metabolismo celular

30/05/2017
Metabolismo: soma de todas as transformações
químicas que ocorrem em uma célula ou organismo
por meio de reações catalisadas por enzimas
Metabolismo energético: vias metabólicas de
fornecimento de energia para manter as atividades
celulares que consomem energia
VIAS CATABÓLICAS:
VIAS ANABÓLICAS:
Glicólise (oxidação de glicose)
Gliconeogênese (síntese de glicose)
Glicogenólise (degradação de glicogênio)
Síntese de glicogênio
Beta-oxidação (oxidação de ácidos graxos)
Síntese de aminoácidos e proteínas
Desaminação (degradação de aminoácidos)
Síntese de ácidos graxos e triglicerídeos
Ciclo de Krebs (oxidação de nutrientes)
Síntese de colesterol e derivados
Síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos
Ciclo de Krebs (síntese de nutrientes)
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Organização do Metabolismo
Regional (diferentes tecidos)
Fígado; Músculo esquelético; Tecido adiposo
Celular (diferentes compartimentos)
Citosol; Mitocôndria; Retículo endoplasmático
Temporal (diferentes momentos)
Estado alimentado; Jejum inicial; Jejum prolongado
Glicogênio (n glicoses)
(investimento energético) 2 ATP
Degradação
(liberação de glicose)
Síntese
(armazenamento de glicose)
Glicose
4 ATP (rendimento energético)
2 NADH
2 NAD+
2 Piruvato (3 C)
Glicogênio (n-1 glicoses)
Músculo: consumo próprio
Glicose (6 C)
2 NAD+
2 NADH
2 Lactato (3 C)
Fígado: liberação para o sangue
Ácido graxo (16 C)
Piruvato (3 C)
CO2 (eliminado pela respiração)
7 FADH2
Triglicerídeo
7 NADH
NADH
Degradação de:
Aminoácidos cetogênicos
Ácidos graxos
Acetil-CoA (2 C)
Ciclo de Krebs
Fosforilação Oxidativa
Síntese de:
Corpos cetônicos
Ácidos graxos
Colesterol
3 ácidos graxos
+
1 glicerol
8 Acetil-CoA (2 C)
Ciclo de Krebs
Fosforilação Oxidativa
2
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Acetil CoA (2 C)
Glicose (piruvato)
Ácidos graxos
NADH
CO2 (eliminado pela
respiração pulmonar)
FADH2
CO2 (eliminado pela
respiração pulmonar)
GTP/ATP
4) Fosforilação oxidativa
do ADP em ATP: energia
vem da difusão do H +
2) Transporte de prótons (H +) para
o espaço intermembranas
Espaço intermembranas
Membrana mitocondrial
interna
III
I
IV
II
Matriz mitocondrial
1) Transferência de elétrons do
NADH/FADH 2 para complexos
proteicos (I, II, III e IV)
alanina, lactato
A gliconeogênese:
3 ATP
2 GTP
3) Transferência de prótons (H +) e elétrons
para o O2 (obtido pela respiração pulmonar)
aminoácidos
glutamina
• é a síntese de glicose a partir de outros compostos (não carboidratos);
• é mais importante a partir de lactato, alanina e glutamina;
2 NADH
GLICOSE
Ciclo de Krebs
• não é a reversão simples das etapas da glicólise;
• consome energia (na forma de ATP e de NADH);
• acontece exclusivamente no fígado e nos rins;
aminoácidos
aminoácidos
3
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3 ácidos graxos
+
1 glicerol
8 Acetil CoA (2 C)
7 ATP
14 NADPH
Acetil CoA (2 C)
3 ATP
Acetona (3 C)
Acetoacetato (4 C)
Beta-hidroxibutirato (4 C)
Ácido graxo (16 C)
Triglicerídeo
Glicogênio
Gliconeogênese Glicogenólise
Triglicerídeos
Glicose
Aminoácidos
Lipólise
Glicólise
ATP
Ácidos Graxos
Lactato
Piruvato
Beta oxidação
Glicose
Em animais o acetil CoA
(e portanto as gorduras)
não podem ser
convertidos em glicose!
Acetil CoA
ATP
Ciclo de Krebs
PROCESSOS CITOSÓLICOS
Glicólise
Gliconeogênese
Lipogênese
Síntese e degradação de glicogênio
Ácidos Graxos
Lipogênese
Triglicerídeos
Fosforilação Oxidativa
ATP
CÉLULAS EM GERAL
Glicólise anaeróbia e aeróbia
Beta oxidação
Ciclo de Krebs; fosf. oxidativa
MÚSCULO
Glicólise anaeróbia e aeróbia
Beta oxidação
Ciclo de Krebs; fosf. oxidativa
Síntese e degradação de glicogênio
TECIDO ADIPOSO
Glicólise anaeróbia e aeróbia
Ciclo de Krebs; fosf. oxidativa
Lipogênese
Lipólise
FÍGADO
Glicólise anaeróbia e aeróbia
Beta oxidação
Ciclo de Krebs; fosf. oxidativa
Síntese e degradação de glicogênio
Gliconeogênese
Cetogênese
Lipogênese
Lipólise
PROCESSOS MITOCONDRIAIS
Ciclo de Krebs
Respiração mitocondrial
Fosforilação oxidativa
Beta-oxidação
Cetogênese
ATP/NADH/FADH 2 produzidos
ATP/NADH=2,5
ATP/FADH2=1,5
TOTAL DE ATP
GLICOSE (6 carbonos)
2 ATP + 2 GTP
10 NADH
2 FADH2
TOTAL
TOTAL DE ATP POR CARBONO
ÁCIDO GRAXO (18 carbonos)
9 GTP
35 NADH
17 FADH2
TOTAL
TOTAL DE ATP POR CARBONO
4
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ATP/NADH/FADH 2 produzidos
ATP/NADH=2,5
ATP/FADH2=1,5
TOTAL DE ATP
GLICOSE (6 carbonos)
2 ATP + 2 GTP
4
10 NADH
10 X 2,5
25
2 FADH2
2 X 1,5
3
TOTAL
32
TOTAL DE ATP POR CARBONO
5,3
ÁCIDO GRAXO (18 carbonos)
9 GTP
9
35 NADH
35 X 2,5
87,5
17 FADH 2
17 X 1,5
25,5
TOTAL
122
TOTAL DE ATP POR CARBONO
6,78
A obtenção e uso de energia a partir dos nutrientes (i.e., produção e
consumo de ATP) é um processo contínuo, enquanto que o suprimento
externo de nutrientes (i.e., ingestão de alimentos) é um processo intermitente.
HOMEOSTASE CALÓRICA
Constância na disponibilidade de substratos energéticos no sangue
independente do momento nutricional (absortivo, pós-absortivo, jejum) ou do
nível de atividade (repouso, exercício leve, moderado ou intenso).
O estado absortivo é o período em que os nutrientes ingeridos estão sendo
absorvidos do trato gastrointestinal para o sangue, e são usados como
substratos energéticos ou armazenados.
DESTINO DA GLICOSE NO ESTADO ABSORTIVO: principal fonte de energia
Intestino delgado
DESTINO DOS LIPÍDEOS NO ESTADO ABSORTIVO: armazenamento
Intestino delgado
Fígado
GLICOSE
Quilomícrons
Células em geral
energia: ATP
Músculo
energia: ATP
armazenamento:
síntese de glicogênio
Tecido adiposo
energia: ATP
armazenamento:
lipogênese
Lipoproteína lipase
Fígado
energia: ATP
VLDL
ÁCIDOS GRAXOS
armazenamento:
síntese de glicogênio
lipogênese
Algumas células
Tecido adiposo
exportação:
VLDL
energia: ATP
armazenamento:
lipogênese
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DESTINO DOS AMINOÁCIDOS NO ESTADO ABSORTIVO: síntese proteica
GLICOSE
Intestino delgado
*energia (glicólise-ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa)
*armazenamento: glicogênio (músculo e fígado)
armazenamento: triglicerídeos (lipogênese – tecido adiposo e fígado)
LIPÍDEOS
AMINOÁCIDOS
*armazenamento: triglicerídeos (lipogênese – tecido adiposo e fígado)
energia (beta oxidação-ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa)
Células em geral
desaminação
síntese proteica
cetoácidos
Proteínas não são uma forma de
armazenar aminoácidos! Elas têm
papéis estruturais e funcionais
importantes
AMINOÁCIDOS
Fígado
síntese proteica
*síntese proteica
energia (ciclo de Krebs-fosforilação oxidativa)
armazenamento: triglicerídeos (lipogênese - fígado)
amônia
*destino predominante com dieta balanceada
energia: ATP
NO ESTADO ABSORTIVO, A GLICOSE É A PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA; O
EXCESSO DE NUTRIENTES É ARMAZENADO, PRINCIPALMENTE COMO
GLICOGÊNIO E TRIGLICERÍDEOS
excreção: ureia
armazenamento:
lipogênese
CONTROLE HORMONAL DO ESTADO ABSORTIVO
A insulina é a principal causa de todos os eventos do estado absortivo.
Ela direciona o fluxo de glicose, aminoácidos e lipídeos nos tecidos em
geral, e principalmente no músculo, tecido adiposo e fígado.
A própria absorção de nutrientes pelo intestino delgado estimula a
secreção de insulina pelo pâncreas.
O estado pós-absortivo é período em que não há absorção gastrointestinal
A insulina é um hormônio anabólico porque favorece a síntese de proteínas,
estoques corporais.
glicogênio e triglicerídeos.
DESTINO DA GLICOSE NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: fonte de energia
Aminoácidos
Lactato
Glicerol
Fígado
Glicogênio
gliconeogênese
Glicogenólise
para liberação
de nutrientes; os substratos energéticos necessários são fornecidos pelos
GLICOSE
Células dependentes de
glicose (por ex. neurônios)
energia: ATP
Músculo
Glicogênio
CICLO DE CORI
Glicogenólise
para consumo
DESTINO DOS AMINOÁCIDOS NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: síntese de glicose
Músculo
energia: ATP
proteólise
AMINOÁCIDOS
CICLO ALANINAGLICOSE
GLICOSE
energia: ATP
Fígado
gliconeogênese
GLICOSE
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DESTINO DOS LIPÍDEOS NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO: fonte de energia
Tecido adiposo
degradação:
lipólise
glicerol
Fígado
ÁCIDOS
GRAXOS
GLICOSE
energia
LIPÍDEOS
energia (como ácidos graxos e corpos cetônicos)
AMINOÁCIDOS
síntese de glicose (gliconeogênese)
cetogênese
CORPOS CETÔNICOS
Fígado
gliconeogênese
Células em geral
GLICOSE
energia: ATP
CONTROLE HORMONAL DO ESTADO PÓS-ABSORTIVO
NO ESTADO PÓS-ABSORTIVO, OS NUTRIENTES ARMAZENADOS SÃO
MOBILIZADOS PARA FORNECER GLICOSE PARA OS TECIDOS
DEPENDENTES (POR GLICOGENÓLISE E GLICONEOGÊNESE); OS
OUTROS TECIDOS USAM ÁCIDOS GRAXOS E CORPOS CETÔNICOS
ESTADO ABSORTIVO
ESTADO PÓS-ABSORTIVO
A duração da glicogenólise depende da quantidade de
alimentado:
glicogênio
hepático armazenada.
Os hormônios que direcionam o fluxo de nutrientes durante o período pósabsortivo são glucagon, epinefrina/norepinefrina, cortisol e GH.
Por terem ações opostas às da insulina, são chamados de hormônios
contrarreguladores.
O fator estimulador comum para a liberação desses hormônios é a
redução da concentração plasmática de glicose (hipoglicemia).
glicólise
A capacidade gliconeogênica
depende da quantidade de
10-14 h de jejum:
glicogenólise
e
proteínas que podem
ser mobilizadas
(não é possível consumir
gliconeogênese
aminoácidos indefinidamente
para sustentar a
mais de 24 h de jejum:
5-6 h de jejum:
gliconeogênese, lipólise e cetogênese
gliconeogênese).
glicogenólise
Lipólise
A longo prazo, a quantidade de gordura armazenada
passa a
ser a principal fonte de energia (lipólise, beta oxidação e
cetogênese) e portanto é determinante da capacidade de
suportar jejum muito prolongado (vários dias/semanas).
Estado alimentado (nutrientes absorvidos)
Armazenamento de nutrientes em excesso:
Glicose → Glicogênio (no fígado)
Lipídeos, glicose, aminoácidos → Triglicerídeos (no fígado e tecido adiposo)
Fígado
Estado de jejum (nutrientes endógenos)
Fornecimento de nutrientes energéticos:
Glicogênio (do fígado) → Glicose (ENERGIA para outros tecidos)
Ácidos graxos (do tecido adiposo) → Corpos cetônicos (ENERGIA para outros
tecidos)
Aminoácidos (do músculo) → Glicose (ENERGIA para outros tecidos)
Estado alimentado (nutrientes absorvidos)
Armazenamento de nutrientes em excesso:
Lipídeos (do sangue e do fígado) → Triglicerídeos (no tecido adiposo)
Tecido Adiposo
Estado de jejum (nutrientes endógenos)
Fornecimento de nutrientes energéticos:
Triglicerídeos → Ácidos graxos (ENERGIA para outros tecidos)
Triglicerídeos → Ácidos graxos → Corpos cetônicos (no fígado)
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Estado alimentado (nutrientes absorvidos)
Glicose → Glicogênio e ENERGIA
Ácidos graxos → ENERGIA
Estado alimentado (nutrientes absorvidos)
Glicose → ENERGIA
Músculo
Tecido Nervoso
Estado de jejum/exercício (nutrientes endógenos)
Glicogênio → Glicose → ENERGIA
Ácidos graxos (do tecido adiposo) → ENERGIA
Aminoácidos (principalmente alanina) → Glicose (no fígado)
Lactato → Glicose (no fígado)
Estado de jejum (nutrientes endógenos)
Glicose → ENERGIA
Corpos cetônicos (do fígado) → ENERGIA
A AÇÃO COORDENADA DA INSULINA E DOS HORMÔNIOS
CONTRARREGULADORES MANTÉM A CONCENTRAÇÃO
PLASMÁTICA DE GLICOSE DENTRO DE UMA VARIAÇÃO
LIMITADA.
ISSO GARANTE SUPRIMENTO CONTÍNUO E SUFICIENTE DE
GLICOSE PARA O CÉREBRO (QUE É GLICOSE-DEPENDENTE) E DE
SUBSTRATOS ENERGÉTICOS (GLICOSE, ÁCIDOS GRAXOS OU
CORPOS CETÔNICOS) PARA OS OUTROS TECIDOS EM TODOS
OS PERÍODOS NUTRICIONAIS.
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