UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICASDEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA
Profa. Dra. Nereide Magalhães
Recife, fevereiro de 2005
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Receptores Membranares 7 hélices (TMS)
Segundos mensageiros: cAMP, IP3, DAG, Ca 2+
Receptores Membranares 1 hélice (Enzimáticos)
Tirosina quinase e Guanilil ciclase
Receptores intracelulares
Expressão gênica
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.Figure 1. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados e esteróides.
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALMECANISMOS DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 2. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados através do
cAMP.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 3. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
Segundo
mensageiro: cAMP
Mediador: proteína G
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Garrett & Grisham, 1995.Figure 4. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS
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Lehninger, 2000.Figura 5. Auto-inativação da proteína Gs.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS
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Lehninger, 2000.
Figura 6. A toxina da cólera é uma enzima que catalisa o tranferência da parte ADP-ribose do NAD+
para a proteína Gs mantendo-a ativada. Em conseqüência, a adenilato ciclase das células intestinais
catalisa grande produção de cAMP o que promove a entrada de Cl-, HCO3 a água no lumen intestinal..
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 7. Modulação da atividade da adenilato ciclase pelas proteínas G
estimulatória (Gs) e inibitória (Gi).
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Lehninger, 2000.
Figura 8. Ativação da proteína quinase pelo cAMP.
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
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ADRENALINAAge no músculo, tecido adiposo e fígado para sinalizar uma atividade iminente.
Figura 9. mecanismo da adrenalina via cAMP.
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Lehninger, 2000.
Figura 10. Mecanismo de ação através do IP3.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALMECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 11. Segundos mensageiros
oriundos da clivagem do
fosfatidilinositol.
Segundos
mensageiros:
IP3 fosfatidilinositol
trifosfato
DAG diacilglicerol
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Garrett & Grisham, 1995.
Figure 12. Biossíntese e catabolismo do fosfatidilinositol.
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Garrett & Grisham, 1995.
Figure 13. Fosfatidilinositol trifosfato induz a liberação de cálcio do RE.
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Garrett & Grisham, 1995.
Figure 14. IP3 e DAG como segundo mensageiros na transmissão do sinal
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO
Figura 15. mecanismo de ação através de
canais iônicos.
Lehninger, 2000.
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MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS
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Lehninger, 2000.
Figura 16. Mecanismo de ação através do cAMP e IP3.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
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Garrett & Grisham, 1995.
Figura 17. Tipos de receptores tirosina quinase: classe I – EGF (fator de crecimento epidermóide) ,
classe II – receptor de insulina, classe III – receptor de fator de crescimento de plaquetas.
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Garrett & Grisham, 1995.
Figura 18. Receptores tipo tirosina quinase.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS NITROGENADOS
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Lehninger, 2000.
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina
Via receptor tirosina quinase.
Receptor: tirosina quinase
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Lehninger, 2000.
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina
Via receptor tirosina quinase com regulação
da expressão gênica.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
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Lehninger, 2000.
Figura 20. Mecanismo de ação com recpetores nucleares para modulação da
expressão gênica.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS
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Lehninger, 2000.
Figura 22. Biossíntese de hormônios peptídicos a
partir da proopiomelacortina (POMC).
Clivagens proteolíticas do
precursor POMC:
ACTH, ββββ e γγγγ-lipotropina, α, α, α, α,
β,β,β,β,γγγγ-MSH (hormônio esti-
mulante de melanócitos),
CLIP C (peptídeo interme-
diáio semelhante a corti-
cotropina), ββββ-endorfina e
Met-encefalina.
Pontos de clivagem: Arg-
Lys, Lys-Lys, Lys-Arg.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS PEPTÍDICOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.Figura 23. Biossíntese da insulina na forma de pré-proinsulina.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
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Murray et al., 1996.
Figura 24. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
1. Iodinação da tirosina
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
2. Conjugação de resíduos idinados
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotironina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDENereide Magalhães, DBioq, UFPE
Murray et al., 1996.Figura 25. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
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1. Captura de iodo (I-) pela células com transporte ativo
(Bomba Na+,K+, ATPase)
Espaço folicular
2. Oxidação do I- (iodeto) a I+ (iodato) pela peroxidase
que exige NAPDH como coenzima
3. Iodinação de resíduos de tirosina da Tireoglobulina
(Tgb)
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDENereide Magalhães, DBioq, UFPE
4. Conjugação de resíduos iodinados MIT e DIT (Tgb)
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotirosina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
5. Fagocitose do complexo MIT, DIT,Tgb
6. Hidrólise enzimática nos lisossomas do complexo MIT, DIT,Tgb
7. Liberação de T3 e T4
8. Degradação e desiodinação (desiodinase) de MIT e DIT
9. Reoxidação do I-
BIOSSÍNTESE DE NEUROTRANSMISORESNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 26. Biossíntese de catecolaminas e neurotransmissores a partir de aminoácidos.
BIOSSÍNTESE DE EICOSANÓIDESNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 27. Biossíntese de prostaglandinas, tromboxanano e leucotrienos a partir do ácido araquidônico.
RECEPTORES• Os hormônios interagem com receptores específicos nas células alvo.
• Cada tipo de célula possui combinações próprias de receptores hormonais, o que define a faixa de sensibilidade da resposta hormonal.
• Células diferentes com o mesmo tipo de receptor pode possuir diferentes iniciadores intracelulares e, por essa razão, respondem de forma diferente ao mesmo hormônio.
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INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 30. Deficiência de leptina (hormônio
controlador do comportamento alimentar).
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
Figura 31. Vias Metabólicas para Glicose 6-fosfato no Fígado.Lehninger, 2000.
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METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS
Figura 32. Metabolismo dos aminoácidos no Fígado.Lehninger, 2000.
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METABOLISMO DOS ÁCIDOS GRAXOS
Figura 33. Metabolismo dos ácidos graxos no Fígado.Lehninger, 2000.
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TRABALHO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
Figura 34. Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o Fígado.Lehninger, 2000.
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TRABALHO DO MÚSCULO ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
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• Ciclo de Cori (glicose lactato glicose)
Músculos em atividade extrema utilizam
glicogênio como fonte de Energia gerando
lactato na glicólise.
Na recuperação o lactato é convertido a glicose
no fígado via gliconeogênese. A glicose volta
ao músculo para manter o glicogênio muscular
(armazenamento de energia).
TRABALHO DO MÚSCULO CARDÍACO
Figura 35. Microfotografia eletrônica do músculo cardíaco.Lehninger, 2000.
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Metabolismo aeróbico
Mitocôndria: piruvato, ácidos
graxos e corpos cetônicos
oxidados para síntese de ATP.
Bombeamento de sangue: 6
l/min (~350 l/h)
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO
As fontes de energia no cérebro variam de
acordo com o estado nutricional
1.Dieta normal: Glicose (principal fonte)
2. No jejum prolongado: Corpos cetônicos
são utilizados na forma de ββββ-hidroxibutirato.
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TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO
Figura 36. Metabolismo da glicose no cérebro. Tomografia de varredura de
emissão de pósitrons (PET): a) indivíduo em repouso; b) após vigília de 48h.
Lehninger, 2000.
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METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE JEJUM PROLONGADO
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Lehninger, 2000.
Figura 37.
METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE JEJUM PROLONGADO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 38.
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, METABÓLITOS E HORMÔNIOS PELO SANGUE
Figura 39. Composição do sangue.Lehninger, 2000.
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Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
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Lehninger, 2000.
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
ADRENALINA Sinaliza atividade iminente
Músculos, tecido adipose e fígado
Glicogênio Glicose Lactato
+ Glicogênio fosforilase ATP
Glicose Glicogênio
- Glicogênio fosforilase
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Regulação da Glicose Sanguínea
Glucagon
GlicogenóliseGliconeogênese
InsulinaGlicogêneseGlicólise
InsulinaGlicólise
Glicogênese
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Figura 41.
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
GLUCAGON Sinaliza baixa da Glicose sanguínea
Músculos, tecido adiposo e fígado
Glicogênio Glicose
+ Glicogênio fosforilase
Piruvato Glicose
↓[Frutose 2,6-difosfato]
- Piruvato quinase ↑ PEP
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REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Músculos
Glicogênio glicose+ glicogênio fosforilase
- glicogênio sintase
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON
Figura 42.
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON
Mecanismos:
Inibe a piruvato quinase
↑↑↑↑ [PEP] Gliconeogênese
Figura 44.
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Fígado
Piruvato Glicose + gliconeogênese
- glicólise
Mecanismos:
↓[Frutose 2,6-difosfato] inibidor da frutose 1,6-difosfato
Ativador da fosfofrutoquinase
Inibe a piruvato quinase ↑↑↑↑ [PEP] Gliconeogênese
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Tecido adiposo
Triacilgliceróis ácidos graxos+ triacilglicerol lipase
Fígado
Tecidos
•Síntese e liberação de Glicose para o cérebro
•Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
↓ [Glicose] GLUCAGON Tecidos
+ Glicogenólise Glicogênio Glicose
+ Gliconeogênese Piruvato Glicose
ADRENALINA Tecidos
Músculos, pulmão, coração
Prepara os tecidos para aumento de atividade
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
↑ [Glicose] INSULINA Tecidos
+ Glicogênese Glicose Glicogênio
+ Lipogênese Glicose Triacilgliceróis
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO
INSULINA
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 45. Insulina na glucose sanguínea
• Tecido adiposo
Triacilglicerol ácidos graxos tecidos+glicerol (fígado) glicose
• Músculos⊕PEP carboxiquinase
Proteínas aminoácidos fígado glicose(não essencial) gliconênese
fígadoglicogênio
Diabetis mellitus
• Deficiência na secreção de insulina
• Diminuição da ação
TIPO I- insulina dependentes (IDDM) juvenil
TIPO II- insulina não dependente (NIDDM) senil
Poliúria × polidipsia
Glicosúria, cetosis, cetonening (sangue), cetonúria (urina)
↑ [corpos cetônicos] = acetato, b-isobutirato
↑ Produção de ácidos carboxílicos � ↓ pH (acidose)
cetoacidose
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