Integração Metabólica

Prévia do material em texto

Integração Metabólica
Metabolismo Celular
 Metabolismo  conjunto de todas as reações químicas que ocorrem 
no organismo.
 Reagentes Produtos
Energia
Ex.: síntese de biomoléculas, degradação de ácidos graxos ou 
de proteínas, atividade de enzimas, etc.
 Conjunto de todas as reações químicas que ocorrem no organismo
 Dividido em :Anabolismo e Catabolismo
Reações de síntese Reações de degradação 
Obs :É por meio das Reações catabólicas que os seres vivos obtêm a matéria-
prima e energia necessárias à vida e para as reações anabólicas.
Metabolismo Celular
RELAÇÃO ENTRE RESPIRAÇÃO PULMONAR E CELULAR
O que é integração 
metabólica?
A ENCRUZILHADA METABÓLICA DA CÉLULA 
Por que precisamos de 
reações químicas para 
manter a vida?
Por que precisamos de reações químicas?
Energia Crescimento
Manutenção Reprodução
- Energia
- Crescimento
- Manutenção de estrutura
- Reprodução
- (...)
Todos estes processos requerem 
reações metabólicas!
Por que precisamos de reações químicas?
Lavoisier
- Energia
- Crescimento
- Manutenção de estrutura
- Reprodução
- (...)
Todos estes processos requerem 
reações metabólicas!
Mas...
- Será que estes requerimentos são 
sempre iguais?
Por que precisamos de reações químicas?
Lavoisier
Como o ambiente 
varia?
Como o ambiente varia?
Como o ambiente varia?
Como o ambiente varia?
Como o ambiente varia?
Por que o metabolismo
tem de responder ao 
ambiente?
Homeostase
(do grego: homoios, "similar"; e histēmi, "permanecer“)
- Conceito proposto em 1932 por Walter Cannon, 
definido como a propriedade de um sistema de regular 
o seu meio interno de forma a manter uma condição 
constante, independente das variações do meio 
externo.
Ou seja, diversas condições internas tem de
ser mantidas constantes, mesmo que o meio 
apresente variações.
- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!
Homeostase
- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!
Variação de temperatura corporal é mínima
Homeostase
- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!
Homeostase
- Muitas coisas tem que ser mantidas constantes!
Níveis normais 
de glicose
Homeostase
Regulação metabólica
- Para responder ao ambiente, metabolismo tem de ser 
regulado de acordo com ele.
- Regulação constante do metabolismo é fundamental 
para a vida!
Como regular?
Como manter níveis constantes de glicose no sangue?
Regulação da ingestão
- Receptores no hipotálamo regulam a sensação de 
fome, a partir de substâncias secretadas pelo corpo.
- Receptores no hipotálamo regulam a sensação de 
fome, a partir de substâncias secretadas pelo corpo.
Leptina
Camundongo
normal
Gene da leptina 
mutado
Regulação da ingestão
- No entanto, nem sempre temos o que precisamos à 
disposição, nem podemos comer tudo o que precisamos.
Regulação da ingestão
Regulação metabólica
- Diversas substâncias tem de ser produzidas dentro 
do corpo, a partir de compostos ingeridos na dieta.
Lavoisier
- Em última análise, nada mais é 
do que uma maneira de 
transformar as substâncias 
obtidas do meio nas 
substâncias que o organismo 
necessita para a sobrevivência, 
conforme as necessidades do 
mesmo.
- No entanto, transformar uma 
coisa em outra nem sempre é 
simples!
O que é uma via 
metabólica?
O que é uma via metabólica?
A B C D E
É uma sequência de reações químicas que transforma um 
substrato em um produto final.
O que é uma via metabólica?
Uma sequência de reações 
químicas que transforma um 
substrato em um produto final.
Glicólise
A B C D E
Glicose Piruvato
O que é uma via metabólica?
Parece simples...
Glicólise
Mas...
O que é uma via metabólica?
Parece simples...
Glicólise
O metabolismo não é uma linha reta!
Como regular o 
metabolismo?
Como regular o 
metabolismo?
Regulação metabólica
Ocorre através da modulação do fluxo de substâncias 
através das diferentes vias metabólicas.
A B C D E
A B C D E
Ocorre através da modulação do fluxo de substâncias 
através das diferentes vias metabólicas.
A B C D E
Regulação metabólica
Como regular o fluxo de substâncias por uma via 
metabólica?
- Concentração de substratos e produtos
- Velocidade de reação
A B C D E
A B C D E
Regulação metabólica
O que regula o fluxo de substâncias por vias 
metabólicas?
- Concentração de substratos e produtos
- Velocidade de reação
- Aporte(quantidade 
disponível)
- Transporte
- Excreção
- Temperatura
- pH
- Enzimas
Regulação metabólica
O problema...
- Metabolismo deve ser regulado de forma harmônica nos 
diferentes tecidos, ou seja, deve funcionar de maneira 
integrada, como um conjunto de vias ou ferrovias...
O problema...
- Metabolismo deve ser regulado de forma harmônica nos 
diferentes tecidos, ou seja, deve funcionar de maneira 
integrada.
- Caso contrário...
Como fazer o metabolismo 
funcionar de maneira 
integrada?
Requisitos:
1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no 
ambiente.
Integração metabólica
- Funcionar de maneira integrada significa responder de 
maneira integrada ao ambiente!
Requisitos:
1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no ambiente.
 Glicose: Célula beta pancreática libera insulina
Integração metabólica
- Funcionar de maneira integrada significa responder de 
maneira integrada ao ambiente!
Perigo: sistemas sensoriais avisam de perigos à vida!!
Integração metabólica
Requisitos:
1. Precisamos de um sensor de que algo mudou no ambiente.
Integração metabólica
Requisitos:
2. Precisamos de algo para sinalizar a mensagem.
Aonde queremos que ela chegue?
Sinalização intercelular
Hormônios
- Autócrina: da célula para ela mesma
- Justácrina: da célula para outras em contato direto
- Parácrina: da célula para a vizinhança
- Endócrina: da célula para a corrente sanguínea
Sinalização parácrina
Resposta inflamatória local
Sinalização endócrina
 Glicose:  Insulina circulante
Sinalização endócrina
Agindo em 
múltiplos órgãos, 
a insulina 
permite que o 
metabolismo 
ocorra de 
maneira 
coordenada
Requisitos :
3. Precisamos que outras células possam receber a 
mensagem.
Receptor de insulina
Integração metabólica
Integração metabólica
Requisitos :
4. Precisamos passar a mensagem para dentro da 
célula.
Transdução de sinal da insulina
Transdução de sinal
Sinalização intracelular é diferente em diversos 
tecidos e permite respostas diferentes a um mesmo 
sinal, possibilitando a regulação!
Integração metabólica
Conceito chave: nada acontece sozinho!
Se quisermos entender o que está acontecendo com 
o corpo, é melhor esquecer os detalhes e tentar 
enxergar o todo.
Estado alimentado
Estado alimentado
Estado alimentado
Estado pós-alimentar
Anabolismo
- Utilização de nutrientes provindos da dieta.
- Transporte de nutrientes para armazenamento.
- Síntese de macromoléculas para armazenamento de 
energia.
Estado alimentado
Estado de jejum
Estado de jejum
Estado de jejum
Estado de jejum
Catabolismo
- Utilização de reservas energéticas do corpo.
- Transporte de nutrientes para órgãosque precisam deles.
- Quebra de macromoléculas em compostos menores, que 
por sua vez são oxidados a CO2.
-Necessidade de manter os níveis de glicose sanguínea
-Somente 1/3 das proteínas corporais podem ser usadas 
para produzir glicose sem comprometer as funções vitais
JEJUM 
PROLONGADO 
NÃO EMAGRECE!!!
Corpo funciona “em bloco” no estado alimentado e no jejum!
Anabolismo e catabolismo
Uma ressalva...
- Nada é tão bem definido quando mostram as figurinhas...
- Vias metabólicas não ligam ou desligam: simplesmente 
ficam mais ou menos ativas!
Uma ressalva...
- Vias metabólicas opostas estão sempre funcionando ao 
mesmo tempo, ainda que em velocidades diferentes.
- Gera gasto energético, mas permite regulação rápida e 
precisa.
 Em determinadas situações (jejum prolongado, doenças graves, 
doenças crônicas) o organismo precisa sempre manter a 
homeostase portanto usa outras fontes de energia como as gorduras 
e as proteínas.
Integração do Metabolismo
E tudo acaba no 
Ciclo de Krebs!!!
•Proporcionam energia substancial durante a atividade
física prolongadas e de baixa intensidade.
•Menos acessível ao metabolismo porque necessita de
reduzida a glicerol e a ácidos graxos livres (AGLs)
•Apenas sob a forma de AGL as gorduras podem ser
usadas para produzir ATP.
•Existe um tipo de gordura não utilizada no
exercício:esterol (colesterol)
Metabolismo das Gorduras - Lipólise
Integração do Metabolismo
Lipólise é a quebra de triglicerídeos em glicerol e 3 Acidos
Graxos Livres (AGL).
Os AGL viajam no sangue ate as fibras musculares e são
quebrados por enzimas nas mitocôndrias em ácidos
acéticos os quais são convertidos em acetilCoA.
O acetilCoA entra no ciclo de Krebs e na cadeia
transportadora de elétrons.
A oxidação das gorduras requer mais oxigênio e produz 
mais energia do que a oxidação dos carboidratos
Metabolismo das Gorduras - Lipólise
Integração do Metabolismo
Podem ser usadas como fonte de energia se convertida a
glicose via gliconeogênese (síntese de glicose).
Podem gerar AGL durante o jejum via lipogênese
(síntese de lipídeos).
Apenas as unidades básicas – aminoácidos - podem ser
utilizados para a produção de energia
Metabolismo das Proteínas - Proteólise
Integração do Metabolismo
Metabolismo das proteínas
O corpo usa pouca proteína durante o repouso e o
exercício ( 5 a 10%).
Alguns aminoácidos podem ser convertidos em energia
via gliconeogênese.
O nitrogênio dos aminoácidos torna o rendimento das
proteínas difícil de ser estipulado
Metabolismo das Proteínas - Proteólise
Integração do Metabolismo
Disfunção metabólica
- Diabetes melitus
- Obesidade
- Desnutrição
- Câncer
- Cirrose
- Erros inatos inatos do metabolismo (fenilcetonúria)
- etc.
- etc.
- etc.
O que acontece quando a regulação falha?
Moral da história
- Regulação do metabolismo em resposta a estímulos é 
fundamental para a manutenção da homeostase e da 
vida do organismo.
FIM DA BIOQUÍMICA !!!