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Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de.

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1 Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de macronutrientes Luciano Alex

2 Bioquímica Nutricional Alimentos in natura ou processado - fonte dos nutrientes necessários ao organismo - Ingestão entrada de alimento em um organismo - Digestão quebra das moléculas dos alimentos - Absorção passagem das moléculas à circulação - Distribuição oferta de substâncias às células

3 Histologia Gastrintestinal Mucosa Plexo submucoso Plexo mioentérico Muscular da mucosa Tecido. conjuntivo Peritônio Músculo circular Músculo longitudinal Submucosa

4 Carboidrato Macromolécula formada por C, H e O Amido Glicogênio Fibras Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo) Solúveis formam gel em contato com a água - pectinas, gomas e mucilagens (frutas, vegetais – folículo da casca) D-glicose -1,4 glicosídicas CHO não digeríveis -1,4 glicosídicas

5 Carboidrato Composição do amido Amilose Amilopectina Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4. Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e ligações α-1,6.

6 Digestão dos Carboidratos Boca Glândula salivar -amilase amilose glicose maltose maltotriose dextrina amilopectina dextrina limite

7 Digestão dos Carboidratos Estômago -amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar -amilase inativada pelo baixo pH gástrico

8 Digestão dos Carboidratos Intestino Alimento Pâncreas -amilase amilase pancreática -amilase X -amilase pancreática - Seqüência de aa diferentes - Propriedades catalíticas idênticas - Atuam em pH neutro ou alcalino continua a digestão do amido e do glicogênio

9 Digestão dos Carboidratos Enzimas da borda em escova Isomaltase intestinal Dissacaridases Maltose maltase glicose + glicose Sacarose sacarase glicose + frutose Lactose lactase glicose + galactose -1,6 glicosidase Glicoamilase isomaltase

10 Absorção Transportadores de hexoses - co-transportadores Na + /glicose transporte ativo SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2 - transportadores facilitadores Na + -independentes Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos Transportador Glicose Galactose Frutose SGLT GLUT GLUT GLUT

11 Absorção Regulação fisiológica da absorção de hexoses Glicose Difusão facilitada por GUT1 Glicose Galactose Glicose Galactose Frutose 2Na + Glicose Galactose Metabolismo Na + K+K+ Na + / K + ATPase Difusão facilitada por GUT5 Difusão facilitada SGLT1 Difusão facilitada por GLUT2 K+K+

12 Proteína Macromolécula formada por até 20 aa diferentes unidos por ligação peptídica. Proteína degradada em peptídeos e aa - Enzimas proteolíticas Endopeptidases Pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase Exopeptidases Carboxipeptidase A e B C-terminal Aminopeptidases N-terminal cliva ligações no meio da cadeia peptídica cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica

13 Digestão Localização das células secretoras gástricas Fossetas gástrica Células parietais Células principais Células endócrinas Células mucosas

14 Digestão Mecanismo de estímulo de secreção de ácido RM: receptor muscarínico, PLG: peptídio liberador de gastrina, Ach: acetilcolina, RCCK-B: receptor de colecistocinina B, RH 2 : receptor H 2 de hitamina, ECS: enterocromafim-símiles Gastrina R CCK-B R M R PLG RM Gastrina Célula ECS Histamina Mecanorreceptore ACh R CCK-B peptídios, aminoácidos Distensão Célula G Vago Gastrina Sangue ACh PLG R H 2 H + R M Célula ECS Célula parietal Célula Oxíntica OX (Visão, cheiro e alimento na boca)

15 Digestão Controle da secreção de pepsinogênio R CCK-BR MR PIV R- RST Gastrina, CCK ACh PIV, Secretina Adrenalina, noradrenalina Somatostatina Ca + PKCPKA AMP C FLC DAGIP 3 G1G1 Pepsinogênio AC HCl pepsina

16 Fundo e antro Controle inibitório da secreção ácida Digestão R ST-2 Célula D Célula G Somatostatina Célula ECS SangueSomatostatina R CCK-B Gastrina CCK H+H+

17 Digestão Duodeno Controle da secreção gástrica e pancreática Secretina CCK Secretina Célula S Célula I Lipídio H+H+ Duodeno Estômago 1 1

18 Digestão Intestino Controle da secreção exócrina das células acinares e ductais Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina

19 Digestão Ação das enzimas pancreáticas Pró-carboxipeptidase A Pró-carboxipeptidase B Ala Ile Leu Val B Arg Lys His Trp Tyr Phe Ala Gly Ser Arg Lys His A Pró-elastaseQuimiotripsinogênioTripsinigênio QuimiotripsinaTripsinaElastase enteropeptidase R O – NH–C–C H R O R O + H 3 N–C–C–NH–C–C H H R O – NH–C–C H R – NH–C–COOH – H R O – NH–C–C H carboxipeptidase A carboxipeptidase B

20 Digestão Enzimas localizadas na borda em escova - jejuno local ativo voltado para a luz intestinal atuam in situ ou na luz intestinal - leucina aminopeptidase - oligopeptidases - dipeptidil aminopeptidase Produtos da digestão aa, dipeptídios, tripeptídios e tetrapeptídios

21 Absorção Aminoácidos - Jejuno e porção superior do íleo 7 sistemas de transporte na membrana da borda em escova 3 sistemas de transporte na borda basolateral Difusão passiva aa Na + Metabolismo Na + K+K+ Na + / K + ATPase Difusão facilitada transporte ativo aa aa hidrofóbicos triptofano aa

22 Absorção Pequenos peptídios Transporte ativo secundário – gradiente eletroquímico Co-trasportador H + -dependete aa K+K+ Dipeptídio, tripeptídio H+H+ K+K+ Na + H+H+ Dipeptídio, tripeptídio H+H+ H+H+ Dipeptídases Tripeptídases aa Na + /K + ATPase

23 Absorção Absorção de proteínas Quantidades ínfimas podem ser absorvidas intactas Ac presente no colostro e leite materno Ag protéico formação de anticorpos Posterior contato pode causar sintomas alérgicos

24 Lipídio Compostos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos Triacilglicerol mais abundante e importante - energia - ac. Graxos essenciais - palatabilidade Fosfolipídios componente estrutural - forma a interface entre água e outros lípides - fornece colina acetilcolina - libera ac graxo importantes araquidônico Colesterol formação de bile

25 Digestão Alimento Lipídio Emulsificação Formação de micelas Secreção pancreática e biliar Camada imiscível Absorção pelo enterócito e Formação dos quilomícrons Estímulo cefálico Ach Digestão

26 Slides complementares

27 Digestão Controle da secreção gástrica e pancreática Secretina CCK Secretina Célula S Célula I Lipídio H+H+ Duodeno Estômago 1 1 Θ Θ

28 Secreção pancreática Secreção exócrina das células acinares e ductais Mistura de dois tipos de secreção - Secreção alcalina Na +, K +, HCO 3 -, Mg 2+, Ca 2+, Cl - - Secreção enzimática Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina

29 Emulsificação - Permiti que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos - Processo exige ácidos biliares conjugados, revestindo as gotículas e evitando que coalesça - Lipases inativada na presença de sais biliares Pâncreas colipase complexo colipase-lipase < proporção ác.gx hidrossolúvel sangue > proporção ác.gx e monoglicerídeos insolúveis

30 Formação da bile A bile é composta de 2 secreções - hepatócitos lipídeos, lecitina e bilirrubina - ductos biliares - Na +, K +, Cl -, Ca 2+ - HCO adequa pH para formação das micelas e enzimas digestivas no intestino - neutraliza o ácido gástrico no quimo - protege a mucosa contra ulceração - colesterol,ácidos biliares,

31 Digestão Enzimas pancreáticas Lipases Colesterol esterase - Caboxil éster hidrolase H2OH2O H – OH

32 Digestão Fosfolipases Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York; c2000. Ligação susceptivel é mostrado em vermelho. R é o grupo polar unido ao fosfato, como a colina na fosfatidilcolina ou inositol no fosfatidilinositol.

33 Formação de micelas Partículas lipídicas com cerca de 20 moléculas de lipídios > AGCL, colesterol, fosfolipidios e vit. lipossolúveis Duodeno ác. biliares e 2-monoacilglicerol Orientação lipídica Monoacilglicerol e fosfolípides – exterior Colesterol, AGCL e Vit. Lipossolúveis - interior ácidos biliares Grupo polar fornece carga eletrica negativa

34 Camada imiscível - Camada de líquido em contato com a superfície epitelial, que não se mistura com o quimo - Gradiente de concentração menor na superfície epitelial - Gradiente de pH líquido em contato com a superfície epitelial discretamente mais ácido que o quimo

35 Digestão Absorção e formação dos quilomícrons AG, MG, LFF Col, Vit. A, D, E, K Camada imiscível AG, MG, LFF Col, Vit. A, D, E, K RER proteína REL Quilomícron Linfáticos TG, FL, EC Vit. A, D, E, K

36 Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado Ácido graxo + CoASH + ATP Acil-S-CoA de lipídeo + H 2 O + AMP + PP AcilCoA sintase Glicerofosfato aciltransferase 2 Acil-S-CoA de lipídeo 2 CoASH Ácido fosfatídico -glicerolfosfato Fosfatidato fosfo-hidrolase Pi Acil-S-CoA CoASH Diacilglicerol Triacilglicerol Diacilglicerol aciltrasferase

37 Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado Monoacilglicerol aciltrasferse 2-monoacilglicerol + 2 Acil-S-CoA Triacilglicerol + CoASH Colesterol aciltrasferase Lisofosfolipídeo + Acil-S-CoA Fosfolipídeo + CoASH Lisofosfolipídeo aciltrasferse Éster de Colesterol + CoASH Colesterol + acil-CoA

38 Lipídio Estrutura do Colesterol

39 Lipídio Ácidos biliares

40 Digestão Hormônio Local de produçãoÓrgão-alvoFunção Gastrinaestômago Estimula a produção de suco gástrico. Secretinaintestino delgadopâncreas Estimula a liberação de bicarbonato. Colecistocininaintestino delgadopâncreas e vesícula biliar Estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a liberação de enzimas pancreáticas. Enterogastronaintestino delgadoestômago Inibe o peristaltismo estomacal e a produção de gastrina.

41 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de micronutrientes Luciano Alex Santos Bioquímica Nutricional

42 Vitaminas Componente orgânico distinto das gorduras, carboidratos e proteínas Componente natural dos alimentos, encontrado em quantidades mínimas Não sintetizando de forma que atenda as necessidades fisiológias Essencial para a função fisiológica normal (manutenção, crescimento, desenvolvimento e reprodução) Ausência causa síndrome de deficiência específica Micronutrientes

43 Minerais Macrominerais: presente no organismo em proporção superior a 0,05% e necessidades >100mg/dia Ex.: Ca, P, Mg, S, Na e K Microminerais: (oligoelemento ou elemento-traço) necessários em pequenas quantidades (mg ou mcg)

44 OMS microminerais essenciais Ex.: Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, I e Se provavelmente essenciais Ex.: Mn, Ni, V, Si e B potencialmente tóxicos Ex.: Cd, Hg, As, Al, Li, Sn e Pb Essencial parte de uma estrutura orgânica desempenha uma função vital deficiência causa alteração fisiológica Micronutrientes

45 Absorção Cálcio Função: formação de dentes e ossos, transmissão sináptica, permeabilidade de membranas, contração muscular, cofator enzimático (fator IV da coagulação) e secreção glandular - Absorção toda a extensão do intestino delgado - Transporte ativo [Ca 2+ ] no quimo (<5mM) - Difusão passiva [Ca 2+ ] Mais rápida em conseqüência da propriedade limitadora da velocidade do transporte ativo Pode ser absorvido contra um gradiente de [ ] 10x maior

46 Absorção Processo de absorção estimulado por: Vitamina D 3 (Colecalfiferol) Vitamina D2 (Ergocalciferol) Paratormônio 25(OH)D-1 -hidroxilase renal Sais biliares formação de micelas Vit.D é lipofílica evita formação de sabões de Ca 2+ Fonte: Leite e derivados e vegetais folhosos verdes 1,25-(OH) 2 D

47 Absorção Processo de absorção pelo enterócito 1,25 (OH) 2 vit D 3 PTH Calbindina 1,25 (OH) 2 vit D 3 Ca 2+ Ca 2+ ATPase Ptn ligadora de cálcio Ca 2+ p p p p p p p p Na +

48 Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade pH ácido aumenta sua absorção Ca:P aumento do P diminui a absorção de Ca Fitato, oxalato diminui a absorção Deficiência Crianças raquitismo Adultos osteoporose

49 Ferro Função: Componente da hemoglobina, mioglobina, tranferrina, lactotransferrina, ferritina e hemossiderina - transporte de oxigênio no sangue e músculos - transferência de elétrons no metabolismo energético

50 Absorção Processo de absorção estimulado por: pH ácido Fe 3+ Fe 2+ Vitamina C forma quelato solúvel Gastroferritina mantém o Fe 2+ em forma absorvível Mucina, polipeptídeos (cisteína) reduz a precipitação do Fe 2+ no intestino Fonte: Carne, peixes e aves, batata, beterraba, brócoles, tomate, couve-flor e repolho

51 Absorção Intestino Ptn ligadora de ferro Heme p p p p 2 Fe 2+ Secreção Fe 2+ Camada de apoferritina Ferritina Fe 2+ Hemoxidase Heme -(Fe 2+ ) Transferrina -TF Reservatório intracelular (Xantina oxidase)

52 Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade Diminuem absorção do Fe - pH alcalino ou acloridria - Ptn do leite - Fitato, fosfato e oxalato - Tempo rápido de trânsito Deficiência Anemia ferropriva (microcítoca e hipocromica) - fraqueza, fadiga, palidez, dispnéia, parestesia de mãos e pés

53 Fósforo Função: Componente dos ossos (hidroxiapatita) Membrana celular fosfolipídeos Produção e armazenamento de energia ATP Ativação enzimática Regulação ácido-básica Síntese eritrocitária de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) Fonte: Alimentos ricos em proteína e grãos de cereais

54 Absorção Toda extensão do intestino delgado transportadores de fostatos específicos - Via saturável - transporte ativo - carreadores facilitadores (1,25(OH) 2 D)

55 Biodisponibilidade Aumentada por - pH estomacal (pH=2,0) e parte proximal do intestino manutenção da solubilidade Inibida por - Ácido fítico Leite humano X leite de vaca Maior disponibilidade por conter menos caseína

56 Vitamina B 12 Boca Proteína R glândulas salivares Estômago Proteína Hc-B 12 maior afinidade em pH ácido Haptocorrina (Hc) receptor R, cobalofilina, Transcobalamina (TC-I) FI células parietais Ácido gástrico e pepsina Proteína + B 12 Glicoproteína ligadora de cobalamina

57 Absorção Duodeno Hc- B 12 FI + B 12 FI-B 12 FI-B 12 absorvidas Hc-B 12 excretadas nas fezes Remove análogos de vit B 12 (formados durante o processamento e pela microflora intestinal) pH básico e enzimas pancreáticas Hc + B 12

58 Absorção Íleo Sangue TC-II–B 12 Tecidos B 12 B 12 B 12 FI FI IFCR B 12 + TC-II B 12 + TC-I TC-I–B 12 TC-II–B 12 TC-I–B 12 Fígado

59 Slides complementares

60 Grupo heme

61 Vitamina B12 Ligante axial


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