Metabolismo Energético: ATP, Carboidratos e Lipídios

• O ADP é obtido pela hidrólise de um fosfato do ATP, liberando 8 kcal.
• O ATP é obtido pela fosforilação do ADP (ADP + Pi), em uma reação que absorve uma energia de 0,18eV.
• Cadeia Respiratória: reações de oxidação e redução, na mitocôndria, que liberam potencial elétrico para conversão de ADP em ATP com participação de O₂ graças aos alimentos da nossa dieta.
• Em condições anaeróbicas, o ADP é fosfatado nas poucas reações de degradação intracelular dos derivados dos alimentos.
• Lembrete! Toda reação de oxi-redução libera energia
  • Oxidação: ganho de O₂, perda de H₂, perda de elétrons.
  • Redução: perda de O₂, ganho de H₂, ganho de elétrons.
• NAD e FAD são as principais coenzimas que transportam H₂, devem estar prontas para recebê-los e adiante gerar ATP.

OXIDAÇÕES BIOLÓGICAS

• TERMODINÂMICA BIOLÓGICA
  • A degradação da glicose libera 685kcal/mol em forma de calor ou energia química no ATP (armazenador de energia).
  • Glicose + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 685 Kcal
  • 1 mol de glicose: 38 ATPs.

• CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
  • Esse transporte ocorre pela reação de oxi-redução.
  • Agente oxidante (aceptor) se reduz (capta elétrons), tem mais afinidade relativa com e- e maior potencial de oxidação.
  • A quantidade de energia liberada é devido à diferença do potencial de oxidação. Quanto maior, mais energia liberada.
  • Rota metabólica: sequência de reações no qual o produto é substrato para outro.
  • Na célula aeróbica, os elétrons percorrem 7 estruturas carregadoras de e- para formarem ATP
    • NAD, FAD, Ub, Cit. B, Cit. C₁, Cit. C, Cit. A₃: fixos na membrana interna da mitocôndria.
    • SH₂: Qualquer substrato que chega à célula e libera H₂.
    • Sempre uma reação é oxidada e outra reduzida.
    • A energia vai sendo mobilizada aos poucos e formam-se 3 ATPs (Entre o NAD e o FAD; entre o Citocromo B e o C₁ e entre o Citocromo C e o A₃).
    • Esse processo é chamado de Fosforilação Oxidativa e ocorre na membrana interna da mitocôndria.

• FATORES QUE INFLUEM NA FOSFORILAÇÃO DO ADP
  • Integridade da membrana: a membrana não pode ter um arranhão, porque senão não faz a fosforilação por causa da diferença na concentração iônica, o que impede o fluxo de elétrons.
  • Agentes desacoplantes: levam ao desequilíbrio iônico e dissipam a energia útil em forma de calor.
  • Inibidores do transporte de elétrons: impedem a reoxidação de um determinado componente da cadeia ao criarem um ponto de estrangulamento no fluxo de elétrons, impedindo a produção do ATP e bloqueando o consumo de O₂
    • Barbitúricos e rotenona: bloqueiam o NADH + H⁺ impedindo que ele volte à forma oxidada e não produz ATP.
    • Cianeto e CO: bloqueiam o citocromo A₃.

METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

DIGESTÃO: Os carboidratos do alimento são hidrolisados por amilases e dissacaridases em suas unidades mais simples. À medida que os monossacarídeos são absorvidos, aumenta a taxa de açúcar no sangue.

ABSORÇÃO CELULAR: a penetração da glicose na célula se dá por 2 maneiras:

1. Transporte facilitado: sistema de 5 transportadores de glicose na membrana celular variando de tecido para tecido.
2. Difusão facilitada: difusão da glicose do meio + para o – concentrado, no sentido sangue/citoplasma, através da membrana.

*A insulina aumenta a permeabilidade celular e favorece a absorção de glicose na célula.

GLICÓLISE

• Mecanismo básico no metabolismo dos carboidratos, é a degradação da glicose no citoplasma.

Glicólise Aeróbica: O produto final da glicólise em células com oxigênio é o piruvato, que origina Acetil CoA (Ciclo de Krebs). Há a participação na cadeia respiratória, libera piruvato na mitocôndria e libera 8 ATPs degradados pela via glicolítica.

• Glicólise Anaeróbica: o piruvato é convertido em lactato/ácido lático em condições sem a participação do oxigênio, ou seja, não há envolvimento da cadeia respiratória; geram um rendimento de 2 ATPs (4 produzidos e 2 gastos).

DESTINO DO PIRUVATO

• Absorvido através da membrana mitocondrial, é convertido em acetil CoA para o Ciclo de Krebs.

A partir do piruvato são produzidos 24 ATPs no Ciclo de Krebs (12 às custas de cada um dos 2 piruvatos), 8 ATPs da rota glicosídica (glicose/piruvato) e 6 ATPs da cadeia respiratória, totalizando 38 ATPs e uma energia livre de 304 kcal disponível para suas atividades metabólicas.

• Lembrete! O Ciclo de Krebs só produz na sua rota 1 ATP, os outros são provenientes de várias reações.

GLICOGÊNESE – SÍNTESE DO GLICOGÊNIO

• Ocorre no fígado e no músculo para armazenamento de glicose nesses tecidos.

A glicose é essencial como fonte de energia.

Armazenamos glicose em uma forma mobilizável = Glicogênio.

É produzido a partir de alfa D glucoses.

3 enzimas catalisam a sua síntese:

• UDPG pirofosforilase:
  • Glicogênio sintetase: polimeriza as moléculas de glicose por ponte 1.4, formando uma cadeia linear.
  • Glicosil 4.6 transferase: remove fragmentos da cadeia principal para outro ponto e em pontes 1.6 gera ramificações.

GLICOGENÓLISE – DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO

• No fígado ocorre no jejum ou no músculo por exercício intenso – dura somente de 10 a 18 horas sem o carboidrato na dieta.

O glicogênio degradado dá origem à glicose 1-fosfato (quebra das ligações alfa 1.4).

3 enzimas catalisam essa degradação:

• Glicogênio fosforilase: rompe lig alfa 1.4, introduz Pi, liberam glicose e restam 4 resíduos perto do ponto de ramificação
  • Glisosil 4.4 transferase: deixa apenas o resíduo de glicose ligado por ponte alfa 1.6.
  • Amilo 1.6 glicosidase: libera as moléculas de glicose dos pontos de ramificação, restando apenas à cadeia linear.

GLICONEOGÊNESE – SÍNTESE DE GLICOSE NO JEJUM

• Alguns tecidos necessitam de suprimento contínuo de glicose (combustível metabólico).

Durante o jejum prolongado a glicose é sintetizada a partir de compostos não carboidratados, compostos gliconeogênicos:

• Lactato liberado pelos tecidos que fazem glicólise anaeróbica
  • Glicerol oriundo da hidrólise dos triacilgliceróis do tecido adiposo.
  • Aminoácidos resultantes da degradação de proteínas.

Os compostos gliconeogênicos são convertidos em intermediários da via glicolítica.

• Com a reversão dessa via e o auxílio de algumas enzimas específicas é possível reverter 3 passagens que seriam irreversíveis sem isso: piruvato para enolpiruvato; frutose 1.6 difosfato para frutose 6 fosfato; glicose 6P para glicose.

REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

• É regulado por diversos hormônios (insulina, glucagon, adrenalina).

Efeito hiperglicêmico da adrenalina: ação da enzima fosforilase sobre o glicogênio hepático e liberação de glicose para o sangue. No músculo, a adrenalina aumenta a produção de ácido lático que depois será usado na gliconeogênese.

O glucagon (pâncreas) tem função idêntica ao da adrenalina.

• A insulina (pâncreas) é hipoglicemiante, ou seja, aumenta a permeabilidade celular da glicose através de membranas celulares.

METABOLISMO DOS LIPÍDEOS

• Lipídeo da dieta: triacilglicerol.
• Essenciabilidade: vitaminas A, D, E, K (lipossolúveis) e ácidos graxos.

DIGESTÃO DE LIPÍDEOS

• Cavidade oral: não tem.

Cavidade gástrica: ação enzimática da lipase lingual.

Intestino: estímulo mecânico e químico na parede intestinal que produz substâncias que serão lançadas na corrente sanguínea.

• Secretina: pâncreas – fina, aquosa, aumenta o bicarbonato (HCO^-₃)
  • Colecistoquinina(CCK)-Pancreozimina (PZ): molécula única com ação dupla
    • PZ: pâncreas – líquido viscoso, diminui o bicarbonato – lipase pancreática.
    • CCK: vesícula biliar – lança no intestino a bile.

*Secretina e PZ participam do suco pancreático que funciona para neutralizar o pH com o HCO^-₃; lipase pancreática tem um pH ótimo = 7.

*Bile: é uma reserva de bicarbonato (neutralização do pH) e os sais biliares fazem a mucificação das gorduras (fracionamento).

• A superfície de contato é muito importante, pois ela é maior quando há um maior fracionamento de gorduras (moléculas pequenas).

A grande gota de gordura deve ser fracionada.

O fracionamento é irreversível porque as micropartículas são revestidas pelos sais biliares.

Lipase pancreática: hidrólise da emulsão (partículas menores cujo conteúdo não é mais triacilglicerol, mas sim ácidos graxos livres e monoacilglicerol).

Micelas hidrossolúveis são removidas da luz intestinal.

PRINCIPAL ENZIMA: lipase pancreática.

O que chega nas células do intestino? Ácido graxo livre e monoacilglicerol.

• Triacilglicerol só entra na célula se for desmanchado, nunca passaria inteiro, mas após entrar na membrana as micromoléculas de triacilglicerol são remontadas graças às enzimas e volta a ser triacilglicerol. A maneira de sair da célula e passar pela membrana é pela lipoproteína e assim pode andar na corrente.

QUILOMICRON

Lipoproteína que carrega os triacilgliceróis.

Cerne: substâncias apolares; capa: substâncias polares (polaridade) ------ anfífilo.

Permite o trânsito de substâncias apolares.

Percentual alto de proteína e gordura.

Forma-se na parede intestinal.

Função: transportar lipídeos da dieta na circulação.

BIOQUÍMICA DO GLICEROL E DOS ÁCIDOS GRAXOS

                ATIVAÇÃO DO GLICEROL E DOS ÁCIDOS GRAXOS

• Só servem para alguma coisa se estiverem na forma ativa.
• Glucose ------- glucose 6 fosfato.
• Glicerol ------- glicerol P ou alfa glicerofosfato (ação da enzima gliceroquinase).
• O tecido adiposo não tem gliceroquinase, logo o glicerol vem sempre da glucose e ocorre a síntese da gordura.

UTILIZAÇÕES DO GLICEROL

• Síntese do triacilglicerol
  • Glicerol P -------------------- TRIACILGLICEROL
  • Enzimas: glicerol P acil transferase; diacilglicerol P hidrolase; diacilglicerol-acil transferase.

• Oxidação até o CO₂ e H₂O
  • Produção de energia - glicólise.
  • Glicerol P --- dihidroxicetona P -------- piruvato -------- acetil CoA ---------- Ciclo de Krebs ---- CO₂ e H₂O.
  • Glicose P desidrogenase.

• Produzir glucose via gliconeogênese
  • Em caso de jejum.
  • Dihidroxicetona P ---^{gliconeogênese}--- glucose.

                PROCESSO DE OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS

• Glucose ---------- piruvato ------------ acetil CoA --------------------- CO₂CH₂0.
• Ácido graxo ----------------------------- acetil CoA --------------------- CO₂CH₂.

                ROTA METABÓLICA - BETA OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS

• Fundamentação no carbono beta.
• Ácido graxo --- Acetil CoA --- Acetil CoA alfa beta insaturado --- beta hidróxi Acetil CoA ----beta cetoacilCoA ---- CK.
• Tudo é degradado para virar Acetil CoA para o Ciclo de Krebs.

                BALANÇO ENERGÉTICO

• Nº de AcetilCoA = nº de carbonos / 2.
• ATP no Ciclo de Krebs = nº de acetil coa x 12.
• Nº de voltas na Beta oxidação = nº de C/2 - 1.
• ATP na cadeia respiratória = nº de voltas x 5.
• Total produzido = ATP do ciclo de Krebs + ATP da cadeia.
• Balancete energético = total produzido – 1 ATP (gasto).
• Rendimento calórico = balancete x 8kcal.