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
+
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
•• 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
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
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
•• 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.
Harper: Bioquímica . 9.ed. São Paulo, Atheneu, 2002
• Silverthorn, D.U. Fisiologia Humana: uma abordagem
integrada. 2.ed. Barueri, Manole, 2003
• Stryer, L. Biochemistry . 4.ed. Nova Iorque, W.H. Freeman
and Company, 1999