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Caderno Bioquimica Aluna: Anna Claudia Lavoratti TXXIV Enzimas • Proteínas globulares ou riboenzimas com atividade catalítica em reações que sob condições biológicas seriam muito lentas. • Não são consumidas durante a reação que catalisam, nem alteracao permanente • Todas as reações do corpo são mediadas por enzximas a) Características • Alto poder catalítico • Não formam subprodutos • Atuam em [ ] baixas • Atuam em condições suaves de temperatura e pH • Possuem alta especificidade pelo seu substrato (catalisam APENAS 1 tipo de reação) b) Propriedades • Centro ativo: onde ocorre reação • Substrato se encaixa no sítio ativo, ocorre reação, substrato se transforma em produto (composto b) Quantas moléculas de produto enzima libera por segundo? Até 1.000 moléculas c) Cofator e coenzima • Mesmo conceito, alguma coisa que se liga na enzima para ela ter atividade. • Tem enzimas que não dependem de cofator e coenzima. Ex: Lactase = quebra da lactose, não depende de cofator e coenzima. • Algumas dependem de molécula ou íon Íon = cofator Molécula orgânica (vitaminas, nad, fad, atp) = coenzima Ex: hexoquinase – depende do cofator Mg. Ex: Beriberi . A falta da vitamina b1, porque ela é necessária para a enzima complexo desidrogenase funcionar. • Assim, a ausência de cofator e coenzima, pode gerar doença. Obs: enzima + cofator = holoenzima. Saber cofatores necessários para ocorrer glicólise. d) Reações em sequência • Substrato se liga na enzima 1 → produto B. • Esse produto B vai ser substrato da enzima 2 → produto C • Produto C substrato da enzima 3 → produto D e) Inibidor • Substância que se liga na enzima e ela para de funcionar, LOGO diminui a velocidade de uma reação catalisada por uma enzima. • Vem de fora do organismo (ingeriu, atravessou pele – não é fisiológico) • Pode ser benéfico (medicamento ex: antiinflamatorio é inibidor da enzima coccix da inflamação ) ou maléfico (Ingeriu veneno organofosfarado que inibe enzima acetil colinesterase – morte) Inibidor pode ser: e.1.) Irreversível: • Inibidor se ligou, enzima nunca mais volta a funcionar • Se liga fortemente (ex: inseticida organofosforado), enzima não volta a funcionar ou ao sair, destrói parte da aenzima. e.2.) Reversível Quando inibidor sai, enzima volta a funcionar. Ex: medicamentos. Veja a síntese colesterol Toma medicamento (prvastatina) se encaixa no sítio ativo, não forma produto porque não é o substrato, mas impede que substrato se encaixe. Logo, evita formação do colesterol. f) Regulação das enzimas • Podem ser ativadas ou inibidas de acordo com necessidade da célula. • Regulação é fisiológica • Temos enzimas de regulação (enzimas chave) Em uma via, ex: glicólise, 3 enzimas são reguladas, outras não. Síntese do colesterol: 15 reações, mas só 1 enzima é regulada e ai tudo da certo. Tipos de regulação: f.1.) Regulação alostérica • Enzimas alostérica: tem sítio ativo, onde se liga substrato. Além do sítio ativo, tem sítio de regulação e neste, pode se ligar: modulador positivo (efetor positivo, ativa enzima) ou modulador negativo (para a atividade ou diminui) • Mesma enzima pode ter dois, três moduladores positivos ou negativos. Ex: complexo piruvato desidrogenase, ATP e NADreduzido é modulador positivo. Ex2: ciclo de Krebs, duas enzimas reguladas. Objetivo produzir ATP, faz atividade física, libera cálcio, vai ser modulador positivo de duas enzima do ciclo, cálcio se liga e ativa ciclo de krebs para formar mais ATP. Caso específico de reg. alostérica = inibição por retroalimentação (feedback) A → B pela enzima 1 → B se transforma em C pela enzima 2 → produto C Quando tem excesso de produto, o próprio produto da reação vai ser o modulador negativo da reação, se encaixa na enzima e faz ela parar a reação. Reações em sequência:L PRODUTO FINAL SE LIGA NO SÍTIO REGULATÓRIO DA ENZIMA 1 IMPEDINDO QUE ENZIMA SINTETIZEM MAIS DESSE PRODUTO FINAL. Mas também pode ocorrer regulação alostérica com a primeira reação, ou seja, o primeiro produto, em excesso, impede a atividade da própria enzima 1. É o caso do colesterol (excesso de colesterol = inibe enzima que faz síntese de colesterol). ATENÇÃO: Algumas enzimas tem regulação alostérica e covalente. f.2.) Regulação Covalente Enzima regulada através de ligação covalente (por adição ou remoção grupo fosfato – P) Sem grupo fosfato = ativa Com grupo fosfato = inativa • MAS, tem enzimas que é ao contrário: ativadas pelo grupo fosfato. Ex: Creb. Logo, regulação covalente signifca: Ligação covalente com grupo fosfato para ativar ou inativar. Primeiro caso: ligação covalente com fosfato INATIVA enzima Tem enzima dentro da célula não fosforrilada (desfosforrilada – sem fosfato): ela está ativa formando produto → Se não precisa de produto vai ter outra enzima chamada cinase que pega fosfato do ATP e coloca na enzima → fosforrilação → A enzima ativa vai se tornar INATIVA, porque tem o grupo fosfato. Enzima fosfatase = retira grupo fosfato da enzima, desfosforila, para ela se tornar ativa. 2 caso: ligação covalente com fosfato ATIVA enzima Gordura → enzima lipase • Essa enzima está sem grupo fosfato, inativa. • Se faz atividade física, adrenalina faz com que enzima fosforrile a lipase, a lipase fosforilada ativa quebra gordura. Metabolismo • Catabolismo: reações de quebra/degradação com liberação de energia • Pode usar: proteína, lipídeo ou carboidratos Catabolismo dividido em estágios: 1 estágio: produção de Acetil-coenzima A (seja a partir de glicose, ácido graxo ou aminoácidos). 2 estágio: Acetil coenzima A entra no ciclo de Krebs 3 estágio: cadeia de transporte de elétrons: 30 a 32 ATP’s + moléculas pobres em energia (CO2 e H20) 2 e 3 estágio é sempre igual. Quando usa carboidrato como fonte de energia, inicialmente ocorre a digestão, e com absorção a glicose entra dentro da célula. A partir daí analisa a parte da bioquímica. 1. Metabolismo de carboidratos Glicose entrou na célula → inúmeras possibilidades: ֎ Se célula não precisa de energia, ela transforma glicose em glicogênio, armazenando-o. Esse armazenamento é LIMITADO: • 10% do peso do fígado • 1 a 2% do peso do músculo ֎ Logo, se ingeriu muito carboidrato: parte oxidada para energia, parte armazenada, o excesso da glicose de transforma em gordura (triacilglicerol) e esse armazenado nos adipócitos – esse armazenamento é ILIMITADO. Outra importância: Formação de ribose 5-fosfato das fitas de DNA (oxidação pela via das pentoses) 1.1. Oxidação pela via glicosídica ou glicólise • 1 molécula de glicose entra, sofre quebra e libera duas moléculas de piruvato. (Lise = quebra) • 10 reações químicas que ocorrem em sequência e no final liberam 2 moléculas de piruvato (ácido pirúvico – depende se está ionizada ou não). • Local: CITOSOL de todas as células do organismo. • INDEPENDE de oxigênio – reação ANAERÓBICA. • Parte da energia libre é liberada e retida na forma de: 2 NADH (reduzidos) + 2 ATP. Dividida em duas fases: I. Fase preparatória II. Fase do pagamento/compensação Saber: enzimas das reações 1, 3 e 10 = enzimas regulatórias (reações irreversíveis) 1.1.1. Aspectos gerais Quais os destinos do piruvato? (duas moléculas liberadas pela glicólise) Depende se tem ou não oxigênio a) Tem oxigênio (condições aeróbicas): respiração celular Piruvato → Acetil coenzima A → entra no Ciclo de Krebs/ciclo dos ácidos tricarboxílicos →cadeia transportadora de elétrons (30 a 32 ATP’s). b) Condições anaeróbicas/condição de hipóxia: Fermentação láctica Piruvato → fermentação láctica → libera dois lactatos (ácido láctico) Liberação: 2 ATP. Ex: exercício físico intenso → Quando acaba oxigênio no músculo, faz fermentação láctica → dor. Outras situações: Obs: • Paciente infartou: fazfermentação láctica Enzima medida no infarto = enzima da fermentação láctica (lactato desidrogenase) • Hemorragia muito grande = faz fermentação láctica. • Algumas doenças fazem fermentação láctica mesmo com oxigênio. Atenção: Efeito pasteur: como fermentação libera só 2 ATP, ela ocorre bem rápido, precisa de muito mais glicose. Existe fermentação alcoólica (sem oxigênio): base da fabricação da cerveja, vinho. Hemácias só fazem fermentação láctica (incapaz de fazer respiração celular, porque não tem mitocôndria). Função: transporte de O2, se usasse para energia, haveria competição. Assim, não usa oxigênio, só transporta. 1.1.2. 10 Reações da Glicólise • 10 reações químicas • Libera: duas piruvato 2 fases: a) Fase preparatória • 1ª a 5 ª reação • Glicose libera duas moléculas: gliceraldeído 3-fosfato • GASTA 2 ATP. (flecha entrando dois ATP’s). Obs: 1 e 2 reação usa 1 ATP = reações irreversíveis. b) Fase de pagamento ou compensação • Cada gliceraldeído vai fazer da 6ª a 10ª e libera PIRUVATO Obs: na 7 e 10 reação libera 1 ATP = 2 ATP. • Cada gliceraldeído que se forma em PIRUVATO libera: 1 NADH + 2 ATP • No final PRODUZ 4 ATP’S SALDO FINAL tirando o que gastou = 2 ATP + 2 NADH + 2 piruvato enolase Glicose → Piruvato ATENÇÃO: só a glicose transforma PIRUVATO em ACETIL CoA; quando fonte de energia é dos ácidos graxos, produz DIRETO Acetil CoA (não tem piruvato como intermediário). Quando falta GLICOSE, quem mais sofre? Sistema nervoso. Porque só usa glicose como fonte. No jejum, SN adapta e usa corpos cetônicos. → Se tem enzima CPD (NAD, FAD, LIPOATO, TPP, COA-SH): Forma Acetil Coenzima A e segue para Ciclo de Krebs. OU → se não tem enzima CPD ou tem problemas nas vitaminas, MESMO tendo oxigênio disponível: vai para Fermentação láctica Obs: se forma muito ácido láctico, o ciclo de cori não da conta e pode gerar: acidose lática. 1.1.3. Balanço da Glicólise O que precisa para glicólise ocorrer? Objetivo do processo anaeróbico: Como no citosol tem pouco NAD, o NADH (reduzido) precisa ser oxidado (reoxidado) para liberar espaço para transportar outros elétrons em outras reações de glicólise. Com oxigênio, o NADH é reoxidado na cadeia respiratória. Sem oxigênio, o NADH é reoxidado na fermentação alcoolica. 1.1.4. Fermentação alcóolica Obs: temos álcool desidrogenase para metabolizar álcool. 1.1.4. Fermentação láctica Feita por hemácias. Músculos e qualquer outra célula do organismo também faz na falta de oxigênio. Saldo: 2 ATP. Não forma NAD porque usa o da glicólise. Ocorre a glicólise normalmente, e o piruvato formado, pela falta de oxigênio, vai ser reduzido à Lactato/ácido láctico, isso quer dizer que o Piruvato VAI RECEBER os elétrons do NADH que veio da glicólise (oxida o NADH em NAD+). Obs: a enzima que permite isso é a Lactato desidrogenase. O NAD será liberado para participar de outras reações de glicólise- como aceptor de elétrons. O Lactato liberado, para não gerar uma acidose, irá para o Ciclo de Cori. Ciclo de Cori O lactato formado nos músculos vai ser RECICLADO no fígado. Pelo ciclo de cori, a partir de duas moléculas de lactato + 6 ATPS ocorre a Gliconeogense: formação de 1 molécula de glicose. 1.2. Respiração celular: Oxidação do piruvato Em aerobiose (com oxigênio) na MATRIZ MITOCONDRIAL ocorre a Descarboxilação oxidativa do piruvato. Conversão do piruvato em Acetil-CoA Havendo oxigênio, o piruvato é transportado do citosol para o interior da mitocôndria através de uma proteína transportadora (simporte de piruvato – H+). 1 – descarboxilação 2 – oxidação 3 – entrada de CoA Perde elétrons, ocorre saída de CO2 Para isso ocorrer: CPD – complexo piruvato desidrogenase: esse complexo de 3 enzimas requer 5 cofatores/coenzimas: i. TPP (vitamina B1 fosforilada) ii. FAD – vitamina B2 iii. NAD – vitamina B3 iv. CoenzimaA – COA – SH . Vitamina B5 v. Lipoato (pode servir como transportador de elétrons) Quais as vitaminas necessárias: B1, B2, B3 e B5. Se faltar uma vitamina ou uma enzima: Fermentação láctica – MESMO que tenha oxigênio. Glicose → Piruvato ATENÇÃO: só a glicose transforma PIRUVATO em ACETIL CoA; quando fonte de energia é dos ácidos graxos, produz DIRETO Acetil CoA (não tem piruvato como intermediário). Quando falta GLICOSE, quem mais sofre? Sistema nervoso. Porque só usa glicose como fonte. No jejum, SN adapta e usa corpos cetônicos. Quais as situações em que o complexo piruvato desidrogenase não atua? • Mutações em genes das subunidades da enzima CPD. • Deficiência de tiamina na dieta: b1, b2, b3 e b5. • Consumo regular de grandes quantidades de álcool, pois álcool inibe absorção da vitamina B1. → Se tem enzima CPD (NAD, FAD, LIPOATO, TPP, COA-SH): Forma Acetil Coenzima A e segue para Ciclo de Krebs. OU → se não tem enzima CPD ou tem problemas nas vitaminas, MESMO tendo oxigênio disponível: vai para Fermentação láctica Obs: se forma muito ácido láctico, o ciclo de cori não da conta e pode gerar: acidose lática. 1.3. Ciclo de Krebs ou do ácido cítrico/dos ácidos tricarboxílicos • Formada a Acetil Coenzima A, ela irá entrar no ciclo de Krebs. (Lembrando que da glicólise e oxidação do piruvato resultam em DUAS moléculas de Acetil CoA, logo, de 1 molécula de glicose, têm-se dois ciclos de Krebs. • Via comum para o catabolismo de proteínas, carboidratos e lipídeos. • Local: Matriz mitocondrial – membrana mitocondrial interna. • Em cada volta entra um grupo acetil *acetil-CoA, e saem duas moléculas de CO2. • Uma molécula de oxaloacetato é empregada para formar citrato, mas após uma série de reações esta molécula é regenerada. • Quatro dos oito passos são oxidações e a energia liberada é conservada na forma de NADH e FADH2. 1 REAÇÃO: Condensação de AcetilCoA + Oxaloacetato = Citrato AcetilCoA condensa em oxaloacetato (essencial) para formar citato. No final das 8 reações, o oxaloacetato é generado para fazer novos ciclos. Enzima reguladora: citrato sintase. De 2 carbonos a molécula passa a ter 6 2 REAÇÃO: Formação do isocitrato via cis-aconitato Tira molécula de água, depois coloca, para mudar a posição da hidroxila e Hidrogênio. Citrato → isocitrato Faz essa mudança para depois oxidar. 3 REAÇÃO: oxidação do isocitrato à α-cetoglutarato e CO2 Descarboxilação oxidativa, porque tira uma molécula de CO2 e oxida o isocitrato. 4 REAÇÃO: oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2 Adiciona CoA para depois usar a energia da ligação para formar ATP. 5 REAÇÃO: Conversão de succinil-CoA em succinato É a ÚNICA etapa que forma ATP. Como são dois ciclos que ocorrem, são duas moléculas de ATP. A isoenzima tem duas enzimas: uma forma ATP, outra GTP. Diferença na base nitrogenada: adenina ou guanina, ambas bases púricas. ATENÇÃO: nucleosídeo difosfato quinase- não precisa decorar, só saber que transforma GTP em ATP. Por isso, no saldo final considera ATP. 6 REAÇÃO: Oxidação de succinato a fumarato Nos eucariotos, a succinato desidrogenase está firmemente ligada à membrana mitocondrial interna. É a única enzima do ciclo ligada à membrana. O malonato é um potente inibidor competitivo da succinato desidrogenase, se presente: bloqueia ácido cítrico. 7 REAÇÃO: Hidratação de fumarato a malato 8 REAÇÃO: Oxidação de malato a oxaloacetato Ciclo pode ser inibido pelo malonato, ele parece com o sucinato e se liga na enzima e impede a formação de produto. Resumindo: • 1 grupo Acetil contendo 2 carbonos foi introduzido no ciclo por combinação com oxaloacetato. • Em cada ciclo, 2 átomos de carbono emergiram como CO2 • A energia liberada no ciclo foi conservada em 3 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP (GTP) • O oxaloacetato é sempre regenerado. Reaçãoglobal a) Saldo final: • 1 ciclo de Krebs: 3 NADH, 1 FADH2, 1 ATP, 2 CO2. • Se pedir quanto libera em termos de energia: 3 NADH, 1 FADH2, 1 ATP (sem gás carbônico). 1 molécula de glicose libera: • 6 NADH • 2 FADH2 • 2 ATP • 4CO2 NADH E FADH2 serão oxidados pela cadeia de transporte de elétrons. 1.3.1. Componentes do ciclo do ácido cítrico: intermediários biossintéticos Os componentes do ciclo de Krebs são matéria prima para célula fazer sínteses de outras coisas. • Citrato: síntese de lipídeos • Α-cetoglutarato: glutamato e outros aminoácidos • Succinil CoA: hemoglobina • Oxaloacetato: glicose, outros aminoácidos. Precisamos manter glicemia de 70 a 99 mg/decilitro. Se baixa muito, o organismo: quebra glicogênio (glicogênese) e, ainda, forma nova glicose por meio do oxaloacetato (gliconeogênese). Diminui reações do ciclo de Krebs, pra não faltar, células vai fazer reações anapleróticas. Caráter anfibólico do ciclo de Krebs: reações catabólicas e anabólicas • Acetil CoA – oxidada e libera energia = catabólica • Intermediários podem sair e fazer síntese de novos produtos = anabólica 1.3.2. Reações anapleróticas • Célula faz essas reações para repor os intermediários do ciclo do ácido cítrico que foram perdidos = Reações de catabolismo dos intermediários. • Saber apenas reação feita pela piruvato carboxilase. Acabou o oxaloacetato, parando o ciclo → Aumenta [ ] de Acetil CoA, porque não tem oxaloacetato para se unir e formar citrato. Logo, excesso de Acetil CoA ativa Piruvato carboxilase (carboxilação – adiciona ácido carboxílico) Ela é inativa, só com excesso de [ ] de Acetil CoA porque ciclo de Krebs não ocorre é que ela ativa. A piruvato carboxilase faz reação anaplerótica: pega piruvato e transforma em oxaloacetato, que vai ser usado no ciclo de Krebs, se juntando com Acetil CoA, ciclo volta ao normal, nível de Acetil CoA normal, piruvato carboxilase inativa, piruvato volta a formar Acetil Coa pela enzima complexo piruvato desidrogenase. Cofator da piruvato carboxilase: BIOTINA Logo temos duas enzimas que atuam sobre PIRUVATO. • normal: enzima complexo piruvato desidrogenase = transforma piruvato em Acetil CoA • excesso de Acetil CoA: enzima piruvato carboxilase = transforma piruvato em oxaloacetato. Obs: enquanto não ingere carboidrato não faz reação acima, porque depende do piruvato que vem da glicose. Torna concentração de metabólicos constante. 1.3.3. Funções do ciclo de krebs Oxida acetil-CoA que vem das macromoléculas para produzir energia. Fornece precursores para síntese de glicose, aminoácidos, heme (porfirina + Ferro), ácidos graxos. OBSERVAÇÃO: Microrganismos fazem ciclo de Krebs incompleto. Não tem enzima alfa ceta glutarato desidrogenase. Então faz ciclo por que? Para fornecer precursores para síntese de outras moléculas. 1.4. Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa • Série de transportadores de elétrons que atuam sequencialmente: são proteínas integrais de membrana que apresentam grupos prostéticos capazes de aceitar ou doar 1 ou 2 elétrons. • É necessário oxidar as coenzimas para: o Voltarem às vias de degradação; o Dar energia para a síntese de ATP a partir de ADP. i. Cadeia transportadora de elétrons: reoxidar NADH e FADH2 que foram produzidos no metabolismo. Libera energia. Usa oxigênio para oxidar coenzimas – COMPLEXOS PROTEICOS ii. Fosforilação oxidativa: usa energia liberada pela cadeia para síntese de ATP – ATP SINTASE. Em única mitocôndria, até 10 mil conjuntos desses. São separadas mas acopladas, fosforilação oxidativa DEPENDE da cadeia transportadora de elétrons. 1.4.1. Complexo da cadeia respiratória mitocondrial Formada pelos complexos proteicos presos na membrana mitocondrial interna (não se movem). Dentro deles, existem grupos prostéticos. • Complexo I • Complexo II • Complexo III • Complexo IV Ainda existe: móveis • Ulbiquinona – Q = coenzima Q10 (parte lipídica) • Citocromo C – proteína NADH e FADH2 vem do ciclo de Krebs carregados com prótons. Energia do próton liberado pela NADH (fluxo de 2 elétrons) para proteínas, é usada pelas proteínas para bombear prótons que estão na matriz da mitocôndria para o espaço intramembranas. Cuidado: não é o próton liberado pela NAD que vai da matriz para espaço. Mas esses prótons dão a energia para proteínas bombearem prótons da matriz. I. 1 NADH oxida liberando 2 elétrons (se torna NAD+ oxidado que vai para ciclo de krebs) e da energia para que proteína I bombeie 4 prótons para espaço intramembrana. II. Ulbiquinona transporta elétrons da proteína I para III que com a energia bombeia 4 prótons. III. O citocromo C transporta elétrons da proteína III para IV, que pega energia e bombeia 2 prótons. IV. Esses elétrons são recebidos pelo aceptor final de elétrons: OXIGÊNIO. Oxigênio recebe e é reduzido em água. (Se não tem oxigênio: cadeia respiratória PARA). 1 NADH = bombeou 10 prótons. 1.4.2. Fosforilação oxidativa Conforme bombeia prótons para espaço intermembranas, vai ficar com carga positiva, já a matriz que está perdendo, fica negativa. Essa diferença (gradiente de prótons) cria força próton motriz que faz com que prótons que foram bombeados voltem para matriz. Voltam por onde? Pela ATP sintase. Quando voltam, liberam energia. Essa energia é usada para formar ATP. A cada 4 prótons que volta para matriz = 1 ATP. Logo, 1 NAD bombeia 10 protons, então forma 2,5 ATP. Gradiente que cadeia transportadora de elétrons causa: • Carga positiva espaço intermembranas • Carga negativa matriz - poucos prótons Gera força motriz com passagem dos prótons para dentro para matriz O que forma? Potencial químico (meio da matriz fica básico sem próton), + potencial elétrico (meio interno – matriz negativo e fora positivo) = força motriz REOXIDAÇÃO NAD NAD é reoxidado na cadeia, quando oxida libera energia, que aciona bomba, 4 prótons da matriz são bombeado para matriz no complexo 1, complexo 3: 4 protons; complexo 4: 2 protons = 10 protons liberados para espaço intermembrana, esses prótons voltam para matriz passando pela ATP sintase. A cada 4 prótons que passam = 1 atp 1 NAD = 2,5 ATP NAD reduzido vai no complexo 1, entrega 2 eletróns, NAD+ volta para ciclo de Krebs. Ulbiquinona leva elétrons para complexo 3, dali para 4, oxigênio aceptor final de elétrons e forma molécula de água. REOXIDAÇÃO FAD FAD reduzido entrega elétrons no complexo 2. Ulbiquinona leva para 3, e citocromo leva do 3 para complexo 4. São bombeados no total = 6 prótons. 1 FAD = 1,5 ATP COMPLEXO 2 não bombeia próton quando tem FAD. Ou FAD ou NAD, não acontece ao mesmo tempo. Se não tem oxigênio: NAD reduzido não vai reoxidar, todos os NAD´s vao ficar reduzidos. Ciclo de Krebs para. Inibidor de cadeia de transporte de elétrons EFEITO sempre o mesmo = inibe cadeia • Rotenona –se liga ao complexo 1 • Cianeto – fumaça do incêndio – se liga ao complexo 4 • Monóxido de carbono – liga ao complexo 4 Esses 2 são piores porque além de se ligar, se liga na hemoglobina e inibe transporte oxigênio. Ex3: maloneto, antimicina A Se cadeia é inibida = fosforilação também não ocorre. E o ciclo de Krebs? Para, porque só terá NAD e FAD reduzidos. Não tem nad e fad oxidados para receber os prótons. Logo: STOP cadeia transportadora de elétrons, fosforilação oxidativa e ciclo de Krebs. O que célula passa a fazer? Fermentação láctica Se ATP sintase para de funcionar, ex: oligomicina inibe ela, o espaço intermembranas enche de prótons. Gradiente muito grande, não bombeia mais. Cadeia PARA. Logo em seguida, para ciclo de Krebs. Se nesse caso de inibição, faz corte na membrana interna da mitocôndria, prótons conseguiriam voltar, cadeia e ciclo de Krebs volta a funcionar, mas fosforilação oxidativa não. Então, não forma ATP. DESACOPLADOR Vazamento de nitrofenol – DNP. oque ele faz? DNP é pequena e lipossolúvel, atravessa membrana mitocondrial interna facialmente. Como é acido fraco, pega próton no espaço intramembrana e leva para matriz = acaba com o gradiente de prótons, ai prótons não passa mais pela ATP sintase, fosforilação oxidativa PARA. Acontece síntese de ATP na glicose e ciclo de Krebs= 4 ATP´s apenas. Além disso, febre. Por que? Energia que é liberada da cadeia e não é usada pela ATP sintase, é liberada na forma de calor = febre – hipertermia Qualquer desacoplador = vai ter febre intensa, energia da cadeia liberada na forma de calor. O que pesquisadores pensaram? Se usar o DNP controladamente, vai emagrecer. Célula vai oxidar lipídeos para obter ATP. Acidentes fatais: DNP cancerígeno, e dependendo da quantidade é tóxico. Sibutramina = não tem na bula, efeito adverso = desacoplador. Desacoplador fisiológico Tecido adiposo marrom = termogenina = proteína desacopladora = faz mesma coisa que DNP, mas é fisiológico, mantem bebê aquecido, porque produz calor. Termogenina, prótons em vez de passaram pela ATP sintase, passam com termogenina e produz calor. Não precisa decorar em qual complexo cada inibidor, inibe. Obs: algumas anestesias têm efeito desacoplador = febre intensa, mata NÃO CAI NESSA PROVA: Para fosfato ultrapassar membrana mitocondrial interna e ir para matriz e, para ATP ir para citosol, eles DEPENDEM de transportadores para ATP sair da matriz mitocondrial para citosol Dois tipos de transportadores na membrana mitocondrial interna: Adenina nucleotídeo translocase: troca ATP por ADP, sai ATP e ADP entra, contratransporte, o ADP se liga na fosforilação oxidativa para formar mais ATP quando o fosfato vim. Fosfato translocase: COLOCA GRUPO fosfato e próton para matriz = simporte. Fosfato se liga ao ADP = ATP. Se tem veneno que inibe adenina ou fosfato translocase: não ocorre fosforilação oxidativa. Morte. Porque não tem troca. Substância que inibe esses translocadores também impede fosforilação oxidativa e causa morte. 2 bimestre Bioquimica 1. Lançadeiras É como um transporte, leva o “efeito/poder” das moléculas para locais em que a molécula não pode ir. 1.1. Lançadeira malato-aspartato A lançadeira do malato-aspartato é um conjunto de reações que transporta os equivalentes de redução produzidos no citosol durante a glicólise ao interior da mitocôndria. Onde atua? Fígado, rins e coração. Na glicólise, a glicose é reduzida a 2 piruvatos, liberando: 2NADH. • O NADH não atravessa a membrana mitocondrial interna (membrana impermeável ao NADH). Porém, o NADH precisa ser reoxidado a NAD+, por meio da transferência de seus elétrons ao oxaloacetato. • Logo, a lançadeira vai levar o poder redutor do NAD até a matriz mitocondrial. Ela acaba transportando os elétrons. • Nesse caso, 1 NADH = 2,5 ATP. • No espaço intermembranas ocorre oxidação de Oxaloacetato → malato. Essa energia da oxidação é que leva os elétrons do NADH para matriz mitocondrial. • Malato na matriz libera o hidrogênio, se transformando em oxaloacetato. Mas o oxaloacetato também não atravessa membrana mitocondrial interna, então usa lançadeira para voltar ao citosol na forma de aspartato. Se lançadeira para de funcionar: não reoxida NAD, glicólise para = fermentação láctica ocorre. 1.2. Lançadeira glicerol fosfato Sistema alternativo de lançadeiras de NADH, que atua na movimentação de equivalentes redutores (carregados de energia) do citosol para a matriz mitocondrial. Anna Riscado REDUÇÃO Onde ocorre: músculo esquelético e encéfalo 1 NADH = 1,5 ATP. No citosol, o NAD+ é regenerado (a partir de NADH + H+) pela glicerol-3-fosfato desidrogenase através da transferência de elétrons para uma molécula de di-hidroxicetona-fosfato, resultando na formação do glicerol-3-fosfato. Então ocorre a transferência de dois equivalentes redutores do glicerol-3-fosfato para uma molécula de FAD, formando FADH2. LOGO: NADH entrega elétrons para diidroxicetona. Com essa energia, a diidroxicetona reduz a Glicerol-3-fosfato. Este oxida entregando os elétrons para o FAD. Esta transferência é realizada através de uma isoenzima da glicerol-3-fosfato-desidrogenase ligada à porção externa da membrana interna da mitocôndria. Os elétrons desse FADH2 são transferidos finalmente para a ubiquinona (ou coenzima Q), que se encontra no espaço intermembrana da membrana interna da mitocôndria, possibilitando a síntese de aproximadamente 1,5 molécula de ATP na cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) por cada molécula de FADH2 formada. Obs: FAD não atravessa membrana mitocondrial interna, mas entrega os elétrons para a ulbiquinona que está na membrana. 2. Metabolismo do glicogênio Quebra e síntese do glicogênio. Enzimas: saber apenas da quebra do glicogênio. 2.1. Aspectos iniciais • Principal polissacarídeo de reserva – regula níveis glicêmicos. • Formado por ligações glicosídicas alfa 1-4 e a cada 11 a 12 unidades: ligações alfa 1-6 • Glicogênio tem a extremidade REDUTORA, pois tem hidroxila (OH) livre, e o resto NÃO REDUTORA (já envolvida em ligações glicosídicas). Armazenamento: • Fígado: máximo de 24 horas. • Músculo: 1 hora de exercício intenso. dúvida: para formar FADH2 PRECISO DE 2 GLICEROL-3-FOSFATO? https://pt.wikipedia.org/wiki/Glicerol-3-fosfato_desidrogenase https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosforila%C3%A7%C3%A3o_oxidativa Anna Realce não é 2,5? Qual o objetivo de armazenar glicogênio? • No fígado: manter a glicemia ([ ] de glicose no sangue) entre 70 e 99 mg/dL em jejum. • No músculo: fonte de energia. Em jejum: ocorre quebra da glicose armazenada na forma de glicogênio – glicogênese. Estrutura do glicogênio 2.2. Glicogenólise LISE = quebra → Logo, quebra do glicogênio nas ligações α 1→4. 1ª reação: Fosforólise do glicogênio A quebra ocorre por FOSFORÓLISE (depende de fosfato para ocorrer) nas pontas não redutoras. Enzima: fosforilase do glicogênio → cliva as ligações α 1→4 entre os resíduos glicosil nas extremidades não redutoras das cadeias de glicogênio. Libera: Glicose 1-fosfato Já os pontos de ligação α 1→6 são quebrados pela Enzima de desramificação: • Transferase: pega três unidades de glicose e transfere para próxima ponta redutora • Glicosidase: promove quebra da ligação α 1→6 2ª reação: alteração do local do fosfato (de C1 para C6) Glicose 1-fosfato → glicose 6-fosfato Enzima: fosfoglicomutase – catalisa a reação reversível Glicose 6-fosfato: • Músculo: fornece energia. Glicólise: com oxigênio (respiração celular) ou sem oxigênio (fermentação láctica) • Fígado: enzima glicose 6-fosfato retira o fosfato do carbono 6 e libera glicose livre, esta sai para o sangue mantendo [ ] de glicemia adequadas. 3ª reação: Hidrólise da glicose-6-fosfato - ocorre no Retículo Endoplasmático Enzima: Glicose-6-fosfatase Sitio ativo: luz do reticulo endoplasmático Local: fígado e rins 2.2.1. Balanço da glicólise APÓS glicogenólise: Glicogênio → Glicose 6-fosfato → Glicólise Como glicose já entra na glicólise fosforilada, isto é, na forma glicose-6-fosfato, economiza energia. Saldo final de energia: • 3 ATP (em vez de 2) • 2 NADH. 2.3. Doenças de depósito de glicogênio a) Tipo I: doença de Von Gierke Deficiência da glicose-6-fosfatase. Afeta: • Fígado, rins e intestino. • Gera hipoglicemia em jejum severa • Esteatose (gordura no fígado), hepatomegalia • Estrutura do glicogênio normal, aumento dos depósitos de glicogênio. Normalmente, quando há falta glicose no sangue, células promovem a glicogenólise = quebra do glicogênio em Glicose 1-fosfato + glicose, depois ocorre modificação da glicose 1-fosfato em glicose- 6-fosfato. Depois, essa glicose 6-fosfato é transformada em GLICOSE pela glicose-6-fosfatase. Como não tem a glicose 6-fosfatase = não ocorre liberação de glicose no sangue. • O fígado passa a usar glicose-6-fosfatocomo energia e como há excesso de quebra (porque sangue continua com glicemia baixa), fígado armazena o que sobra na forma de lipídeo. • Obs: para o sistema nervoso, falta glicose no sangue, mesmo que esteja ocorrendo quebras de glicogênio, como a reação não chega até o fim, a glicemia vai continuar baixa, desse modo, secreta hormônios que promovam ainda mais o catabolismo do glicogênio. • Problemas: glicogenólise, gliconeogênese. b) Tipo V: Síndrome de McArdle – pessoa sensível à exercício físico Deficiência da fosforilase músculo-esquelética do glicogênio Obs: Enzima fosforilase só deixa de funcionar no músculo (no fígado funciona). • Afeta músculo esquelético • Gera fraqueza temporária e câimbras nos músculos esqueléticos após exercício • Há aumento do lactato sérico durante o exercício extenuante • Desenvolvimento mental normal • Prognóstico bom a regular • Alto nível de glicogênio com estrutura normal no músculo 2.4. Glicogênese • Transformação de glicose em glicogênio. Ocorre virtualmente em todos os tecidos, mas é mais proeminente no fígado e músculos (músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio que o fígado) = Músculo 1 a 2% de sua massa é glicogênio; Fígado: 10% 1ª reação: glicólise (Fosforilação da glicose) Glicose → Glicose-6-fosfato Enzima: hexocinase 2ª reação: isomerização de posição Glicose-6-fosfato → Glicose 1-fosfato Enzima: fosfoglicomutase 3ª reação: Glicose-1-fosfato se une com UDP = UDP-gli (glicosil ativado). UDP (transporte de hexoses), UDP-gli: forma ativada de glicose, muito exergônica, irreversível, por formação de PPi. 4ª reação: Glicogênio sintase pega a glicose unida a UDP e coloca nas pontas não redutoras do glicogênio, liberando o UDP. 2.4.1. Síntese do glicogênio Se esgotou reservas de glicogênio, para formar um glicogênio do zero: a síntese do glicogênio vai depender de um primer iniciador a partir da proteína Glicogenina, que se une a 8 unidades de glicose (resíduos). Feita essa união, a glicogênio sintase se liga à cadeia de glicogenina (que permanece unida ao primeiro resíduo de glicose), estendendo a cadeia: glicogênese passa a ocorrer pela glicogênio sintase = transferência de um glicosil ativado (UDP- gli) para um terminal não redutor da molécula de glicogênio). Enzima de ramificação A cada 8 a 14 resíduos, a Enzima vai pegar 6 unidades de glicose ligadas α1-4 da extremidade não redutora e coloca em outra extremidade para o grupo OH do carbono 6 de uma unidade de glicose na mesma, ou em outra cadeia de glicogênio, para formar as ligações α1-6 do glicogênio (ponto de ramificação). Por que estocar glicogênio e não apenas gordura? • Gordura é estocada no tecido adiposo e demora a sua mobilização. • Além disso, gordura não pode ser usada na ausência de oxigênio, glicose pode via fermentação láctica. • A maior parte da gordura não pode ser convertida em glicose – ácido graxo não pode ser transformado em glicose e, assim, não consegue manter glicemia só com gordura. Obs: quando quebra o triacilglicerol forma → glicerol + 3 moléculas de ácidos graxos. Só o glicerol pode ser convertido em glicose, mas é muito pouco. Por que não estocar glicose livre dentro da célula? Porque glicose é osmoticamente ativa. O glicogênio é insolúvel, portanto, armazená-lo como glicogênio não vai perturbar a pressão osmótica, em vez de glicose, que é solúvel em água e se for armazenado como glicose, irá perturbar a pressão osmótica (hipertônica) que fará a célula lisar. Com grande quantidade de partículas de glicose armazenadas, a osmolaridade da célula aumentaria. Desta forma, o soluto tenderia a atrair mais solvente por meio da pressão osmótica, resultando em um maior volume intracelular. A célula, então, não iria conseguir suportar um volume tão alto e sofreria lise. 3. Metabolismo da glicose, galactose e manose Sacarose quebra por sacarase = frutose + glicose Lactose quebra por lactase = glicose + galactose Frutose = glicose + glicose Ex: Mel – liberada frutose Metabolismo frutose e galactose: deficiências de enzimas geram doenças 3.1. Metabolismo da frutose Ingeriu frutose? ela se transforma em produtos que entram na via glicolítica: • frutose 6-fosfato OU • gliceraldeído 3-fosfato 3.1.1. Tecidos extra-hepáticos (todos os tecidos, exceto fígado) Nestes tecidos, a frutose vai ser fosforilada pela enzima hexocinase = adiciona fosfato. Essa enzima tem especificidade, aceita APENAS 3 substratos: fosforila glicose, frutose e manose. GASTO: 1 ATP LIBERAÇÃO: frutose-6-fosfato, que entra na via glicolítica e é usada como fonte de energia. Enzima tem mais afinidade com glicose, menos do que com frutose. Logo, usa de preferência glicose, mas se tem alta [ ] de frutose usa também. 3.1.2. No fígado - decorar enzima 1. Enzima frutoquinase: frutose fosforilada GASTO: 1 ATP Liberação inicial: frutose-1-fosfato 2. Enzima aldolase B: vai quebrar frutose bem no meio e formar: 1 diidroxicetona fosfato + 1 gliceraldeído. Ação de mais duas enzimas (não precisa decorar) para transformar esses dois substratos em gliceraldeído-3-fosfato que usa na 6 reação da glicólise. • Logo, 1 molécula de frutose libera duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato. Se já tem glicose suficiente para glicólise (produção de energia), o Gliceraldeído 3-fosfato pode entrar também na gliconeogênese e ocorrer síntese de glicose nova: libera glicose e está vai para corrente sanguínea manter glicemia. Por isso que o diabético não pode ingerir muita fruta. 3.1.3. Doenças relacionadas com erros no metabolismo da frutose a) Frutosuria essencial Enzima deficiente: frutoquinase (fosforila frutose no fígado) Primeiro momento: frutose se acumula na urina, depois ela vai ser usada sem problema. Com a Frutoquinase deficiente, quando a frutose entra no fígado, ela não consegue ser fosforilada, sem grupo fosfato ela sai do fígado e vai para tecidos extra hepáticos onde é fosforilada pela hexoquinase. Assim, o próprio corpo resolve. Pessoa geralmente não percebe a doença. (açúcar que não é fosforilado SAI da célula e vai para célula onde pode ser fosforilada). b) Intolerância hereditária à frutose Enzima deficiente: aldolase B. Frutose chega no fígado, frutoquinase fosforila = frutose-1-fosfato, mas esta não consegue ser quebrada por falta de enzima aldolase B. PROBLEMA: fígado não tem enzima, mas como ela está fosforilada, não sai da célula = acumula na célula. Isso gera sequestro de fosfato = porque fosfato da célula fica preso na molécula de frutose que célula não consegue usar. Agravante: vai faltar ATP na célula , fígado terá menos energia, com o tempo falência hepática e morte. Terapia/tratamento: Logo que descobre doença: deve retirar toda frutose da dieta, inclusive sacarose. Sintoma: • hipoglicemia grave: quando não se alimenta, para manter glicemia precisa fazer glicogenólise (depende de fosfato) e gliconeogênese (precisa de 6 ATP’s) – como FOSFATO está na frutose, esses dois mecanismos estão deficientes na célula, por isso a hipoglicemia. • Icterícia: não é doença, é sintoma (várias doenças causas esse sintoma ex: doença que destrói muito hemácias, lectospirose e hepatite que prejudicam fígado). Causa: hemácias (120 dias de vida) quando degradadas liberam bilerubina, composto vermelho-alaranjado que vai até o fígado, onde este a conjuga para liberar bilerubina conjugada e o organismo promove excreção. Mas se fígado não está bem, não vai conseguir eliminar a bilerubina, ela vai se acumulando nos tecidos: da cor amarelada aos olhos. • Hemorragia: Fatores de coagulação impedem que tenha hemorragia. Estes fatores são sintetizados no fígado, mas se fígado esta prejudicado, não sintetiza corretamente. Essa criança tem hemorragia. • Hiperuricemia: excesso de ácido úrico na urina. Tinha ATP que virou ADP – esse ADP se transforma em AMP, precisa ser degradado,na degradação forma ácido úrico, que se acumula • Pode causar falência hepática e morte 3.2. Metabolismo da galactose Ingeriu a galactose, primeira coisa: enzima galactoquinase fosforila galactose no carbono 1, forma = galactose 1-fosfato (GASTO ATP) Obs: Hexocinase não consegue fosforilar Agora, depende da Enzima-1-fosfato-uridil-transferase Na célula temos UDP-glicose (TRANSPORTADOR DE HEXOSES), quando galactose se transforma em galactose-1-fosfato, a enzima acima faz TROCA. Retira a glicose do UDP e no lugar da glicose coloca a galactose, formando = UDP-Galactose. A glicose que saiu se une ao grupo fosfato liberando = glicose-1-fosfato. E agora? O que ocorre com glicose-1-fosfato? • Não entra na via glicolítica, vai depender da enzima fosfoglicomutase que muda fosfato do carbono 1 para o 6, liberando: glicose-6-fosfato que entra na glicólise O que aconteceu com UDP-galactose? • Tem dois caminhos a) Reações de síntese: temos dentro da célula glicoproteínas que precisam de galactose. Então ocorre síntese de glicoproteínas ou Se mulher está amamentando, vai para síntese da lactose. b) Pode sofrer ação da enzima epimerase: transforma UDP-GALACTOSE em UDP- GLICOSE (porque glicose e galactose são epímeros no carbono 4). UDP-glicose pode ir para síntese do glicogênio, de glicoproteínas, ou volta para o início do processo fazer nova troca com a galactose-1-fosfato. Obs: Enzima epimerase faz REAÇÃO REVERSÍVEL porque converte UDP-GALACTOSE em UDP-GLICOSE e ao contrário. 3.2.1. Doenças a) Galactosemia clássica • Deficiência da enzima D-galactose 1-fosfato-uridil transferase: • Causa: galactosemia, galactosuria, vômitos, diarreia e icterícia. • Gera: Acúmulo de galactose-1-fosfato e galactiol (quando aumenta galactose porque não esta sendo metabolizada, esse aumento vai transformar galactose em galactiol – álcool que se acumula na retina e forma catarata). b) Deficiência galactoquinase • Deficiência enzima galactoquinase: causa galactosemia e galactosuria • NÃO ACUMULA GALACTOSE-1-FOSFATO aqui. • Mulher que tem isso pode mamamentar? Sim, por causa da enzima epimerase que muda galactose para glicose. • A galactose que é necessária para a biossíntese de membranas celulares, glicoproteínas e outros componentes celulares pode ser transformada a partir da glicose-1-fosfato. 3.3. Metabolismo da manose • Fosforilada pela hexoquinase em manose-6-fosfato • Enzima fosfomanoseisomerase: transforma manose em frutose por meio da isomerização = frutose-6-fosfato que entra na via glicolítica. 4. Gliconeogênese Só usam glicose como fonte de energia. Dois mecanismos (ocorrem juntos): • Glicogenólise • Gliconeogênese. Quando ocorre gliconeogênese? Jejum prolongado e consumo inadequado de carboidratos. Observações: • Glicogênio dura no máximo 24 horas. Acabou glicogênio, sobra gliconeogênese e ocorre até a morte. • Onde ocorre? 90% no fígado, 10% nos rins (córtex renal). • Acontece a partir de precursores: maioria dos aminoácidos, lactato, glicerol, piruvato, oxaloacetato. 4.1. Reações da Gliconeogênese • Piruvato faz 7 reações da glicólise ao contrário e libera = glicose • Apenas muda as reações 1, 3, e 10 que são irreversíveis. Assim, só estudamos as 3 que são diferentes. • Tecidos envolvidos: músculo, adipócitos, hemácias e fígado. a) Precursores principais: • Tecido adiposo: triacilglicerol = 3 ácidos graxos + glicerol Jejum ativa lipólise, quebra triacilglicerol liberando 3 ácidos graxos + glicerol Os ácidos graxos só são oxidados para liberar energia, mas não viram glicose. Já o glicerol sai do tecido adiposo e vai até o fígado faz gliconeogênese. No fígado, glicerol vai virar PIRUVATO e vai fazer as 10 reações para liberar glicose. Foi pego 3 grupos de ratos, 1 grupo alimentado com carboidrato, outro com lipídeo, e outro com proteína. Qual sobrevive? O com proteína, porque proteína vira lipídeo e carbo, estes não viram proteínas. • Eritrócitos: liberam lactato/acido láctico vai para fígado fazer gliconeogênese. • Músculo: se tiver sem oxigênio faz fermentação láctica que vai para fígado. No jejum prolongado: proteólise, quebra das proteínas do músculo = libera aminoácidos (ex: alanina) que vão para fígado fazer gliconeogénese=Perde massa magra. Obs: Ciclo de cori, glicose volta para hemácia/musculo e volta para fígado. Obs: PRECISO de DOIS piruvatos para formar 1 molécula de glicose. • Piruvato faz duas reações com duas enzimas diferentes para virar glicose: fosfoenolpiruvato que faz reações ao contrário, até fosfofrutoquinase. • Não precisa decorar reações, mas saber enzimas 1ª reação da gliconeogênese (corresponde à reação 10 da glicólise): Piruvato → fosfoenol piruvato. Depende de 2 enzimas: • Piruvato carboxilase: transforma Piruvato em oxaloacetato (ocorre carboxilação). Cofator: biotina (vitamina B7). • PEP carboxicinase: oxaloacetato descarboxilado + fosforilação virando: fosfoenolpiruvato. 7ª reação gliconeogênese (corresponde à 3 da glicólise): frutose 1,6-bifosfato → frutose-6-fosfato Depois de 6 reações temos: frutose 1,6-bifosfato. Na sétima reação: ocorre saída do fosfato inorgânico, mas não forma ATP porque não tem energia suficiente para isso. 10 reação gliconeogênese (corresponde à 1 reação da glicólise): glicose-6-fosfato → glicose Gliconeogênese: gasta muito mais energia do que uso da glicose. Mas é vantajoso, porque SNC só usa glicose como fonte de energia. 4.2. Glicose-6-fosfatase Glicose-6-fosfatase: enzima da glicogenólise. Enzima importante que é responsável por tirar fosfato e formar GLICOSE que, na forma livre (sem fosfato), pode sair da célula. não está presente no músculo; está ligada à membrana. Doença de von hier: AUSENTE enzima glicose-6-fosfatase = não faz gliconeogênese. LEMBRAR CICLO DE CORI. Obs: Gliconeogênese = Quase todas as reações ocorrem no CITOSOL, MENOS a Piruvato carboxilase (ocorre na matriz da mitocôndria). 4. Via das Pentoses Fosfato Glicose-6-fosfato tem vários caminhos, um deles: VIA DAS PENTOSES FOSFATO, via alternativa de oxidação da glicose. LOCAL: citosol da célula Objetivo: formar ribose-5-fosfato + NADPH (NAP reduzido) Não tem o objetivo de produzir energia (Não produz energia). Qual a importância? • Ribose-5-fosfato ajuda a formar nucleotídeos, importante em tecidos em crescimento e tumores e também pode ser reutilizada para formar glicose-6-fosfato. • NADPH = vai para síntese de lipídeos. Dá o poder redutor para ocorrer síntese de lipídeos (colesterol, ácidos graxos etc), no fígado (quando mulher está amamentando e precisa de lipídeos, faz uso dessa via). Outra utilidade: ajuda na destoxificação da célula junto com a glutadiona (eliminação de radicais livres por meio da redução da glutationa oxidada); síntese de neurotransmissores. Obs: NADP diferencia do NAD por um fosfato mais. 4.1. Fase/Via oxidativa • Ponto de partida: Glicose-6-fosfato → libera Ribose 5-fosfato + 2 NADPH • Não precisa decorar as reações químicas. • Saber: GLICOSE-6-FOSFATO DESIDROGENASE → primeira enzima que atua na fase oxidativa, e tem a função de oxidar a glicose-6-fosfato, formando primeiro NAPH. Deficiência na enzima: doença genética • No final da via: formação de Ribose-5-fosfato, liberando 2 NADPH 4.2. Fase não oxidativa Ribose-5-fosfato faz várias reações se transformando em Glicose-6-fosfato, para essa voltar lá para início e começar tudo novamente, liberando mais NADPH. Pode ocorrer somente fase oxidativa, mas também pode ocorrer apenas a fase não oxidativa, e pode ocorrer as duas juntas. • Célula em divisão e sintetizando lipídeos: precisa de ambos os produtos (Ribose-5-fosfato e NADPH), então: só faz a fase oxidativa. • Célula sintetizando lipídeos, só precisa de NADPH. Então, célula faz fase oxidativa e não oxidativa juntas, para liberar mais NADPH. • Célula só precisa de ribose (ex:tecido em crescimento, divisão celular), mas não precisa de NAPH: só ocorre fase não oxidativa, porque todas as reações são reversíveis, então, partindo da glicose-6-fosfato, faz reações da fase não oxidativa ao contrário para liberar: Ribose-5- fosfato. Na fase não oxidativa todos são monossacarídeos e ocorrem transferência de carbonos entre eles: • Enzima transcetolase: transfere 2 carbonos de 1 monossacarídeo para outro • Enzima transaldolase: transfere 3 carbonos de 1 monossacarídeo para outro. Apos duas reações (xilulose-5-fosfato doa carbono para ribose-5-fosfato – 1 reação), ocorre formação de frutose-6-fosfato + eritrose-4-fosfato: • Frutose-6-fosfato é usada na gliconeogênese se transformando em glicose-6-fosfato. • Eritrose-4-fosfato ganha 2 carbonos da xilulose-5-fosfato formando = frutose-6-fofato que é usada na gliconeogênese formando glicose-6-fosfato. Logo, a fase não oxidativa RECICLA a glicose. Obs: • ribose -5-fosfato epímero de xilulose-5-fosfato • Para que ocorra via não oxidativa depende de 3 glicoses = 1 se transforma na ribose-5-fosfato e duas na xilulose-5-fosfato BALANÇO: A frutose-6-fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato: • Glicólise: produção de energia • Gliconeogénese: formação de nova glicose-6-fosfato 4.3. Ação do NADPH em remoção de radicais livres Associação do NAPH com tripeptídeo glutationa, pode estar na forma oxidada ou reduzida. Reduzida: grupo sulfidrila livre Oxidada: perde elétrons Para glutationa funcionar, precisa estar na forma REDUZIDA. Então, NADPH atua na REDUÇÃO da glutationa oxidada, transformando-a na forma reduzida, formando NADP oxidado (ou seja: NADPH doa seus elétrons para glutadiona oxidada). O NADP oxidado vai para via das pentoses fosfato (se transformar novamente em NADPH). A glutationa reduzida vai eliminar radicais livres. Radicais livres: oxidam proteínas e enzimas que, oxidadas, não funcionam. A glutationa reduzida vem e na sua oxidação (perda de elétrons), reduz a proteína que estava oxidada. Ou seja, glutationa doa seus elétrons para proteína reduzir e voltar a funcionar. Se por algum motivo não produzir NADPH, não consegue ativar a glutationa. HEMÁCIAS (não tem mitocôndria): única forma de produzir NAPH é pela via das pentoses fosfato. 4.4. Deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase Respiração mitocondrial, radiação, algumas drogas formam → Radicais superóxido → peróxido de hidrogénio → radical livre hidroxila → oxida lipídeos, rompe membrana e oxida proteínas, DNA, RNA. A glutationa peroxidase (usa selênio – castanhas do Pará) promove oxidação da glutationa reduzida, que doa seus elétrons para peróxido de hidrogênio, transformando-o em água, EVITANDO a formação de radicais livres. Com isso, libera glutationa oxidada. Para glutationa ser reduzida novamente depende de NADPH. O NADPH depende de sua formação por meio da glicose-6-fosfato sofrer ação da enzima glicose-6- fosfato desidrogenase, que libera NADPH. Logo, se tem deficiência da enzima, aumenta produção de radicais livres. Pode causar = Anemia hemolítica: rompimento da membrana da hemácia por causa da oxidação dos lipídeos da membrana pelos radicais livres. O protozoário da malária, tem uma das fases na hemácia. A hemácia sem a enzima, tem ambiente inóspito para protozoário que não consegue se desenvolver. Então, pessoas com essa deficiência tem resistência à malária. 5. Lipídeos 5.1. Classificação de lipídeos a) Ácidos graxos e triacilgliceróis: reserva b) Glicerofosfolipídeos, esfingolipídeos e esteróis: constituem membrana plasmática c) Outros lipídeos: vitaminas A, D, E, K, prostaglandinas. 5.2. Lipídeos de Reserva Como organismo armazena energia? Na forma de triacilglicerol armazenado no tecido adiposo. E os ácidos graxos? Não armazenamos, mas ele FORMA o triacilglicerol. Ácido graxo sempre formado por ácido carboxílico (COOH) ligado à cadeia de hidrocarbonetos (carbonos e hidrogênios) de 4 a 36 átomos de carbono. • Dupla ligação entre os carbonos: insaturados • Simples ligação entre os carbonos: saturados Ácido graxo insaturado pode ser: • Monoinsaturado: 1 dupla • Polinsaturado: várias ligações duplas. a) Ácidos graxos saturados • Simples ligação • Solido à temperatura ambiente, porque ponto de fusão muito alto (cerca de 70 graus C – precisa aquecer para ficar líquido) ex: banha de porco • Classificação pela insolubilidade em água: são hidrofóbicos (solúvel em solventes orgânicos: acetona, metanol); • São apolares. • Função principal: reserva de energia. • Ácidos graxos e lipídeos de membrana: anfipáticos (parte polar e parte apolar) • • Geralmente origem animal b) Ácidos graxos insaturados • Uma ou mais duplas na configuração CIS (dois hidrogênios para mesmo lado da molécula) Origem vegetal. Ex: óleo de soja • Geralmente líquido à temperatura ambiente – configuração CIS na dupla gera dobra que faz com que fiquem mais afastados, precisa de menos energia para afastar, para ficar líquido = baixo ponto de fusão. Gordura TRANS - Hidrogenação: pega ácido graxo insaturado e transforma em saturado. 5.3. Classificação dos lipídeos de reserva (ácidos graxos) a) Sistema Delta: ∆ • Número antes dos dois pontos: n de carbonos que existem no ácido graxo • Número depois dos dois pontos: número de dupla ligação no ácido graxo • Sempre conta a partir do carbono do ácido carboxílico (que é o carbono 1) • Delta indica onde está a ligação dupla • 18 carbonos, nenhuma dupla • 18 carbonos, duas duplas. Onde? No carbono 9 e 12. b) Sistema ômega ω Conta carbono a partir do lado contrário ao do ácido carboxílico, isto é, a partir da extremidade CH3 e só numera a primeira ligação dupla. Exemplo: ácido ômega 9 Todos esses ácidos tem a primeira ligação dupla (contando do CH3) no carbono 3. Ômega 9: contando do carbono do grupo CH3, primeira dupla estiver no carbono 9, chama de ômega 9. Não diz quantos carbonos tem. Desde que a primeira dupla esteja no carbono 9: ómega 9. Mesma coisa com outros números. Logo, temos VÁRIOS lipídeos que são ômega 9, ômega 6… Ômega 9: sintetizamos Ômega 6: mais fácil de obtermos (óleos vegetais) – não sintetizamos Ômega 3: anti-inflamatório – não sintetizamos 5.4. Influência da saturação no ponto de fusão Ácido graxo saturado: quase 70 graus C, sólido a temperatura ambiente. Ácido graxo insaturado: mais líquido. Quanto maior o número de insaturações (duplas), menor o ponto de fusão. Isso porque, mais o ácido graxo se dobra, mais longe fica um dos outros, precisa de menos energia para quebrar ligações e passar do sólido para líquido. 5.5. Triacilgliceróis • Armazenado no tecido adiposo. • Forma que animal e vegetal armazenam energia: óleo de coco, gordura de porco, nossa gordura. • Lipídeo de reserva ESTRUTURA: consiste em três moléculas de ácidos graxos esterificadas em uma molécula de glicerol. Em cada carbono do glicerol (trialcool), tem 1 ácido graxo. São totalmente apolares (parte polar do ácido graxo se ligou com glicerol) • Ácidos graxos se unem ao glicerol por reação de esterificação, com liberação de 3 moléculas de água. 5.5.1. Classificação Ácidos graxos que se ligam ao glicerol podem ser iguais ou diferentes. a) Simples: todos os ácidos graxos são iguais b) Misto: dois ou mais ácidos graxos diferentes. 6. Metabolismo de Triacilgliceróis • Jejum/exercício/hipoglicemia: como resposta ocorre a liberação de glucagon e/ou epinefrina/adrenalina (exercício) → Estes promovem a mobilização dos triacilgliceróis que estão armazenados no tecido adiposo. Como? pela cascata do AMPcícilico, fosforilando lipases, ou seja, ativando as lipases (que quebram lipídeos) A ligação do glicerol com ácido graxo é quebrada pela lipase: são liberados 3 ácidos graxos + 1 de glicerol. 3 ácidos graxos são oxidados para liberar energia. Alimentou? insulina ativa fosfatase que tira fosfato da lipase,fica inativa, para de quebrar moléculas de triacilglicerois. No tecido adiposo temos a perilipina: proteína que envolve triacilglicerol e o protege = impede quebra desnecessária da gordura. Só quando faz atividade física ou jejum, a perilipina é fosforilada, deixando a enzima lipase entrar e quebrar a gordura. Tecidos que usam ácidos graxos como energia: músculo, coração. Detalhado: No tecido adiposo tem o triacilglicerol e tem enzima lipase inativa. Depende de hormônio que ative cascata de sinalização promovendo fosforilação da lipase (ativação) → quebra do triacilglicerol com liberação de: glicerol + 3 ácidos graxos. Ácidos graxos são captados pela albumina que o transportam até o tecido. No tecido é oxidado para liberar energia. Obs: Ácidos graxos dependem de transportador. obs: Quinase fosforila a lipase e a perilipina. 6.1. Lipólise: Hidrólise dos triacilgliceróis 6.2. Oxidação dos ácidos graxos/beta oxidação Onde ocorre? Matriz da mitocôndria A Albumina pega o ácido graxo no tecido adiposo e transporta até o citosol da célula do tecido-alvo. Então, deixa o ácido graxo no citosol. O ácido graxo precisa atravessar a membrana mitocondrial e chegar até matriz. Importante: se ácido graxo for de cadeia curta (até 12 C), não precisa de transportador para atravessar membrana mitocondrial. Se tiver cadeia longa (13 ou mais C), depende de transportadora: Carnitina. Ela faz transporte para matriz. Obs: maioria dos ácidos graxos são de cadeia longa Deficiência genética de carnitina: acumulo de ácido graxo no citosol dos miócitos. Pode se ligar a glicerol e formar gordura no músculo. Como Carnitina transporta ácido graxo do citosol para matriz? Quebra do triacilglicerol, liberando: a) GLICEROL Glicerol – vai APENAS para fígado, não depende de transportador. No fígado, o Glicerol vira gliceraldeido-3-fosfato e pode ir para gliconeogênese ou glicólise (geralmente para gliconeogênese). b) 3 ÁCIDOS GRAXOS Ácidos graxos vão para tecido onde serão oxidados (beta-oxidação). 6.2.1. Transporte de ácidos graxos para o interior da mitocôndria Dois passos: 1. Conversão de um ácido graxo em um acil-CoA graxo: ocorre ainda no CITOSOL No CITOSOL: ácido graxo (em rosa) se transforma em acil-CoA graxo (ácido graxo + CoA) por meio da enzima Acil-CoA graxo sintetase com gasto de 2 ATP. ATP • quebrado em pirofosfato e AMP • Pirofosfato quebrado novamente liberando dois fosfatos inorgânicos. OBS: para termos CoA – depende de vitamina B5 2. Entrada dos ácidos graxos no interior da mitocôndria por meio do transportador de acil- carnitina/carnitina. • Transportador: acil-carnitina/carnitina: por ele passa a carnitina sozinha, e o acil carnitina: ácido graxo ligado com carnitina. • Logo, para passar pelo transportador, ácido graxo de cadeia longa precisa se ligar à carnitina. Anna Claudia Lavoratti TXXIV Enzimas: Obs: CoA não atravessa membrana. • CAT I – fica na membrana mitocondrial externa = tira a Coenzima A do ácido graxo e liga ácido graxo com carnitina, formando acil carnitina. Enzima reutilizável. Acil carnitina atravessa transportador • CAT II – fica na membrana mitocondrial interna Na matriz, CAT II tira carnitina (que volta para citosol) do ácido graxo e no lugar coloca CoA da matriz, formando: Acil CoA graxo = este será oxidado. 6.2.2. Estágios de oxidação do ácido graxo a) Oxidação de ácidos graxos saturados e com número PAR de carbonos: Ex: 16 carbonos Quantos ATP’S são liberados na oxidação completa de 1 ácido graxo com 16 carbonos? Não precisa saber o nome das enzimas. Da primeira oxidação libera: Acetil-CoA + Acil-CoA graxo com dois carbonos a menos do início. Acetil-coA sempre tem 2 carbonos. O composto liberado junto terá quantos carbonos? Inicial – 2. Eram 16, tira 2, liberou Acil-CoA graxo com 14 carbonos. Cada reação libera: • 1 FADH2 • 1 NADH • 1 acetil CoA = vai para ciclo de krebs • 1 acil CoaA Graxo com dois carbonos a menos = vai realizar nova beta oxidação e liberar novamente: o 1 FADH2, 1 NADH, 1 Acetil CoA, 1 Acil CoA graxo, agora com 4 carbonos a menos do que inicialmente. Vão para cadeia de transporte de elétrons Anna Claudia Lavoratti TXXIV SALDO ENERGÉTICO DE 1 BETA OXIDAÇÃO: • FADH2 = 1,5 ATP • NADH = 2,5 ATP • Acetil CoA = vai para ciclo de krebs que libera: 3 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP = 10 ATP. O Acil CoA graxo liberado vai realizar nova beta oxidação até não sobrar nada: no caso de 16 carbonos iniciais = 6 betaoxidações Ao fim sobram 4 carbonos, quebra no meio e libera DIRETO 2 Acetil CoA, não faz beta-oxidação. Logo, • Ocorrem 7 betaoxidações com liberações de 1 acetil CoA (10 ATP) + 1 FADH (1,5) + 1 NADH (2,5) = 14 ATP x 7 = 98 • No fim liberam mais 2 Acetil CoA = 2 x 10 = 20 ATP Logo, temos liberação final de 8 AcetilCoa Cada acetil Coa = 10 ATP’S. LOGO, 80 ATP’s. • 7 FADH2 • 7 NADH REGRA DE CÁLCULO: o Quantos carbonos tem a molécula inicial? X o Divide X/2 = número de Acetil CoA. o Quantos NAD e FADH2? Pega número de Acetil CoA e diminui 1 = uma betaoxidação que não ocorre. o No final desconta 2 ATP’s que gastou no início Se tem 22 carbonos: o metade = 11, numero de acetil CoA o número de FADH2 e NADH = 11 -1 = 10 FADH2 E 10 NADH b) Oxidação de ácidos graxos saturados e com número ÍMPAR de carbonos: • Faz betaoxidação igual. Quando chega na última volta, sobram 5 carbonos. • Ocorre quebra e libera: 1 Acetil Co-A + molécula com 3 carbonos chamada de Propionil Co-A O que ocorre com esse propionil CoA? Faz série de reações e libera succinil Co-A – vai para ciclo de krebs. Reação anaplerótica: propionil CoA → succinil Co-A (Vitamina B12 e biotina – ESSENCIAL para ocorrer essa reação). c) Ácido graxo insaturado (dupla) - Maioria dos ácidos graxos: única coisa diferente da beta oxidação dos saturados, é que nos insaturados a ligação dupla tem configuração cis, e para beta oxidação ocorrer: precisa mudar para trans para então ocorrer beta oxidação. Como isso é possível? Enzima enoyl CoA isomerase = muda dupla da configuração CIS para TRANS Porque a enzima enoil-CoA hidratase (que faz parte da beta oxidação) SÓ aceita acido graxo na configuração TRANS. Anna Claudia Lavoratti TXXIV 6.2.3. Regulação da beta-oxidação Para evitar que o ácido graxo sintetizado já seja metabolizado, na síntese de ácidos graxos, a primeira coisa formada é Malonil CoA (1ª coisa formada). O Malonil CoA inibe CAT I, com isso, impede que ácido graxo entre dentro da mitocôndria, porque era a CAT I que colocava a carnitina no ácido graxo permitindo seu transporte. o Malonil CoA – inibe entrada de acido graxo para dentro da mitocôndria onde ácido graxo seria metabolizado. Obs: Altas [ ] de NADH e Acetil CoA = inibem beta oxidação (cada um inibe uma enzima). 7. Corpos cetônicos o Acetona, Acetoacetato, hidroxibutirato Obs: Acetoacetato, hidroxibutirato = são ácidos carboxílicos Quem sintetiza? Fígado. Quando? Jejum (4 a 6 horas sem alimento), dieta pobre em carboidrato, diabete melitus. Por que forma corpos cetônicos? 1. Hepatócito nas situações acima começa a usar ácido graxo, faz beta oxidação liberando Acetil- CoA, esta entra no ciclo de krebs, CTE, libera energia. 2. Para manter glicose: ocorre a quebra do glicogênio e gliconeogênese (pode ocorrer a partir do oxaloacetato – 1 molécula que no início do ciclo de krebs se liga a Acetil CoA). 3. Porém, em jejum, o oxaloacetato sai do ciclo de krebs e é usado para virar glicose pela gliconeogênese. Glicose vai para corrente manter glicemia. 4. Se oxaloacetato sai do ciclo de krebs, uma hora acaba, acetil CoA não entra no ciclo. Logo, ACUMULA Acetil CoA na célula. 5. Se não ocorresse nada, seria um sequestro de CoA = pararia metabolismo. Então, fígado pega ACetilCoA e junta uma na outra, tirando a CoA. 6. Coenzima A volta para ser utilizada. O grupo acetil vai se unindoformando os 3 corpos cetônicos. Importância da formação de corpos cetônicos: para tirar a Coenzima A do acetil, evitando o sequestro de Coenzima A que geraria a parada do metabolismo. o Acetona – tóxica: liberada pela respiração, dá hálito cetônico. o Acetoacetato, hidroxibutirato = ácido carboxílico – não são tóxicos, vão para corrente sanguínea, musculo cardíaco, musculo esquelético e Sistema nervoso. Obs: Sistema nervoso só usa glicose, mas no jejum prolongado se adapta e usa corpos cetônicos como fonte de energia. Em resumo: transforma acetil unidos em corpos cetônicos. Anna Claudia Lavoratti TXXIV Quando será um problema? • Quando forma muito, mais corpos cetônicos do que o cérebro, músculos e rins conseguem usar como fonte de energia. • Excesso fica no sangue: diminui ph porque são ácidos = Cetoacidose. • Sistema nervoso – insulino independente. • Gera problema mais rapidamente para quem tem diabete melitus. Isso porque o SISTEMA NERVOSO usa glicose como fonte de energia. Mais fácil acumular corpos cetónicos no sangue. Diabetes melitus não tratada gera fácil cetoacidose. Glicose faz glicólise e libera piruvato. Piruvato pode fazer reação anaplerótica para formar oxaloacetato quando este está em falta. No caso de jejum prolongado, faltando oxaloacetato, não tem como fazer reação anaplerótica porque não tem a glicose para a reação acima. Obs: Fígado sintetiza corpos cetônicos mas NÃO UTILIZA como fonte de energia. Fígado usa os ácidos graxos (lipólise). Por que? Porque não tem enzima. Diabetes? Por que continua com glicemia alta? 7.1. Cetogênese e cetólise • Cetogênese: Formação de corpo cetônicos Não precisa saber a reação toda. • Cetólise – oxidação de ácidos graxos:ocorre por tecidos extrahepáticos Anna Claudia Lavoratti TXXIV 8. Síntese de ácidos graxos, triacilglicerol e colesterol Ácidos graxos sintetizados no fígado, glândula mamária ativa (amamentando) e tecido adiposo O que precisa? • NADPH – via das pentoses fosfato • ATP • Manganês • Biotina • Bicarbonato - HCO3 Onde ocorre síntese? Citosol da célula (Obs: oxidação na matriz da mitocôndria). A síntese e oxidação ocorrem em lugares diferentes e em MOMENTOS DIFERENTES – não ocorre ao mesmo tempo, seria um ciclo fútil. Faz em compartimentos separados e regulados para ácido graxo que acabou de formar não entrar na mitocôndria e ser oxidado. Quando ocorre síntese? PESSOA ALIMENTADA. A partir de onde forma ácido graxo? Acetil CoA. o Se ingere excesso de glicose, o Acetil CoA vai para síntese de gordura. Ex: ingeriu muito carbo, ocorre glicólise libera piruvato, este vira ACETIL CoA (na matriz da mitocôndria). Enquanto o organismo precisa de energia, Acetil CoA entra no ciclo de krebs para liberar energia. Mas se tem excesso de ATP e NADH, as enzimas do ciclo de krebs são inibidas para que esse Acetil CoA seja utilizado para outra coisa (regulação). O acetil CoA vai para síntese de lipídeos (ácidos graxos, triacilglicerol, colesterol) Obs: acetil CoA pode vir também das proteína quando há excesso. Como Acetil CoA sai da mitocôndria e vai para citosol? i. Faz 1ª reação do ciclo de krebs: Acetil CoA se condensa com oxaloacetato formando CITRATO. ii. O CITRATO consegue atravessar porque tem transportador para citrato, chega no citosol. iii. No citosol enzima citrato liase quebra citrato e libera: coenzima A + oxaloacetato iv. Oxaloacetato precisa volta para matriz da mitocôndria, porém, não atravessa membrana mitocondrial. v. Então, oxaloacetato para atravessar membrana pode: Opção 1: se transformar em piruvato Opção 2: ser reduzido a MALATO, liberando NADPH (pode ser usado para síntese de ácidos graxos). vi. O malato tem transportador pela membrana. Então a atravessa e na matriz, enzima MALICA transforma malato em piruvato. vii. O NADPH pode ser usado na síntese de ácidos graxos. OBS: A membrana só tem transportador para piruvato, citrato e malato. a) Deficiência da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase = pior nas hemácias Via das pentoses fosfato = objetivo de formação de NADPH Anna Realce Acetil CoA Anna Claudia Lavoratti TXXIV • Se tem deficiência da enzima glicose 6-fosfato: Não forma NADPH • O Fígado forma NADPH por outras vias (como a acima: enzima malica transforma malato em piruvato liberando NAPH). • Já a hemácia SÓ TEM VIA DAS PENTOSES FOSFATO para formar NADPH • Assim, na hemácia tem quantidade menor de NADPH – por isso que a formação de radicais livres acaba sendo mais danosa, porque tem pouco NAPH. 8.1. Biossíntese de ácidos graxos 8.1.1. Transformação de Acetil-CoA em Malonil-CoA • Reação de transformação de Acetil CoA em Malonil CoA - IRREVERSÍVEL • Enzima: Acetil CoA carboxilase - ACC • Coenzima: BIOTINA e gasta 1 ATP. A enzima acima é enzima de regulação: pode ser ativada ou inibida. • Após refeição: ativada pela insulina. • Jejum: inibida pelo glucagon Reação que enzima catalisa: carboxilação do Acetil Coa (2 carbonos ligados com a CoA), entra um CO2 e passa a ser MALONIL-CoA, com três carbonos Malonil – CoA vai para síntese de ácidos graxos. 8.2. Síntese de palmitato - Citosol Enzima ácido graxo sintase (complexo do ácido graxo sintase/complexo multienzimático): só saber o nome do complexo. Anna Claudia Lavoratti TXXIV Faz o que? Síntese de ácidos graxos. ii. Enzima tira1 carbono do malonil (descarboxilação, liberando CO2) formando uma molécula com 2 carbonos e a une ao Acetil, formando ácido graxo de 4 carbonos. iii. Depois vem novas moléculas de malonil (com 3 carbonos), que sofrem descarboxilação e são adicionadas aos carbonos que já estavam ali, aumentando a quantidade de carbonos do ácido graxo… Faz isso até quando? Ácido graxo ter 16 carbonos = acido graxo palmítico (SEMPRE saturado). Retomando os PASSOS com mais detalhes do processo (não precisa saber nome dos braços) • No braço KS se liga malonil-Coa • No braço ACP se liga acetil CoA i. Ocorre descarboxilação do malonil (libera CO2), formando molécula com dois carbonos no braço KS, ao mesmo tempo essa molécula formada vai ser unida ao acetil em um único braço (ACP) deixando o outro braço (KS) livre. ii. Ocorre redução. Quem dá poder redutor? NADPH iii. Ocorre Desidratação; iv. Ocorre mais uma redução via NADPH v. Formado o ácido graxo com 4 carbonos vi. O ácido graxo que estava no braço ACP passa para KS, no KS se liga um novo malonil-Coa que, ao se ligar, libera CoA → descarboxilação → redução → desidratação → redução → forma ácido graxo com 6 carbonos. Do que precisa para formar um ácido palmítico (ácido graxo saturado com 16 carbonos)? • 1 Acetil CoA + 7 malonil CoA + 14 NAPH + 7H+ Obs: como para formar o malonil precisa de Acetil CoA, logo usou mais 7 Acetil CoA De onde vem NAPH? Enzima malica ou via pentose fosfato. E agora? Ácido graxo FORMADO (palmitato) vai para alongamento. Vai unindo duas moléculas da cada vez = 2+2 = 4 + 2 = 6 + 2… Primeira união: i. No primeiro braço da enzima se liga 1 acetil-CoA, no outro 1 malonil- CoA. As coenzimas A de cada molécula só servem para se ligarem na enzima. Ligou? Elas são liberadas. Anna Claudia Lavoratti TXXIV 8.3. Alongamento e insaturação dos ácidos graxos Onde ocorre? Reticulo endoplasmático liso ou mitocôndria. • Esse ácido graxo vai para reticulo endoplasmático liso/mitocôndria para ser alongado de 2 em 2 carbonos. • Também são nesses locais onde ocorre insaturação: introdução de dupla ligação. Processo de incluir dupla ligação: Dessaturação • Enzima: dessaturase. Ácido graxo de 16 carbonos saturado OU é alongado com 18 carbonos saturado OU já coloca dupla. Se foi formado ácido graxo de 18 carbonos pode continuar sendo alongado…Ou pode ocorrer dessaturação: adição de dupla no carbono 9 8.4. Formado o ácido graxo, dois caminhos: Depois de formado o ácido graxo, organismo não tem como armazená-lo, ele tem dois caminhos:• ou é utilizado para a síntese de triacilglicerol (1 molécula de glicerol com 3 carbonos e em cada carbono 1 ácido graxo ligado = essa molécula pode ser armazenada); • ou é utilizado para a síntese de lipídeos de membrana. Em qualquer dos dois casos, primeiro deve ocorrer a síntese de glicerol-3-fosfato: i. Síntese de glicerol-3-fosfato: • Onde ocorre? fígado e tecido adiposo. • Fosforilação do carbono três do glicerol = formando glicerol-3- fosfato • Formado glicerol 3-fosfato: • Seres humanos só sintetizam até oleato (ômega - ω 9) • Ácido graxo ômega 3 e 6 são essenciais: porque nenhum animal sintetiza. • No retículo, estes são alongados e forma outros ácidos graxos (importância: memoria, anti- inflamatório) Anna Claudia Lavoratti TXXIV ii. Adição dos ácidos graxos: • Enzima Acil transferase pega ácido graxo e adiciona no 1 carbono, e vai adicionando ácido graxo até ter: acido fosfatídico (1 glicerol + 2 ácidos graxos + 1 fosfato no terceiro carbono). A partir daqui define se ocorrerá formação de triacilglicerol ou utilização para a membrana: • Se a célula precisa de lipídeos de membrana: ácido fosfatídico tem seu fosfato substituído por grupo polar e vai compor a membrana plasmática • Se quer armazenar a gordura: vem enzima que tira fosfato do carbono 3, e enzima acil transferase coloca TERCEIRO ácido graxo formando TRIACILGLICEROL (glicerol + 3 ácidos graxos). 8.2. Regulação da síntese e degradação de ácidos graxos Enzimas importantes: 8.2.1. Enzima ACC - Acetil CoA carboxilase • Função: transforma acetil coA em malonil CoA na SÍNTESE (citosol) • O que ativa a enzima? Excesso de citrato, insulina. • O que inibe? Excesso de ácido palmítico (regulação alostérica); Glucagon, adrenalina • Quando não tem grupo fosfato/desfosforilada = ativa • Quando esta fosforilada/com grupo fosfato = inativa 8.2.2. CAT I • Função: liga o ácido graxo com carnitina para que ácido entre dentro da mitocôndria e sofra beta oxidação. • Quem inibe? Malonil CoA • Problema: se enzima não funciona, ácido graxo não entra na mitocôndria e não será oxidado. 8.3. Momento pós-prandial e jejum a) MOMENTO PÓS PRANDIAL (Alimentação): Alimentação → glicose vai para glicólise → libera piruvato → Enzima Complexo Piruvato Desidrogenase atua e forma → Acetil CoA → vai para ciclo de krebs Se corpo tem excesso de ATP, o próprio ATP inibe o cico de krebs e então o Acetil CoA vai para síntese de ácido graxo. A insulina liberada pela alimentação ativa proteína fosfatase (retira grupo fosfato) e deixa enzima ACC ativa. Enzima ACC ativa transforma Acetil CoA em malonil CoA. Corpo com muito Acetil CoA (que veio da glicose) + Enzima ACC ativa = forma muito ácido graxo. Como consequência, o malonil CoA excedente, além de ir para síntese de ácidos graxos, vai inibir a CAT I. Como Malonil inibe CAT I, o ácido graxo formado não é levado para dentro da mitocôndria para ser oxidado, o que permite que o ácido graxo seja utilizado para formar triacilglicerol etc. Anna Realce adiciona no primeiro carbono do glicerol. Anna Claudia Lavoratti TXXIV b) JEJUM Baixa [ ] glicose faz com que seja liberado glucagon, este ativa proteínas quinases que fosforilam ACC, inativando-a. ACC inativa, mesmo que tivesse Acetil CoA, não seria transformada em malonil (e não haveria síntese de ácidos graxos). Como falta malonil, CAT I deixa de ser inibida, então, CAT I consegue transportar o ácido para a mitocôndria onde pode ser oxidado para a liberação de energia. Qual ácido graxo? Aquele que veio da lipólise, pois jejum também ativa quebra dos lipídeos. 8.3. Esteatose hepática • Triacilglicerol sintetizado no fígado e no tecido adiposo (com o objetivo de armazenar). • O fígado quase não armazenada triacilglicerol. Então, o tecido adiposo passa a armazenar tanto o triacilglicerol que ele sintetiza (que veio da alimentação) e o que veio da síntese pelo fígado. → No fígado, existe a lipoproteína VLDL que pega o triacilglicerol sintetizado no fígado, empacota e o transporta para o tecido adiposo onde será armazenado. • VLDL como todo transportador tem limite. • Se come todo dia muito carbono: sintetiza muito triacilglicerol do que capacidade da VLDL transportar. • Se há excesso, o triacilglicerol fica no fígado, podendo causar: esteatose hepática (medicamentosa, alcoólica, por gordura) e até cirrose. • Cirrose 8.4. Biossíntese de colesterol Função do colesterol: Parte das membranas de células, hormônios esteroides, vitamina D. Colesterol: Núcleo esteroide + cadeia hidrocarbonetos (até aqui parte apolar)+ hidroxila (parte polar do colesterol) Colesterol livre: anfipático (polar e apolar) – é o presente na membrana das células. Porém, na forma anfipatica não é transportado e armazenado. Assim, depende de enzima que transforma colesterol antipático em colesterol totalmente apolar. OBS: INSULINA ativa síntese de colesterol 8.4.1. Síntese de Esteres de Colesterol ACAT – Enzima adiciona um ácido graxo na hidroxila do colesterol, com a saída de H2O - Reação de Esterificação. Com isso, temos ÉSTER DE COLESTEROL - molécula totalmente apolar (não tem mais hidroxila - parte polar) que pode ser transportado e armazenado. Obs: • Não precisa saber síntese dele (4 estágios), somente regulação da síntese do colesterol e a enzima de regulação. 8.4.2. Regulação da síntese de colesterol Síntese de colesterol ocorre a partir da Acetil coenzima A. ocorre uma série de reações que transformam Acetil CoA em HMG coenzima A. Anna Claudia Lavoratti TXXIV Depois disso, a ENZIMA HMG – CoA REDUTASE (única enzima é regulada na síntese de colesterol: pode ser ativada ou inativa), pega HMG CoA e transforma em mevalonato. Este sofre reações e ao fim: formação de colesterol Obs: para reduzir colesterol, fármacos inibem enzima HMG - CoA redutase. E se tem excesso de colesterol na célula? • Colesterol em excesso inibe enzima HMG: Autorregulação-inibição por feedback negativo. • Colesterol ativa a enzima ACAT – enzima que torna colesterol APOLAR (éster de colesterol), de modo que pode ser transportado e armazenado na célula. • Impede que LDL entre na célula. Em condições normais: • Na membrana da célula tem receptor para LDL (que esta na corrente sanguínea). • LDL encontra-se associado ao colesterol e proteína APO B-100. • Esse receptor ao reconhecer a proteína APO B-100, célula endocita o LDL. • LDL se funde com lissosomos e é degradada, liberando o colesterol dentro da célula. • Mas se tem muito colesterol na célula: ao mesmo tempo que o colesterol inibe HMG (impede síntese de colesterol) e ativa ACAT, excesso de colesterol FAZ INIBIÇÃO DE SÍNTESE DE RECEPTOR PARA LDL. (Como célula já tem muito colesterol, teoricamente, não precisa endocitar mais LDL) Problema: Se não tem mais tanto receptor para LDL na membrana, LDL não consegue mais levar o colesterol para dentro da célula. LDL fica na corrente sanguínea: aumenta níveis de LDL no sangue, pode formar placa de ateroma. Deficiência da APO B-1OO ou receptor: LDL aumentada Obs: HMG CoA redutase regulada por hormônios - regulação covalente • Glucagon (jejum): fosforila enzima, torna-a menos ativa = diminui síntese de colesterol. • Insulina: ativa fosfatases que tiram fosfato da enzima, mais ativa = aumenta síntese de colesterol. Curiosidade: Medicamentos que inibem HMG CoA redutase ex: Sinvastadina. Se encaixa na enzima, mas não forma produto, não ativa, mas impede que substrato normal. 9. Metabolismo de lipoproteínas • Lipoproteínas: moléculas esféricas que tem como função transportar lipídeos no organismo, seja triacilglicerol ou éster de colesterol. • Combinação de: fosfolipídeos, colesterol, ésteres de colesterol e triacilglicerol. Anna Claudia Lavoratti TXXIV Temos 5 principais lipoproteínas e o que diferencia uma da outra é conteúdo de lipídeos e proteínas que cada uma contem. Como são formadas?• 1 monocamada de fosfolipídeos forma esfera. • Dentro da esfera: éster de colesterol e triacilglicerol • Tem apoproteínas/apolipoproteínas (variam ex: LDL tem APO B-100) que podem se inserir na matriz lipídica (integral) ou ficar na periferia. A quantidade de lipídeo que transporta depende da lipoproteína. Principais: • Quilomicron: transporta lipídeos da dieta (triacilglicerol e colesterol) • VLDL: lipoproteína de densidade muito baixa = lipídeo endógeno (triacilglicerol e éster de colesterol sintetizados no fígado) do fígado para tecido adiposo. • LDL transporta principalmente colesterol: Pega colesterol e leva para todos os tecidos extra- hepáticos • HDL transporta principalmente colesterol: Transporte de colesterol até o fígado para eliminar. (retira colesterol da circulação). Diferença das lipoproteínas: HDL é a menor e mais densa, segue aumentando tamanho e diminuindo densidade → LDL → VLDL → Quilomicron: maior e menos densa. Também se diferenciam pelo tipo de apoproteína: • LDL só tem 1 apoproteina: APO B-100 • HDL - reservatório de APOproteínas = tem todos os tipos ex: APO A, APO E, APO C1 • VLDL: várias apoproteínas • Quilomicron: outros tipos de apoproteínas. O que predominantemente transportam: • Quilomicrons: tem maior quantidade de triacilcolesterol • VLDL: maior quantidade de triacilcolesterol • LDL: maior quantidade de colesterol • HDL: maior quantidade de colesterol Anna Claudia Lavoratti TXXIV Obs sobre vídeo: Quando há lesão do endotélio, as lipoproteínas conseguem passar e ir para camadas mais profundas das artérias. A HDL como é pequena, passa e consegue voltar. Já LDL atravessa e fica retida (maiores), começam a oxidas. LDL oxidada não é mais reconhecida, os macrófagos vão fagocitar essas LDL, problema: conforme fagocita, macrófago se transformam em células espumosas, estas que formam placas de ATEROMA. HDL entra na camada íntima da artéria e retira excesso de colesterol, levando para fígado eliminar (produz sais biliares onde elimina). Alguns medicamentos fazem organismos produzir mais sais biliares com o fim de eliminar mais colesterol. 9.1. Metabolismo do Quilomicron Lipídeos no intestino são empacotados pelo quilomicron que tem APO C2 (“pegou do HDL”). Quando quilomicron passa nos capilares próximos do tecido adiposo, tecido muscular ou glândula mamária (ativa - amamentando), APO C2 ativa lipoproteína LIPASE que estava presente de forma inativa nesses capilares. Com ativação, ela faz hidrólise do triacilglicerol, liberando glicerol e 3 ácidos graxos: - glicerol vai para fígado (onde será usado para gliconeogénese ou glicólise) - ácido graxo ou vai para dentro do tecido adiposo, onde é reesterificado em triacilglicerol para ser armazenado; ou vai para músculo ser oxidado para liberar energia; ou vai para glândula mamária para síntese de leite). Obs: diferente do colesterol, o triacilglicerol não entra direto dentro da célula, precisa ser hidrolisado primeiro. Como quilomicron e VLDL transportam PRINCIPALMENTE triacilglicerol, dependem da apoproteína C2 para que ative lipase e a quebra ocorra. Por isso APO C2 presente no quilomícron e VLDL. Conforme quilomicron perde mais de 90% do seu triacilglicerol vira quilomicron remanescente, sua APO C2 volta para HDL, e o quilomicron remanescente vai para fígado onde é eliminado. Se paciente tem deficiência de APO C2 ou LIPASE = aumenta triglicerídeos, excesso na corrente. Anna Claudia Lavoratti TXXIV 9.2. Metabolismo da VLDL Sai do fígado com triacilglicerol sintetizado no fígado, e um pouco de colesterol. Quando sai do fígado tem APO B-100, mas ai recebe APO C2 da HDL. Logo, faz a mesma coisa. Conforme passa nos capilares próximos ao tecido adiposo, muscular e glândula mamária em lactantes, ativa Lipoproteína LIPASE que quebra triacilglicerol em ácidos graxos e glicerol. Conforme VLDL perde aproximadamente 90% do seu conteúdo de triacilglicerol, ela é oxidada em VLDL remanescente (IDL) e devolve APO C2 para HDL e fica só com APO B-100. VLDL remanescente então faz uma troca por meio da proteína transferidora de ésteres de colesterol: pega colesterol do HDL e passa para VLDL, e pega triacilglicerol do VLDL e passa para HDL. Com isso: IDL virá LDL porque passa a ter mais colesterol. Esta LDL então vai levar o colesterol para todos os tecidos extrahepáticos. Obs: Triacilglicerol do tecido adiposo pode vir: do quilomicron (da dieta); ou do VLDL (vem do fígado) ou o tecido adiposo também sintetiza triacilglicerol. 9.3. Metabolismo LDL Função LDL: fornecer colesterol aos tecidos periféricos. Para LDL entrar dentro das células precisa de receptor que reconhece APO B-100. Obs: Retém APO B100 da HDL. APOB-100 - única apoproteína ligada ao LDL, receptor só reconhece essa APOB-100, se não tem APOB-100, LDL fica na corrente sanguínea = colesterol elevado. Se pessoa tem deficiência, seja no receptor de ApoB-10 ou na própria A poB-100 = Acúmulo de LDL Anna Claudia Lavoratti TXXIV 9.4. Metabolismo HDL Funções HDL: • Transferir proteínas para outras lipoproteínas • Retirar colesterol das membranas celulares • Converter o colesterol em ésteres de colesterol por meio da LCAT • Transferir os ésteres de colesterol para outras proteínas para serem transportador para o fígado. • Transportar os ésteres de colesterol para o fígado; HDL formada no fígado e intestino e TEM VÁRIAS APOPROTEINA. i. HDL sai do fígado e intestino, “bem magrinha”, com APO AI, chega nos tecidos extrahepáticos, tira excesso de colesterol e leva para fígado eliminar do organismo (transporte reverso do colesterol). ii. HDL tem como principal apoproteína AI, passa nos tecidos extrahepáticos e vai captando excesso de colesterol. Conforme colesterol entra na HDL, ela vai ficando mais cheia, quando está cheia, ela vai para fígado, deixa colesterol para fígado eliminar. iii. Mas para transportar colesterol, precisa que esteja na forma de éster de colesterol (não pode ser na forma livre). Quem faz isso: enzima FCAT sintetizada no fígado e que fica na corrente sanguínea. Na corrente ela está inativa. Quando HDL passa pela enzima FCAT, a APO AI ativa FCAT que transforma colesterol em éster colesterol (mesma função da CAT, mas em local diferente). iv. Éster de colesterol é transportado para o fígado. Importância da APO AI = ativa a FCAT que estava inativa. OBS: Não confudir: FCAT com ACAT (presente dentro das células, transforma colesterol livre em éster de colesterol DENTRO das células, enquanto FCAT transforma na corrente sanguínea). Não confudir: APO AI (presente no HDL e LDL) com lipoproteína A Formação de placa de ateroma - não cai na prova Anna Claudia Lavoratti TXXIV LDL em excesso na corrente é oxidado e vira LDL OXIDADO, macrófagos não reconhecem como sendo do organismo e começam a fagocitar. LDL quando é fagocitada vira célula espumosa (cheia de colesterol), estas destroem parede da artéria, gera fibrose e calcificação formando placas de ateroma. LDL em excesso, HDL tira o excesso. 9.3. Lipoproteína A • Pior tipo de lipoproteína. • Não é medida pelos exames normais • Aumenta o risco de infarto e doenças coronarianas. • Aumento relacionado com fator genética e gordura TRANS. • Estrógenos diminuem lipoproteína A.