Metabolismo para Enfermagem Parte 2
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Via das pentoses fosfato (produção de pentoses-fosfato)
Ribose presente no DNA, RNA, ATP, CoA, NAD+, FAD.
NADPH usado em biossínteses (ex. de ácidos graxos).
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Via das pentoses-fosfato
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8
NÍVEL DE GLICOSEApós período de jejum 80mg/dLAntes das refeições 80mg/dLApós as refeições 120mg/dL
baixos níveis de glicose – coma e morte;
altos níveis de glicose (hiperglicemia) – desidratação; coma hiperglicêmico e hiperosmótico.
Como o nível de glicose no sangue é mantido relativamente constante apesar de grandes variações na captação e na utilização da glicose?
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9
Cérebro (diária) 120gNecessidade do organismo todo (diária)
160g
Líquidos orgânicos 20gGlicogênio 190g
O cérebro é altamente dependente de glicose como alimento primário. Também as hemácias, medula renal, cristalino, córnea.
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GLICONEOGÊNESE
Permite a manutenção dos níveis de glicose no sangue, mesmo após toda a glicose da dieta ter sido absorvida e totalmente oxidada.
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11
Formação de glicose a partir de fontes não glicídicas tais como: lactato, aminoácidos e glicerol.
A gliconeogênese usa sete enzimas glicolíticas, mas na direção inversa.
Os passos irreversíveis da glicose são contornados por 3 desvios.
FÍGADO 90% da gliconeogênese
RINS 10% da gliconeogênese
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A piruvato carboxilase é uma enzima mitocondrial*.
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Enzimas:1-Piruvato carboxilase2-Malato desidrogenase mitocondrial3-Malato desidrogenase citosólica4-PEP carboxiquinase citosólica
FosfoenolpiruvatoGTP GDP + Pi
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Alguns aminoácidos
2 ATP2 ADP
2 NADH +H+2 NAD
2 Pi
Piruvato (2)
2 ATP2 ADP
Glicose
Glicose-6-fosfato
Frutose-6-fosfato
Frutose-1-6-bifosfato
1,3-Bifosfoglicerato (2)
3-Fosfoglicerato (2)
2-Fosfoglicerato (2)
Fosfoenolpiruvato (2)
ATPADP
ATPADP
1
2
3
4
56
7
8
9
10
Glicerol
Alguns aminoácidos,
Lactato
2 GTP
Oxaloacetato (2)*
(na mitocôndria)
2 ATP
2 CO2
2 CO2
Dihidroxiacetona-fosfato + Gliceraldeído-3-fosfato
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O CICLO DE CORI
Glicose
GlicoseLactato
Lactato
Sangue
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18
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a) Insulina: “sinaliza o estado alimentado”.
- inibe gliconeogênese;
- estimula síntese de glicogênio, síntese de ácidos graxos, a glicólise e a construção de proteínas musculares.
b) Glucagon: “resposta ao baixo nível de glicose”.
- inibe síntese de glicogênio, síntese de ácidos graxos, a glicólise.
- estimula a quebra do glicogênio (glicogenólise), a gliconeogênese e mobilização dos triacilgliceróis.
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1ª Etapa:Glicólise
Respiração Celular
2ª Etapa:Ciclo de Krebs
3ª Etapa:Fosforilação Oxidativa
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1ª Etapa:Glicólise
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2ª Etapa:Ciclo de Krebs
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Continuou os trabalhos Carl y Gerty Cori sobre a hidrólise do glicogênio e a conseqüente geração de ácido láctico. Usando músculo peitoral de pombo, integrou os elementos reconhecidos do processo num único esquema coerente conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Esta descoberta lhe rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1953.
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Conversão do Piruvato à Acetil CoA
(Elo de ligação da glicólise ao ciclo do ácido cítrico)
PIRUVATO ACETIL CoA
C
C
O-O
CH3
O
+
CO2
CoANAD+
TPP, lipoato,FAD
NADH
Complexo da Piruvato desidrogenase
C
C
O-O
CH3
O
CoA
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Características do COMPLEXO DA PIRUVATO DESIDROGENASE
Complexo multienzimático (agregado de 3 enzimas);
Localizado na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos;
Canalização de substratos;
Cofatores: TPP, FAD, Coenzima A, NAD+, lipoato;
Vitaminas essenciais no processo: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD) , niacina (no NAD+), pantotenato (na CoA);
Cinco reações consecutivas de descarboxilação e desidrogenação do piruvato até Acetil-CoA.
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Ocorre na mitocôndria dos eucariotos e no citossol dos procariotos;
Sequência cíclica de oito passos;
Em cada volta entra um grupo acetil-CoA e saem 2 moléculas de CO2.
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO propriamente dito
Sinônimos: ciclo de Krebs, ciclo dos ácidos tricarboxílicos
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Não há conversão líquida de acetato a oxaloacetato.
Os carbonos que entram pelo Acetil-CoA (rosa) não são os mesmos liberados na forma de CO2 na mesma volta.
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GTP
CoA-SH
GDP+Pi
NAD +
NADH + H +
Acetil-CoA
1CH3 CO
S CoA +C CH2C
O-
OC
O-
O
O
Oxaloacetato
H2O
CoA-
SH CH2
C
CO
O-
CH2
CHOO
O-
CO
O-
Citrato
H2C
C
COO-
C
COO-
COO-
H
Cis-aconitato
H2O
3
acon
itase
Citrato sintase
H2C
C
COO-
C
COO-
COO-
H
H
HO
Isocitrato
H2O
acon
itase
CH2
CH2
COO-
C COO-
O
-Cetoglutarato
isocit
rato
desid
roge
nase
CoA-
SH
NAD
+
NAD
H
CO2+
CH2
CH2
CO
O-
C S
O
CoA
Succinil-CoAcomplexo
-cetoglutaratodesidrogenase
CH2
CH2
CO
O-
C O-
OSuccinato
succ
inil-
CoA
sint
etas
e
-OOC C
H
C
H
COO-
FAD
FADH2
Fumarato 2
2
4
5
6
-OOC C C COO-H
H
OH
H
-OOC C C COO-
O H
H
NAD+
NADH
H2O
Malato
Oxaloacetato
mal
ato
desi
drog
enas
e
fumarase
CO2+
7
8
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A energia liberada pela oxidação é conservada na forma de:
1 GTP
3 NADH
1 FADH2
Por que o grande número de passos?
Resposta: para que a liberação de energia se dê gradualmente, pois se toda a grande quantidade de energia fosse liberada em apenas um passo, causaria danos à célula e/ou prejudicaria o aproveitamento eficaz da energia liberada.
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4 Reações anapleróticas
VIA ANFIBÓLICA?
Reações anapleróticas?
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3ª Etapa:Fosforilação Oxidativa
![Page 31: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/31.jpg)
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
A fosforilação oxidativa é o processo pelo qual se forma ATP quando se transferem elétrons do NADH ou do FADH2 para o O2
(redução a H2O), por uma série de transportadores de elétrons.
NADH FADH2
NAD+ FAD
e-
O2
H20
![Page 32: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/32.jpg)
Mitocôndria (organelas de forma oval com cerca de 2µm de comprimento e 0,5 µm de largura).membrana externa porina permeabilidade;membrana interna impermeável a quase todos os íons e moléculas polares;matriz enzimas do ciclo do ácido cítrico, da β-oxidação e da oxidação dos aminoácidos.
![Page 33: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/33.jpg)
Fluxo de elétrons dos cofatores NADH e FADH2 para o O2 pela cadeia transportadora de elétrons.
e- e- e-
e-
![Page 34: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/34.jpg)
Complexo 1 (NADH-Q redutase)Os elétrons do NADH são entregues para o complexo protéico I e passam para a Ubiquinona. À medida que ele passa pelas moléculas do complexo, 4 prótons são lançados para fora da matriz.
H+
H+
H+ H+
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Complexo 2 (Succinato-Q redutase)Os elétrons do FADH2 (grupo prostético de diversas enzimas) são entregues no complexo 2 e passam para a Ubiquinona.
![Page 36: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/36.jpg)
Complexo 3 (Citocromo redutase)
Os elétrons passam da Ubiquinona para o Citocromo C pelo Complexo III. À medida que os elétrons passam pelo complexo, os 2 prótons que acompanham os elétrons são lançados para o espaço intermembranas.
![Page 37: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/37.jpg)
Complexo 4 (Citocromo oxidase)Os elétrons passam do Citocromo C para o Complexo IV e são levados até o O2 (aceptor final dos elétrons). Ocorre o bombeamento de 4 prótons para o espaço intermembranas. O O2 reduzido é convertido em H20.
H+H+
H+ H+
![Page 38: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/38.jpg)
Cadeia Transportadora de Elétrons
H+ +
![Page 39: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/39.jpg)
ATP SINTASE
Sinônimos: ATPase, ou F1F0ATPase
Enzima de estrutura muito complexa, formada por 16 subunidades polipeptídicas distribuídas em 2 frações funcionais: Fo e F1.
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A fração F1 é semelhante a uma maçaneta cujo cabo seria a fração F0. Está ligada à membrana mitocondrial interna, sempre voltada para o lado da matriz. Tem atividade de síntese de ATP, mas para isso precisa estar ligada à F0.
A fração F0 atua como canal e prótons através da MMI. O o é a letra inicial de OLIGOMICINA, um potente inibidor desta enzima.
![Page 41: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/41.jpg)
Hipótese Quimiosmótica
![Page 42: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/42.jpg)
H+ +
H+
H+
![Page 43: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/43.jpg)
HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA
Descrita em 1961 por Peter Mitchell;
Amplamente aceita.
Condições para ocorrer a fosforilação: um bombeamento de prótons pela cadeia respiratória e uma MMI impermeável a prótons e íntegra.
![Page 44: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/44.jpg)
1- A cadeia respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o citossol;
2- A MMI, por ser impermeável a prótons, impede o retorno destes à matriz;
3- Cria-se um gradiente duplo (de pH e eletrostático) através da MMI, que gera uma situação de alta instabilidade e, como conseqüência, uma força que atrai os prótons de volta;
4- Esta força, chamada FORÇA PRÓTON-MOTRIZ, dirige o fluxo de prótons à matriz mitocondrial através dos canais de prótons da enzima ATPase;
5- A passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese de ATP.
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BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR
Oxidação total de uma molécula de glicose.
Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico
2NADH 2 GTP
6 NADH
2 FADH2
GLICOSE PIRUVATO
2ATP2NADH
LANÇADEIRAS
![Page 46: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/46.jpg)
LANÇADEIRAS:
a) Lançadeira glicerol-fosfato
Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do glicerol-fosfato)
e os tranfere ao FADH dentro da mitocôndria, formando FADH2.
b) Lançadeira de malato-aspartato
Transporta os elétrons do NADH (com a ajuda do malato) e os
tranfere a outro NAD+ dentro da mitocôndria, formando NADH.
![Page 47: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/47.jpg)
Considerando-se NADH (2,5 ATP); FADH2 (1,5 ATP); GTP (1 ATP)
TOTAL= (8 x 2,5) + (4 x 1,5) + (2 x 1) + 2 = 30 ATPs
Piruvato Acetil Coa Ciclo do Ácido Cítrico
2NADH 2 GTP
6 NADH
2 FADH2
GLICOSE PIRUVATO
2ATP2NADH
LANÇADEIRAS
BALANÇO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR
Oxidação total de uma molécula de glicose.
![Page 48: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/48.jpg)
INIBIDORES DO TRANSPORTE DE ELÉTRONS
a) Inibição da transferência de elétrons:
amital, rotenona (Complexo I)
cianeto, CO, azida (Complexo IV)
b) Inibição da ATP sintase:
oligomicina.
c) Desacoplamento da fosforilação da transferência de elétrons
valinomicina, termogenina*
![Page 49: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/49.jpg)
TECIDO ADIPOSO MARROM (Gordura marrom)
Presente no dorso do pescoço de recém-nascidos (inclusive humanos) e nos mamíferos hibernantes.
Marrom grande quantidade de Ferro (heme dos citocromos)
Termogenina proteína desacopladora.
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52
![Page 51: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/51.jpg)
![Page 52: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/52.jpg)
Obesidade e a Resistência à Insulina
A obesidade é causada por uma pessoa que permanece em estado tão bem alimentado que a gordura estocada não é consumida durante a fase de jejum.
O fenômeno da resistência à insulina é um fenômeno pouco entendido. Neste caso, o nº ou a afinidade dos receptores está reduzido ou as respostas pós-receptores são anormais.
![Page 53: Metabolismo para Enfermagem Parte 2](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022020718/5579237ad8b42a9c578b4c64/html5/thumbnails/53.jpg)
DIABETES
55
• 230 milhões de diabéticos no mundo
• Brasil – quase 11 milhões de diabéticos em 2007
• Diabetes mellitus é uma disfunção decorrente da falta de insulina, diminuição na produção ou incapacidade da insulina produzida exercer suas ações, ocasionado o aumento da glicemia.
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Diabetes mellitus insulino-dependente (Tipo 1)
Destruição auto-imune das células β do pâncreas que secretam insulina; é uma resposta auto-imune.
Representa 5 a 10% dos diabéticos sendo mais comum em crianças, adolescentes e adultos jovens;
Início súbito dos sintomas: polidipsia (muita sede), polifagia, poliúria e perda de peso com evolução rápida. Se não tratado leva ao coma.
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Diabetes mellitus insulino-independente (Tipo 2)
Pâncreas diminui a produção de insulina ou há resistência à insulina;
Representa 90% dos diabéticos sendo mais comum em adultos após 40 anos;
60 a 90% são obesos;
Início lento dos sintomas: desânimo, cansaço físico, alterações visuais, infecções freqüentes de pele, urina e genitais, difícil cicatrização de lesões nas pernas e pés.
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CORPOS CETÔNICOS
No jejum ou no diabetes
(FALTA DE GLICOSE DENTRO DA
CÉLULA)
o oxaloacetato é usado para formar
glicose pela via da gliconeogênese e,
por isso, não é disponível pra
condensação com acetil-CoA.
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60
Nestas condições, o excesso de acetil-CoA
leva à formação de corpos cetônicos no
tecido hepático (ACETOACETATO e β
HIDROXIBUTIRATO). CH2 C
O
CH3CO
-O
CH2 CH
OH
CH3CO
-O
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Após a utilização dos corpos cetônicos, o acetil-
CoA é novamente liberada (para continuar
oferecendo CoA para b oxidação).
O acetoacetato pode sofrer descarboxilação
espontânea para acetona. O odor de acetona
pode ser detectado na respiração de uma pessoa
nestas condições.
CH2 C
O
CH3CO
-OCH3 C
O
CH3
+ CO
2
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O músculo cardíaco e o córtex renal dão
preferência ao acetoacetato sobre a
glicose.
Apesar de a glicose ser o alimento principal
para o cérebro e os glóbulos vermelhos
do sangue em uma pessoa bem nutrida
em dieta equilibrada, o cérebro adapta-
se à utilização de acetoacetato durante o
jejum prolongado e em diabetes.
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A presença de corpos cetônicos nos líquidos corporais em grande quantidade
é chamada de cetose.
O ácido acetoacético e o ácido β-hidroxibutírico podem causar acidose grave (dita "cetoacidose diabética") e coma, que frequentemente levam à
morte.