Metabolismo de carboidratos e proteínas

Metabolismo de
carboidratos e proteínas
Profa. Rosemary Rodrigues Silva
Mestrado e Doutorado em Bioquímica – UFMG
Professora de Bioquímica – UNI-BH
Classificação de carboidratos pelo número de
carbonos:Trioses , pentoses , hexoses
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Monossacarídeos:
compostos sólidos, sem cor, cristalinos e
solúveis em água. A maioria com sabor
doce. Glicose, frutose e ribose. Ácucares
simples, absorvidos rapidamente.
carbono quiral assimétrico: número de
estereoisômeros: 2n
Glicose: 16 estereoisômeros
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Agentes redutores: monossacarídeos
simples são açúcares redutores. É possível
dosar por reação de oxi-redução ou método
enzimático.
Extremidade redutora: carb anomérico livre
p/ fazer ligação glicosídica.
C anomérico = em cadeia aberta ele faz o
grupo aldeído ou cetona.
Celulose
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Parede celular de bactéria:
acetilglicosamina e ác. acetilmurâmico.
Lisozima: enzima que hidrolisa ligações
entre estes carboidratos (bactericida);
presente na lágrima e na saliva.
Matriz extracelular:
heteropolissacarídeos e proteínas
fibrosas.
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Ácido hialurônico: ex de glicosaminoglicano da
matriz extracelular e lubrificante nos fluidos
sinoviais. Elasticidade e resistência. Bactérias com
hialuronidase: tecidos susceptíveis à invasão.
glicoproteínas: maioria das proteínas em células
eucarióticas possuem carboidratos. Isto ajuda no
enovelamento correto. Também protegem as
proteínas do ataque de enzimas proteolíticas.
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- glicoproteínas: grande parte de proteína
e carboidrato de 1% até no máximo 70%.
- proteoglicanas: carboidrato é a maior
parte; corresponde a uns 99%).
Glicolipídios: alguns lipídios de membrana
possuem carboidratos na estrutura
(gangliosídeo).
Fibras
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Definição
ANVISA (Resolução RDC n.40 de 21/03/2001)
“ Fibra é qualquer material comestível que
não seja hidrolisado pelas enzimas
endógenas do trato digestivo de humanos
...”
“Carboidratos não digeríveis, incluindo
celulose, lignina (insolúveis) e pectina
(solúvel).
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Aumentam o tempo de mastigação
Não fornecem energia, mas adicionam
volume à dieta
Aumentam fluxo do suco gástrico
Aumentam volume do conteúdo
estomacal
Podem reduzir a absorção de
compostos tóxicos
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Diminuem o risco de constipação,
hemorróidas, diverticulose e câncer de
cólon
Produção de géis (Pectina e Gomaguar): retardam esvaziamento gástrico
Estimulam o trânsito intestinal
A fibra pode se ligar a alguns
micronutrientes (Zinco e vitaminas
lipossolúveis) diminuindo sua absorção.
Excesso não é recomendado.
Quitina: homopolissacarídeo composto de
acetilglicosamina. Muito parecida com
celulose (uma hidroxila substituída no
C2). Principal componente do
exoesqueleto duro de insetos, lagostas,
caranguejos.
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Quitosana (via oral): efeito hipocolesterolêmico
e hipolipidêmico.
Reduz níveis de colesterol e triglicerídeos
plasmáticos, interferindo na absorção intestinal
dessas gorduras.
Ratos: Dieta com 5% foi capaz de reduzir nível de
colesterol sérico à metade.
Humanos: adultos sexo masculino alimentados
com biscoitos à base de quitosana. Dose de 3
g/dia durante 1 semana e 1,6 g/dia durante duas
semanas: redução de 6% do colesterol total.
Quitina e Quitosana: aplicações
„ Atividade antimicrobiana: amplo escpectro.
„ Efeito coagulante: quitosana mais eficaz
„ Efeito analgésico: ação tópica; quitina mais
potente
„ Aceleração da cicatrização: ativa macrófagos.
Quitina usada como pele artificial no
tratamento de queimaduras (Japão).
„ Tratamento de osteoartrite.
„ Redução de peso: controvérsia na literatura
científica.
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Uso da quitosana: parece seguro e nãotóxico ao ser humano (dose menor que a
utilizada em animais); embora não seja
consenso no meio científico.
Toxicidade da quitosana: evidenciada em
ratos quando empregada como suplemento
alimentar por longos períodos de tempo e
está relacionada com o bloqueio da absorção
de cálcio e vitaminas lipossolúveis
(disfunções ósseas, deficiência vitamínica e
retardo do crescimento).
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Amido Resistente
Soma do amido e dos produtos da sua
degradação que não são digeridos
e absorvidos no intestino delgado de
indivíduos sadios.
O AR aumenta a absorção de Ca, Mg, Fe,
Zn e Cu.
Frutanos: polímeros de frutose
Inulina: Chicória, Alcachofra de
Jerusalém, Alho, aspargos, cebola e
trigo
FOS (frutooligossacarídeos) - menos
de 10 monossacarídeos: Alcachofras,
aspargos, beterraba, chicória, banana,
alho, cebola, trigo, tomate, mel,
açúcar mascavo e batata yacon
FOS
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Aumento de 65% na absorção de cálcio
em ratos alimentados com 5% de FOS
Aumento da absorção de Mg com o consumo
de 10g/dia de FOS, em mulheres na pósmenopausa
Consumo de 10g por dia parece ser ideal
(estudos mais recentes)
Consumo de FOS pode levar a flatulência
Ingestão de 20-30g causa desconforto
severo
Fermentação das fibras
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Produção de gases e ácidos orgânicos
H2, CO2, CH4
Fumarato, lactato, succinato e AGCC
(acetato, propionato, butirato)
Butirato
corpos cetônicos (fonte de
energia para colonócitos)
Propionato e acetato
fígado
inibição
da síntese de colesterol
Diminuição do pH intestinal
Maior ionização e solubilização do cálcio
Introdução ao Metabolismo
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Metabolismo: soma de todas as
transformações químicas que ocorrem em
uma célula ou organismo vivo, através de
reações enzimáticas (vias metabólicas).
Catabolismo: liberam energia livre e uma
parte é conservada em ATP e
transportadores de elétrons NADH/NADPH.
Anabolismo: Necessitam de energia da
hidrólise do ATP e da força redutora
(NADH/NADPH).
Digestão de carboidratos
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Boca: Amilase salivar (ptialina) – pH neutro
Estômago: pH ácido – não há enzimas que
digerem carboidratos
Intestino delgado: Amilase pancreática;
Dissacaridases da borda em escova
Metabolismo de carboidratos - Glicólise
Glicose + 2ATP + 2NAD+
2 piruvato + 2NADH + 2H+ + 4ATP +2 H2O
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Fornece intermediários para várias vias
metabólicas.
Fase de pagamento – gasto de 2 ATPs
Fosforilação ao nível do substrato:
Formação de ATP independente da cadeia
respiratória (consumo de oxigênio).
Ocorre no citoplasma e não na mitocôndria.
2 NADH formados: passar elétrons para a
cadeia respiratória em condições aeróbicas.
Intermediários fosforilados
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Fosfato tem carga negativa em pH 7,0 e a
membrana plasmática é impermeável às
moléculas carregadas (não saem da
célula).
Compostos fosfóricos de alta energia,
doam grupos fosfato ao ADP para formar
ATP.
Grupos fosfato formam complexos com o
Mg+2.
Fermentação
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Degradação anaeróbica da glicose (e
outros nutrientes) para se obter
energia/ATP. Evolutivamente é o
mecanismo mais antigo.
Fermentação lática: Tecido muscular
esquelético apenas em condições de
contração muito vigorosa; retina, cérebro
e eritrócitos mesmo em condições
aeróbicas.
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Oxigênio insuficiente: NAD+ é
regenerado.
Lactato: transportado do músculo para
o fígado (gliconeogênese)
Excesso de NADH provoca inibição da
glicólise, prejudicando a produção de
energia no músculo.
Oxidação de NADH: cadeia respiratória
ou conversão de piruvato em lactato.
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Pássaros migradores: vertebrados
pequenos).
Animais de grande porte (homem):
Corrida 100 m: 30 min para recuperar.
Lactobacilos e estreptococos:
fermentam a lactose do leite. Produção
de queijo e iogurte.
Jacarés: lentos e letárgicos; atacam
rápido, mas com muito lactato.
Regulação de via metabólica
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Toda via metabólica: pelo menos uma
reação bem regulada por enzima.
Reações exergônicas e irreversíveis na
célula.
Hormônios: podem alterar a velocidade
das enzimas-chave rapidamente.
Enzimas alostéricas (moduladores)
Regulação da via glicolítica
Hexoquinase: Todos os tecidos.
„ possui alta afinidade pela glicose e atua
em Vmáxima – baixo KM.
„ É inibida pelo P (glicose-6P).
Glicoquinase: predomina no fígado.
„ menor afinidade pela glicose– alto KM.
„ Excesso de glicose é transportado para
dentro dos hepatócitos.
„ Não é inibida pelo seu P (glicose-6P).
„ Evita hiperglicemia pós-prandial.
Fosfofrutoquinase - PFK1
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Enzima alostérica.
ATP é substrato para esta E e produto
final da via.
Alta [ATP]: está produzindo mais rápido
do que consome.
ATP inibe sua atividade. ADP e AMP
estimulam.
Citrato (CAC) inibe
Frutose-2,6 bifosfato ativa fortemente.
Sua concentração no fígado diminui em
resposta ao hormônio glucagon,
desacelerando a glicólise e estimulando
a gliconeogênese.
Piruvato quinase
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Alta [ATP] inibe esta Enzima diminuindo
sua afinidade pelo S (PEP).
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Insulina estimula as 3 enzimas da
glicólise.
Metabolismo secundário da Glicose:
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quantidade de glicose consumida é muito
pequena.
Glicose convertida em ácido glicurônico
/ácido ascórbico (vitamina C).
Via das pentoses fosfato.
Via das pentoses fosfato
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produz NADPH e ribose-5P.
Glicose-6P + 2 NADP+ + H2O
ribose-5P + CO2 + 2 NADPH + 2 H+
NADPH: Biossíntese de ácidos graxos
D-riboses: síntese de ácidos nucléicos
(DNA e RNA).
Ocorre no citoplasma das células. Via
estimulada por insulina
O fluxo depende da necessidade de
NADPH, ribose-5P e ATP na célula.
Via das pentoses fosfato
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NADPH: Agente redutor
síntese de ácidos graxos (fígado e glândulas
mamárias)
síntese de esteróides (córtex adrenal)
mantém glutationa reduzida (eritrócitos)
participação na síntese de óxido nítrico
NADPH: Agente redutor
NADPH: Agente redutor
NADPH: Agente redutor
NADPH: Agente redutor
Ciclo do Ácido Cítrico
Ciclo do glioxalato: acetil-CoA convertido em
oxaloacetato (lipídios em carboidratos)
Deficiência de Vitaminas
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Deficiência de Tiamina/vitamina B1:
distúrbio neuropsiquiátrico
Atitude e andar anormais, função
mental e memória perturbada,
desorientação.
Incidência mais alta nos europeus
(fatores genéticos e ambientais).
Piruvato desidrogenase afetada. O
cérebro obtém sua energia da oxidação
aeróbica da glicose.