REGULAÇÃO DO METABOLISMO
MECANISMOS
Disponibilidade de Substratos e Produtos
Alteração da Atividade das Enzimas
- Regulação Alostérica
- Regulação por modificação Covalente (Hormonal)
Alteração da Concentração de Enzimas (Expressão
gênica )
Alteração da Atividade das Enzimas
Regulação Alostérica
Via Metabólica Enzima Chave Modulador
Glicólise Fosfofrutoquinase 1 - ATP,Citrato
+ AMP, F2,6P
Gliconeogênese Frutose1,6 bisPase - AMP, F2,6P
+ NT
Piruvato a Acetil-CoA Piruvato desidrogenase - Acetil-CoA, ATP,
NADH
+ NT
Ciclo de Krebs Isocitrato desidrogenase - NADH
+ ADP
Cadeia de Tr. de Elétrons NT (regulação pelo
nível de ADP)
NT = não tem
Regulação Alostérica
Via Metabólica Enzima Chave Modulador
Oxidação de Ác Graxos NT NT
Biossíntese de Ác Graxos Acetil-CoA carboxilase - Acil-CoA
+ Citrato
Degradação de Glicogênio Glicogênio fosforilase - ATP, G6P
(músculo) + AMP
Biossíntese de Glicogênio Glicogênio sintase - NT
(músculo) + G6P
Degradação de Aminoácidos Glutamato desidrogenase - GTP, ATP
+ GDP, ADP
Alteração da Atividade das Enzimas
Hormônios: Regulação por modificação Covalente (Fosforilação)
Via Metabólica Enzima Fosforilada Atividade
Degradação de Glicogênio Fosforilase quinase Ativa
Glicogênio fosforilase Ativa
Biossíntese de Glicogênio Glicogênio sintase Inativa
Piruvato a Acetil-CoA Piruvato desidrogenas Inativa
Lipólise (degradação de gorduras) Lipase Ativa
Lipogênese (síntese de gorduras) Acetil-CoA carboxilase Inativa
HORMÔNIOS
ADRENALINA (EPINEFRINA)
medula da supra-renal
liberada por estímulo nervoso (perigo, stress); exercício físico,
hipoglicemia e exposição a baixas temperaturas.
Promove a cascata do cAMP que leva à fosforilação de
enzimas
Efeitos: degradação do glicogênio muscular; degradação de
traicilgliceróis do tecido adiposo; etc
Promove EFEITOS DEGRADATIVOS
GLUCAGON
peptídio de 29 aminoácidos
células alfa das ilhotas de Langerhans do pâncreas
liberado por hipoglicemia
Promove a cascata do cAMP que leva à fosforilação de
enzimas
Efeitos: degradação do glicogênio; lipídios e proteínas
(principalmente no fígado e tecido adiposo)
EFEITOS DEGRADATIVOS
INSULINA
Proteína de 51aminoácidos, em duas cadeias, ligadas por
pontes S-S
células beta das ilhotas de Langerhans do pâncreas
liberada por hiperglicemia
Promove a entrada de glicose para dentro da célula
Diminui a glicose no sangue
REGULAÇÃO INTEGRADA DO METABOLISMO
Exemplos:
JEJUM, DIABETES E CÂNCER
JEJUM
REGULAÇÃO METABÓLICA
OBJETIVOS: Intensificação dos processos de degradação
das reservas (glicogênio e gorduras), visando obter Energia
e Glicose para o cérebro
Dados obtidos com voluntários submetidos a
Jejum prolongado
Homem
70 Kg 135 Kg
Triacilgliceróis 15 kg 80 kg
Proteínas 6 Kg 8 kg
Glicogênio 0,225 kg 0,23 kg
Equival Calóricos 166.000 kcal 785.000 kcal
(reservas)
INFORMAÇÕES
Em ambos os indivíduos a quantidade de glicogênio
e glicose circulante fornece energia para o
metabolismo basal POR MENOS DE UM DIA
A quantidade de triacilgliceróis do indivíduo de:
70 Kg é suficiente para sobreviver 70 dias
135 Kg é suficiente para sobreviver um ano
SEM COMER (mas não sem beber)
Estudos realizados com voluntários submetidos a jejum,
mostraram que:
Após 1 a 2 dias – a concentração do glicogênio do fígado cai
a 10% do valor inicial e assim permanece o resto do período de
jejum
O glicogênio do músculo também sofre decréscimo
A glicemia permanece em 80 mg/100 ml por cerca de 4
semanas ou pouco mais
A degradação de glicogênio permite a manutenção da
glicemia no início do jejum
Após esgotamento do glicogênio, começam a ser
degradados triacilgliceróis do tecido adiposo
A oxidação de triacilgliceróis é acompanhada por
aumento de corpos cetônicos no sangue
O indivíduo começa a perder peso pois está consumindo
a reserva de gordura
Corpos Cetônicos são compostos derivados do Acetil-CoA
TRÊS TIPOS
Lembrar:
Ciclo de Krebs
Ácidos Graxos
Glicose
Aminoácidos
Corpos Cetônicos
Lembrar:
Triacilglicerol
Glicerol
MAPA II – Vias metabólicas degradativas
Ciclo de
Krebs
Corpos Cetônicos
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
a
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
Uréia
Corpos Cetônicos são produzidos em pequenas quantidades por
pessoas sadias.
Os corpos cetônicos são produzidos pelo fígado.
Em situações especiais, como jejum prolongado e diabetes,
Corpos Cetônicos são produzidos porque há um
Excesso de degradação de triacilgliceróis,
Falta de intermediários do Ciclo de Krebs para oxidar todo o
Acetil-CoA formado
Nota: O Ciclo de Krebs funciona pouco pois há falta de
glicose
Lembrar:
Após alguns dias de jejum, a quantidade de Nitrogênio
excretado na urina AUMENTA.
Portanto, aumento da degradação de proteínas corporais
Por que começam a ser degradadas proteínas se a
reserva de gorduras ainda não foi esgotada ???
Porque o cérebro precisa de GLICOSE (utiliza 140 g/dia)
A glicose não pode ser sintetizada a partir de ácidos
graxos (Acetil-CoA) ou corpos cetônicos
Então deve ser sintetizada a partir de aminoácidos
glicogênicos
MAPA II – Vias metabólicas degradativas
Ciclo de
Krebs
Corpos Cetônicos
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
a
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
Uréia
Ordem de degradação de proteínas endógenas:
-Enzimas digestivas;
-Várias enzimas do fígado;
- Proteínas musculares
Nas primeiras semanas de jejum são consumidos 100 g de
proteína endógena por dia
O Balanço Energético (diferença entre a quantidade de N
ingerido e a quantidade de N excretado - uréia) passa a ser
negativo
MAPA II – Vias metabólicas degradativas
Ciclo de
Krebs
Corpos Cetônicos
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
GlyAlaSerCys
LeuIleLysPhe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2
a
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
Uréia
Ao final da 4a ou 6a semana de jejum, menos de 15 g de
proteína/dia são consumidos
Nesta altura, volta a ocorrer a degradação de gorduras
Pois o cérebro passa a utilizar corpos cetônicos para obter
energia (principalmente -hidroxibutirato).
Não há alteração da capacidade mental
Após terem se esgotado as reservas de gordura, o indivíduo
volta a utilizar proteínas para obter energia.
São degradadas proteínas musculares (ex coração) e o
indivíduo chegaria a óbito
A grande produção de corpos cetônicos (que têm caráter
ácido) leva a uma acidose, com significativa redução do
bicarbonato plasmático.
JEJUM
1- Degradação de glicogênio (não total)
2- Degradação de gorduras (parcial)
3- Aparecimento de corpos cetônicos
4- Degradação de proteínas endógenas (parcial)
5- Volta a degradação de gorduras
6- Aumento de corpos cetônicos e acidose
7- Cérebro passa a usar corpos cetônicos como fonte de
Energia
8- Volta a degradação de proteínas endógenas
9- Óbito
O quadro metabólico no diabetes assemelha-se ao
quadro do jejum
A deficiência na produção de insulina (ou falta de
receptores) leva a uma hiperglicemia e glicosúria
Desta forma, o indivíduo diabético apesar de ter elevado
nível de glicose no sangue, é como se estivesse em jejum
de glicose
DIABETES MELLITUS
Os níveis elevados de glicose no sangue, mantém as
células em hiperosmolaridade e acarretam sobrecarga
renal (muita sede)
A eliminação de glicose pela urina é acompanhada
por perda de grandes volumes de líquidos
levando à depleção de eletrólitos
No indivíduo com diabetes, oberva-se
Intensa lipólise e perda de peso (pelo menos no início)
(degrada lipídios para obter Energia a partir de Acetil-CoA
(via Ciclo de Krebs)
Intensa proteólise, com balanço nitrogenado negativo,
pois ele degrada proteínas endógenas para síntese de
glicose a partir de aminoácidos glicogênicos (a glicose é
necessária para o funcionamento do cérebro)
Intensa produção de corpos cetônicos e acidose
DIETA DO DR. ATKINS
Nesta dieta o quadro metabólico assemelha-se ao quadro
do jejum e do diabetes
A falta de glicose na dieta, determina a degradação de
gorduras (emagrecimento)
Aparecem corpos cetônicos e acidose
As proteínas da dieta são usadas para a síntese de
glicose
Metabolismo no Câncer
Células com transformação maligna apresentam um
crescimento e divisão celular acelerados
Alguns tipos de células produzem elevadas concentrações
de ácido lático em aerobiose.
Isto porque a via glicolítica é acelerada e produz piruvato
mais rapidamente do que a capacidade de oxidá-lo pelo Ciclo
de Krebs
O que aconteceu com o controle do metabolismo nessas
células?
Hipótese:
- A utilização de ATP nestas células é muito intensa
(crescimento acelerado)
- A fosforilação oxidativa (na mitocôndria) não
consegue repor esse ATP
- Isso levaria a uma carga energética baixa (Aumento
da [AMP])
- AMP estimularia a Fosfofrutoquinase acelerando a
glicólise
- Piruvato seria convertido em Lactato
Evidências que apoiam essa hipótese:
Algumas células tumorais captam muita glicose da
circulação e liberam muito lactato
A taxa de consumo de oxigênio de células tumorais é
MENOR que em células normais
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