogênio (fígado) Glicogênio Glicose Glicogênio-fosforilase Síntese de glicogênio (fígado) Menos glicose armazenada como glicogênio Glicogênio-sintase Glicólise (fígado) Menos glicose usada como combustível no fígado PFK-1 Gliconeogênese (fígado) Aminoácidos Glicerol Glicose Oxaloacetato FBPase-2 Piruvato-quinase Mobilização de ácidos graxos (tecido adiposo) Menos glicose usada como combustível no fígado e músculo Lipase sensível a hormônio PKA (perilipina-P) Cetogênese Fornece alternativa a glicose como fonte de energia para o encéfalo Acetil-CoA-carboxilase FBPase-1: frutose-1,6-bifosfatase (enzima glicolitica) Degradacao glicogenio: ativar a glicogenio-fosforilase e inativar glicogenio-sintase, desencadeando a fosforilacao de enzimas reguladas, desencadeada pelo cAMP. Inibe a piruvato-quinase (glicolitica), bloqueando assim a conversao de fosfoenolpiruvato em piruvato, e impedindo a oxidacao do piruvato no ciclo de krebs. Acumulo de fosfoenolpiruvato favorece a gliconeogenese. O glucagon aumenta a sintese da enzima PEP-carboxiquinase (gliconeogenica)
38 Origem da Glicose Sanguínea Tecidos Usando Glicose
Fases Origem da Glicose Sanguínea Tecidos Usando Glicose Maior Combustível do Cérebro I Exógena (alimentação) Todos Glicose II Glicogênio Gliconeogênese hepática Todos (ex. Fígado) Músculo e tecido adiposo em taxas reduzidas III Músculo e tecido adiposo em taxas intermediárias entre III e IV IV Cérebro, medula renal, poucos músculos Glicose e corpos cetônicos V Cérebro em taxas reduzidas, medula renal Corpos Cetônicos e glicose