Bioquímica, Doenças e Erros Inatos do Metabolismo

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1 Bioquímica, Doenças e Erros Inatos do Metabolismo
Christiano Póvoa

2 Explicar as principais vias dos metabolismos do: Carboidrato; Lipídeo; Proteína
Associando doenças como Diabetes (hipoglicemia,hiperglicemia); Anorexia e bulimia, hipo e hipertiroidismo, dislipidemias, obesidade, desnutrição (kwashiokor), Marasmo Erros inatos do distúrbio metabólico. (Fenilcetonuria)

3 Carboidratos ou Hidratos de Carbono
Outras denominações: - Hidratos de carbono - Glicídios, glucídios ou glícides - Açúcares. Ocorrência e funções gerais: São amplamente distribuídos nas plantas e nos animais, onde desempenham funções estruturais e metabólicas.

4 Carboidratos ou Hidratos de Carbono
Composição São formados por C, H, O Fórmula Geral Cn(H2O)n n≥ 11

5 Classificação (quanto ao número de monômeros)
Monossacarídeos Absorvidos diretamente pelas células (açúcares fundamentais); Propriedades: solúveis em água e insolúveis em solventes orgânicos estão ligados à produção energética.

6 Podem ser classificados ainda como aldoses ou cetoses.
Monossacarídeos O nome genérico do monossacarídeo é dado baseado no número de carbonos mais a terminação “ose”. 03 carbonos – trioses 04 carbonos – tetroses 05 carbonos – pentoses 06 carbonos – hexoses 07 carbonos – heptoses Podem ser classificados ainda como aldoses ou cetoses.

7 Aldose x Cetose

8 Ciclização de Monossacarídeos

9 Os mais importantes Glicose ou dextrose: é a forma de açúcar que circula no sangue e se oxida para fornecer energia. No metabolismo humano, todos os tipos de açúcar se transformam em glicose. É encontrada no milho, na uva e em outras frutas e vegetais. Frutose ou Levulose: é o açúcar das frutas. Galactose: faz parte da lactose , o açúcar do leite.

10 Oxidação A oxidação do açúcar fornece energia para a realização dos processos vitais dos organismos. A oxidação (completa) fornece CO2 e H2O. Cada grama fornece aproximadamente 4 kcal, independente da fonte. O oposto desta oxidação é o que ocorre na fotossíntese.

11 Oxidação da Glicose

12 Fermentação Local: Citoplasma da célula Fermentação Lática
Sinônimo: Respiração Anaeróbia (Sem O2) Local: Citoplasma da célula Fermentação Lática Sem O2 Fermentação Alcoólica Com O2 Respiração Celular (Mitocôndria) 12

13 Fermentação Fermentação Alcoólica 13

14 Fermentação Fermentação Lática 14

15 Fermentação Respiração O2 Mas...
Fermentação Lática Fermentação Lática Glicose Respiração O2 2 ATPs Ácido Lático Mas... Fibra relaxada Fibra contraída Para continuar gerando ATP as células musculares realizam em condições anaeróbicas a fermentação lática. O excesso de ácido lático nos tecidos musculares pode causar vários problemas como fadiga muscular e câimbra. Durante uma atividade física prolongada a quantidade de O2 que chegam as fibras é limitada. As fibras musculares são células que necessitam constantemente de O2 para realizar sua função de contração 15

16 Respiração Celular Por que fazer respiração?
Nos alimentamos diariamente de diversos compostos orgânicos: carboidratos, lipídios, proteínas, todos estes compostos podem servir de fonte de energia para a célula. Porém, seria complicado para a célula ter que obter energia diretamente dessas fontes, pois a célula teria que estar equipada com uma quantidade grande de enzimas para realizar esse mecanismo. Dessa maneira as células convertem a energia de diversos compostos orgânicos: lipídios, proteínas, carboidratos e armazenam em um só tipo de molécula energética: o ATP Modelo Espacial do ATP 16

17 Funções dos Glicídeos principal FONTE de ENERGIA
ativador metabólico do metabolismo dos lipídios cetose  glicídios  > mobilização sem  utilização das gorduras preservação das proteínas  glicídios  gliconeogênese (fonte de energia) combustível para o SNC glicose sanguínea  combustível quase exclusivo SNC  não armazena nenhum nutriente  glicídios  hipoglicemia: fome, vertigem e fadiga

18 Como podemos perceber o ATP é um nucleotídeo de RNA
Respiração Celular Estrutura do ATP O ATP consiste numa molécula de Adenina, unida a uma molécula de Ribose que se liga a três fosfatos Quando o organismo quer armazenar energia a longo prazo ele o faz convertendo carboidratos em lipídios. O ATP é produzido para fornecer energia para célula imediatamente e não para armazenar energia. Quando o essas ligações são rompidas há liberação de energia que a célula utiliza para realizar trabalho. As ligações entre os grupos fosfatos do ATP possui grande quantidade de energia armazenada. Como podemos perceber o ATP é um nucleotídeo de RNA Então, o objetivo da Respiração Celular é converter energia contida em compostos orgânicos em ATP para este fornecer energia para a célula. Energia! 18

19 O combustível mais comum para as células é a glicose. C6H12O6
Visão Geral da Respiração O combustível mais comum para as células é a glicose. C6H12O6 As células obtém energia quando oxidam (queimam) a glicose A respiração celular é dividida em 3 Etapas 1) Glicólise 2) Ciclo de Krebs 3) Cadeia Respiratória 19

20 Respiração em célula eucariótica
CITOPLASMA MITOCÔNDRIA Ciclo de Krebs 4 CO2 2 ATP H2 Glicose (6 C) C6H12O6 2 CO2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP 6 H2O CADEIA RESPIRATÓRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O2 FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA

21 Visão geral do processo respiratório em célula eucariótica
Citosol Glicose (6 C) C6H12O6 6 O2 1 NADH Piruvato (3 C) 1 ATP 32 ou 34 ATP 6 NADH 2 FADH 2 ATP 4 CO2 6 H2O 2 CO2 2 NADH 2 acetil-CoA (2 C) Crista mitocondrial Mitocôndria Total: NADH FADH2 Ciclo de Krebs

22 Duas fases da Respiração Celular irão ocorrer nas mitocôndrias
A Mitocôndria Duas fases da Respiração Celular irão ocorrer nas mitocôndrias Ciclo de Krebs na Matriz Cadeia Respiratória nas Cristas Mitocondriais Por possuir DNA próprio as mitocôndrias possuem a capacidade de sintetizar suas próprias proteínas, além de se auto-duplicar independentemente da célula. A função principal das mitocôndrias é converter a energia química potencial de moléculas orgânicas em uma forma que as células possam utilizá-la. Esse mecanismo de conversão chama-se respiração celular e a moeda energética produzida ATP. A região limitada pela membrana interna é conhecida como Matriz Mitocondrial. Nesse ambiente estão presentes diversos tipos de proteínas, ribossomos e DNA mitocondrial, além de outros componentes químicos. Possui 2 membranas: uma externa que possui a função de proteger a organela e outra interna que se dobra formando pregas em várias posições aumentando a área de superfície e formando as Cristas Mitocondriais. São organelas alongadas em forma de bastonete, presente em praticamente todas as células eucariotas. Seu número na célula varia de um a centenas dependendo do tipo celular. 22

23 Respiração Celular A glicose não necessita de oxigênio para ocorrer. As etapas seguintes são aeróbias, só ocorrendo se existir oxigênio disponível. Na falta desse gás o piruvato é convertido em Etanol + CO2 ou Ácido Lático. Processo denominado Fermentação. Glicólise – 1ª Etapa da Respiração Local: Citoplasma da célula Uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de Piruvato (Ácido Pirúvico), com saldo líquido de 2 ATPs e 2 NADH. O NAD+ possui capacidade de captar elétrons energizados e íons H+, sendo assim denominados os transportadores de elétrons hidrogênios da respiração. A glicólise (do grego glykos, açúcar, e lysis, quebra) é uma sequência de 10 reações que ocorrem no citoplasma. Glicólise 23

24 Respiração Celular O2 ausente Fermentação Citoplasma O2 presente
Glicólise – 1ª Etapa da Respiração O2 ausente Fermentação Citoplasma O2 presente Respiração Mitocôndria 24

25 GLICOSE Glicose 6 fosfato Frutose 6 fosfato Frutose 1, 6 fosfato
ADP + Pi ATP Glicose 6 fosfatase (Fígado)\ GLICOSE ATP ADP + Pi Glicose 6 fosfato Hexoquinase Frutose 6 fosfato Hexoisomerase ADP + Pi ATP Frutosedifosfatase ATP ADP + Pi Frutose 1, 6 fosfato Fosfofrutoquinase Fosfato diidroxicetona 3 Fosfogliceraldeido Aldolase 1, 3 Difosfoglicerato NAD NADH + H+ Glicose 3 P desidrogenase NAD NADH 3 Ácido fosfoglicérico ADP + Pi ATP Gliceromutase ADP + Pi ATP 2 Ácido fosfoglicérico fosfoenolpiruvato H2O Enolase ADP + Pi ATP Piruvatro-carboxilase NAD NADH + H+ ACETIL CoA Piruvatoquinase ÁCIDO PIRÚVICO ADP + Pi ATP ÁCIDO LÁTICO Lactatodesidrogenase

26 Glicogênio Pentoses Glicose Glicose 6 P Piruvato Acetil CoA Lactato
Citoplasma Pentoses Galactose Glicose ATP Maltose CO2 2H+ Acetil CoA Mitocôndria Glicose 6 P Piruvato ATP 2H+ Frutose Lactato Ciclo de Krebs

27 Ciclo de Krebs

28 Para cada 2 piruvatos que entram no ciclo são liberados:
Respiração Celular Ciclo de Krebs – 2ª Etapa da Respiração Local: Matriz Mitocondrial NAD+ 2CO2 CoA Durante essa seqüência de reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 4 NADH e 1 FADH2 para cada Piruvato. Dessa maneira, dizemos que a respiração corresponde a oxidação completa da glicose, transformando-a em 6CO2 Repare que a glicose possuia 6 carbonos, foi quebrada em 2 piruvatos (3C) e estes foram convertidos em CO2 O Acetil-CoA entra numa seqüência de reações que nós chamamos de Ciclo de Krebs O FADH2 possui a mesma função do NADH que é carregar elétrons ricos em em energia para a cadeia respiratória (última etapa). Cada Piruvato possui 3 carbonos. Ao entrar na mitocôndria um carbono é retirado e sai como CO2. Em seguida o piruvato converte-se em Acetil (2C) que reage com a Coenzima A (CoA) formando o Acetil-CoA e NADH. Para cada 2 piruvatos que entram no ciclo são liberados: 6 CO2 8 NADH 2 FADH2 2 ATPs 2 NADH 2 Piruvato (3C) Os dois piruvatos produzidos na glicólise no citoplasma migram para a mitocôndria 28

29 Piruvato + CoA-SH + NAD+  CoA-S-Acetil + CO2 + NADH+H+
Ciclo de Krebs Oxidação do Piruvato a Acetil-CoA É a reação de preparação para o Ciclo de Krebs, que faz a conexão metabólica entre este e a Cadeia Glicolítica. Corresponde ao destino do piruvato formado ao final da Cadeia Glicolítica em condições aeróbicas. É catalizada por um complexo de 3 enzimas denominado Complexo da Piruvato-Desidrogenase: - A reação: Piruvato + CoA-SH + NAD+  CoA-S-Acetil + CO2 + NADH+H+ O Acetil-CoA é o substrato principal para o Ciclo de Krebs.

30 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato, via Cis-Aconitato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a a -Cetoglutarato ( a - KG ); Oxidação descarboxilativa do a -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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32 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a a -Cetoglutarato ( a - KG ); Oxidação descarboxilativa do a -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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34 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α-Cetoglutarato (α - KG ); Oxidação descarboxilativa do a -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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36 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α-Cetoglutarato (α - KG ); Oxidação descarboxilativa do α -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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38 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α-Cetoglutarato (α - KG ); Oxidação descarboxilativa do α -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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40 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α-Cetoglutarato ( α - KG ); Oxidação descarboxilativa do α -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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42 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α -Cetoglutarato (α - KG ); Oxidação descarboxilativa do α -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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44 O Ciclo de Krebs  Descrição da Via:
O Ciclo de Krebs inicia-se com a doação do radical acetil do Acetil-CoA para um composto denominado Oxaloacetato, que é regenerado ao final de cada volta. Esta reação tem como produto o Ácido Cítrico ou Citrato, o primeiro intermediário da via, e é catalizada pela enzima Citrato-Sintase, uma enzima reguladora alostérica. São 8 as etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: Síntese do Citrato; Conversão do Citrato a Isocitrato; Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α -Cetoglutarato (α - KG ); Oxidação descarboxilativa do α -KG a Succinil-CoA; Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; Oxidação do Succinato a Fumarato; Hidratação do Fumarato a Malato; Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo.

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46 Rendimento Energético do Ciclo de Krebs:
A cada volta do ciclo são liberadas para a célula: 3 NADH+H+ (Niacina) 1 FADH2 (Riboflavina) 2 CO2 1 GTP = 1 ATP

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48 Cadeia Transportadora de Elétrons
Glicogênio Glicose 1 P Glicose 6 P Piruvato Glicose Pentoses Lactato Frutose Maltose Galactose Citoplasma ATP 2H+ Acetil CoA Mitocôndria CO2 2H+ Ciclo de Krebs CO2 H2O GTP 2H+ Cadeia Transportadora de Elétrons FAD+ NAD+ H2O + CO2 + 2 e- + 2H+ + ½ O2 ATP

49 Cadeia Transportadora de Elétrons

50 Respiração Celular Cadeia Respiratória – 3ª Etapa da Respiração
Local: Crista Mitocondrial NADH e FADH2 carregam elétrons ricos em energia que foram extraídos da Glicose. É a energia desses elétrons que a cadeia respiratória utiliza para produzir muitos ATPs (32) 50

51 Respiração Celular Cadeia Respiratória – 3ª Etapa da Respiração
Local: Crista Mitocondrial Espaço Intermembrana Matriz Mitocondrial Por difusão, os H+ tenderão a voltar para a matriz mitocondrial, porém, a membrana interna é impermeável ao H+ O bombeamento de H+ para o lado intermembranoso deixa esta região altamente ácida. O único caminho dos H+ é passar pela enzima ATP Sintase, que se movimenta com a passagem de H+. Esse movimento realizado pela enzima ATP Sintase é responsável pela adição de um fosfato ao ADP formando ATP. Três dessas proteínas vão utilizar a energia desses elétrons energizados para bombear íons H+ para o espaço intermembranoso. NADH e FADH2 produzidos nas etapas anteriores vão liberar elétrons ricos em energia para proteínas da membrana. Isso explica o porque necessitamos tanto de oxigênio. Todas as células necessitam deste composto para a respiração. Os elétrons ricos em energia vão passar, atraídos pelo O2 por uma séria de proteínas da cadeia respiratória. Quando os elétrons se encontrar com o O2 vai ser formado água. Dizemos que o oxigênio é o aceptor final de elétrons. 51

52 Respiração Celular Cadeia Respiratória – 3ª Etapa da Respiração
Local: Crista Mitocondrial Revisão do processo (visão global) 52

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54 GLICÍDIOS Glicogênio GLICOSE PIRUVATO ACETIL COA Lactato 2H+ NAD+ FAD+
Gliconogênese Pentoses GLICOSE Gligogenólise Glicogênese Gliconeogênese PIRUVATO Glicólise ATP 2H+ ACETIL COA Lactato Ciclo de Krebs CO2 2H+ 2H+ CO2 GTP H2O CTE NAD+ FAD+ 2 e- + 2H+ + ½ O2 H2O + CO2 + ATP

55 Balanço Energético da GLICÓLISE
ANAERÓBIA 2 ATP GLICOSE  LACTATO ATP produção saldo 2 ATP AERÓBIA 2 ATP GLICOSE  CO2 + H2O ATP produção (saldo)  36 ATP

56 GLICÍDIOS Glicogênio PROTEÍNAS AAS GLICOSE PIRUVATO ACETIL COA Lactato
Gliconogênese Pentoses PROTEÍNAS AAS Proteólise Desaminação GLICOSE Gligogenólise Glicogênese Gliconeogênese PIRUVATO Glicólise ATP 2H+ ACETIL COA Lactato LIPÍDIOS AGL Lipólise β - oxidação ATP Ciclo de Krebs CO2 2H+ 2H+ CO2 GTP H2O CTE NAD+ FAD+ CP + ADP C + ATP CPK ATP-CP: 2 e- + 2H+ + ½ O2 H2O + CO2 + ATP

57 Dissacarídeos São combinações de açúcares simples que, por hidrólise, formam duas moléculas de monossacarídeos, iguais ou diferentes.

58 DISSACARÍDEO COMPOSIÇÃO FONTE Maltose Glicose + Glicose Cereais Sacarose Glicose + Frutose Cana-de-açúcar Lactose Glicose + Galactose Leite

59 Hidrólise da Sacarose

60 Oligossacarídeos São açúcares complexos que têm de 3 a 10 unidades de monossacarídeos. Polissacarídeos São açúcares complexos que têm mais de 10 moléculas de monossacarídeos

61 POLISSACARÍDEO FUNÇÃO E FONTE
Glicogênio Açúcar de reserva energética de animais e fungos Amido Açúcar de reserva energética de vegetais e algas Celulose Função estrutural. Compõe a parede celular das células vegetais e algas Quitina Função estrutural. Compõe a parede celular de fungos e o exoesqueleto de artrópodes Ácido hialurônico Função estrutural. Cimento celular em células animais

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63 -amilases (saliva e secreção intestinal): degradam ligações  14
Glicogênio Definição: polímero de -D-glicose ramificado. Encontrado: Fígado e músculos esqueléticos. Similar à amilopectina, porém mais densamente ramificado: cada ramo 8-12 resíduos Fígado: 7% do peso úmido 0,01 M (glicose livre = 0,4M) -amilases (saliva e secreção intestinal): degradam ligações  14 63

64 Metabolismo do Glicogênio - Glicogenólise e Glicogênese
(n resíduos de glicose) Glicogenólise Glicogênio- sintase Glicogênio- fosforilase Glicose-1-fosfato UDP-glicose UDP-glicose- pirofosfatase Fosfoglicomutase Glicólise Glicose-6-fosfato Glicogenio-fosforilase a (ativa) e b (menos ativa) Glicose-6-fosfatase Glicoquinase Glicogênese Glicose Ação hormonal ou nervosa (contração muscular) 64

65 Glicose e as principais vias metabólicas
Catabolismo Biossíntese Glicólise: Glicose Piruvato (citosol) Conecção da Glicólise e o Ciclo de Krebs: Piruvato Acetil-CoA (mitocôndria) Ciclo de Krebs: Acetil-CoA CO2 (mitocôndria) Via das Pentoses Fosfato: via alternativa de oxidação da glicose que leva a formação da Ribose-5-fosfato e NADPH Fermentação (láctica ou alcóolica): destino do Piruvato em condições anaeróbias Gliconeogênese: ocorre no fígado e a partir de precursores glicogênicos: Ciclo de Cori: Músculo: Glicogênio Lactato Fígado: Lactato Glicose Ciclo Glicose-Alanina: Músculo: Glicose Piruvato Alanina Fígado: Alanina Piruvato Glicose A glicose e o principal substrato oxidavel para a maioria dos organismo. A glicose e imprescindivel para algumas celulas e tecidos, como hemaceas e tecido nervoso, por ser o unico substrato que sao capazes de oxidar para a obtencao de energia. A oxidacao da glicose e um processo exergonico e esta tarnsformacao e estritamente acoplada a sintese de ATP (um processo endergonico). Assim, a glicose constitui uma fonte extracelular de energia livre que pode der conservada na forma de ATP, a principal forma de energi utilizavel pelos seres vivos. Armazenamento Metabolismo do Glicogênio: Glicogênese e Glicogenólise 65

66 Funções Especiais dos Carboidratos no Tecido Corporal
Ação poupadora de energia: a presença de carboidratos suficientes para satisfazer a demanda energética impede que as proteínas sejam desviadas para essa proposta, permitindo que a maior proporção de proteína seja usada para função básica de construção de tecido. Efeito anticetogênico: a quantidade de carboidrato presente determina como as gorduras poderiam ser quebradas para suprir uma fonte de energia imediata, desta forma afetando a formação e disposição das cetonas.

67 Funções Especiais dos Carboidratos no Tecido Corporal
Coração: o glicogênio é uma importante fonte emergencial de energia contrátil. Sistema Nervoso Central: O cérebro não armazena glicose e dessa maneira depende minuto a minuto de um suprimento de glicose sangüínea. Uma interrupção prolongada glicêmica pode causar danos irreversíveis ao cérebro.

68 Digestão: boca A saliva contém uma enzima que hidrolisa o amido: a amilase salivar (ptialina), secretada pelas glândulas parótidas. A amilase salivar consegue hidrolisar apenas 3 a 5 % do total, pois age em um curto período de tempo, liberando dextrinas (forma de maltose e isomaltose).

69 Digestão: estômago A amilase salivar é rapidamente inativada em pH 4,0 ou mais baixo, de modo que a digestão do amido iniciada na boca, cessa rapidamente no meio ácido do estômago.

70 Digestão: intestino Duodeno: A amilase pancreática é capaz de realizar à digestão completa do amido, transformando-o em maltose e dextrina. Intestino Delgado: Temos a ação das dissacaridases ( enzimas que hidrolisam os dissacarídeos), que estão na borda das células intestinais.

71 Carência A falta de carboidratos no organismo manifesta-se por:
fraqueza, tremores, mãos frias, nervosismo e tonturas, o que pode levar até ao desmaio. É o que acontece no jejum prolongado. A carência leva o organismo a utilizar-se das gorduras e reservas do tecido adiposo para fornecimento de energia, o que provoca emagrecimento.

72 Excesso Os carboidratos, quando em excesso no organismo, transformam-se em gordura e ficam acumulados nos adipócitos, podendo causar obesidade e aterosclerose (aumento dos triglicerídeos sangüíneos).

73 Glicemia É a taxa de glicose no sangue.
Varia em função da nossa alimentação e nossa atividade. Uma pessoa em situação de equilíbrio glicêmico ou homeostase possui uma glicemia que varia, em geral, de 80 a 110 mg/dL. Segundo recente sugestão da Associação Americana de Diabetes, a glicemia normal seria de 70 a 99 mg/dL.

74 Hiperglicemia Estimula a secreção da insulina pelo pâncreas.
Esse hormônio estimula as células do nosso organismo a absorver a glicose presente no sangue. Se essas células não necessitam imediatamente do açúcar disponível, as células do fígado se responsabilizam pela transformação da glicose, estocando-a sob a forma de glicogênio.

75 Diabetes Quando o pâncreas pára de fabricar a insulina, ou o organismo não consegue utilizá-la de forma eficiente, a glicose fica circulando na corrente sanguínea, gerando a hiperglicemia e levando a uma doença conhecida como diabetes.

76 Glicemia baixa Estimula o pâncreas a secretar outro hormônio: o glucagon. O fígado transforma o glicogênio em glicose e libera a glicose no sangue. A glicemia retorna, então, ao valor de referência.

77 Caracterizado por hiperglicemia
Definição de diabetes Caracterizado por hiperglicemia Defeitos na produção de insulina Auto-imune ou outra destruição das células beta Insensibilidade à insulina Deficiência na ação da insulina nos tecidos-alvo O diabetes (também chamado de diabetes mellitus) tem várias formas, mas todas se caracterizam por níveis excessivamente elevados de glicose no sangue (hiperglicemia). A hiperglicemia é causada por falhas na produção de insulina ou falta de sensibilidade à insulina, ou ambas. No diabetes tipo 1, a destruição das células beta produtoras de insulina em geral é um processo auto-imune nas pessoas com susceptibilidade genética. Ainda não se sabe ao certo qual o desencadeante do diabetes tipo 1, mas sabemos que existem muitos precursores, como o vírus coxsackie B4 e a rubéola. 2

78 Hiperglicemia crônica é associada a danos a longo prazo em: Olhos Rins
Definição de diabetes Hiperglicemia crônica é associada a danos a longo prazo em: Olhos Rins Nervos Coração e vasos sangüíneos Com o tempo, a hiperglicemia danifica a membrana basal dos vasos sangüíneos, causando danos a órgãos – especificamente aos olhos, rins e coração. Também ocorre dano nervoso (neuropatia). 3

79 Diabetes tipo 1 auto-imune idiopático Diabetes tipo 2 Classificação
Embora o diabetes tipo 1 possa ocorrer em qualquer época, o diagnóstico em geral é feito na infância, principalmente na adolescência. Recentes estudos epidemiológicos indicam aumento da prevalência do diabetes tipo 1 no grupo com menos de cinco anos. Diabetes auto-imune latente do adulto (LADA) é um dos vários nomes atualmente aplicados às pessoas com diagnóstico de diabetes na idade adulta, que muitas vezes não têm sobrepeso e têm pouca ou nenhuma insensibilidade à insulina. Quando testes especiais de laboratório são realizados, descobre-se que as pessoas com LADA têm anticorpos – principalmente os anticorpos GAD65 – que atacam suas células beta. Cerca de 15% a 20% das pessoas com diagnóstico de diabetes tipo 2 na verdade têm LADA. O diabetes tipo 1 é considerado idiopático – sua causa exata não é conhecida. O diabetes tipo 2 é responsável por cerca de 90% de todos os casos de diabetes. 5

80 Outros tipos específicos
Classificação Outros tipos específicos MODY Falhas na ação da insulina Doenças do pâncreas Transtornos endócrinos Induzido por medicamentos ou químicos Infecções Os demais tipos específicos de diabetes são relativamente raros. Existem aspectos subjacentes à patologia que precisam ser considerados na decisão referente às estratégias de tratamento. O diabetes da maturidade no jovem (MODY) refere-se a várias formas hereditárias raras de diabetes decorrentes de falhas na secreção de insulina. Defeitos hereditários na ação da insulina As doenças do pâncreas incluem fibrose cística, pancreatite e hemocromatose Os transtornos endócrinos – muitas vezes chamados de ‘desequilíbrio hormonal’, tecnicamente conhecidos como ‘endocrinopatia’ ou ‘endocrinose’, incluem a acromegalia e a síndrome de Cushing O diabetes induzido por medicamentos ou produtos químicos pode ser conseqüência do uso de esteróides, diazoxida, tiazidas ou pentamidina As infecções associadas ao desenvolvimento do diabetes incluem rubéola congênita, coxsackie, citomegalovírus (CMV) e caxumba 6

81 Formas incomuns de diabetes imuno-mediado
Classificação Formas incomuns de diabetes imuno-mediado Outras síndromes genéticas Diabetes gestacional Formas incomuns de diabetes imuno-mediado – duas condições conhecidas: Síndrome do 'homem rígido’: transtorno auto-imune do sistema nervoso central caracterizado por rigidez dos músculos axiais com espasmos dolorosos Os anticorpos anti-receptor de insulina podem causar diabetes ligando-se ao receptor de insulina, bloqueando a ação da insulina nos tecidos-alvo. Em alguns casos, esses anticorpos podem agir como agonistas da insulina, depois de se ligar ao receptor e podem, assim, causar hipoglicemia (anteriormente conhecida como ‘resistência à insulina tipo B’). Várias síndromes genéticas são acompanhadas por maior incidência de diabetes. Entre elas temos a síndrome de Down, de Turner e de Prader Willi. O diabetes gestacional é bastante comum, dependendo dos antecedentes étnicos. As estimativas variam entre 3% e 7% das mulheres grávidas. 7

82 Patogênese do diabetes tipo 1
Ativação imunológica Destruição progressiva das células beta Função insuficiente das células beta Dependente de insulina exógena Risco de cetoacidose Em cerca de 95% das pessoas com essa afecção, o diabetes tipo 1 é uma doença auto-imune específica a um órgão, que resulta em destruição das células das ilhotas pancreáticas. As evidências quanto ao diabetes tipo 1 ser uma doença auto-imune baseiam-se na presença, em seu início, de linfócitos que se infiltram em e em torno das ilhotas do pâncreas, bem como na ocorrência de auto-anticorpos para as proteínas ICA, IA-2 e GAD (ácido glutâmico descarboxilase) das células das ilhotas e auto-anticorpos anti-insulina. As evidências de destruição celular incluem auto-anticorpos anti-ilhota (ICA), auto-anticorpos anti-insulina e auto-anticorpos anti-ácido glutâmico descarboxilase (GAD). Numerosos estudos relataram altas taxas de prevalência para ICA (65% a 100%) e GAD (60% a 80%) entre crianças caucasianas no início do diabetes. Auto-anticorpos anti-insulina são menos freqüentes, exceto em crianças muito pequenas (com menos de cinco anos). As crianças caucasianas com diabetes tipo 1 têm probabilidade significantemente maior de ter auto-anticorpos anti-células beta no início do diabetes do que as crianças de origem africana. A destruição progressiva das células beta avança rapidamente em crianças, sendo mais lenta nos adultos (LADA – ver slide 5). Diabetes pré-clínico refere-se aos meses ou anos que precedem a apresentação clínica do diabetes tipo 1, quando os anticorpos contra as células das ilhotas podem ser detectados como marcadores de auto-imunidade das células beta. Além desses marcadores imunológicos, o risco de diabetes tipo 1 pode ser determinado por marcadores genéticos. Os parâmetros usados atualmente para definir a fase pré-clínica incluem: • Auto-anticorpos anti-ilhota • Auto-anticorpos anti-ácido glutâmico descarboxilase (isoforma GAD de 65 K) • Auto-anticorpos anti-IA2 • Auto-anticorpos anti-insulina • Exames de sangue especiais – tipagem do antígeno leucocitário humano (HLA). 13

83 Patogênese do diabetes tipo 1
Susceptibilidade genética Fatores imunológicos Outras doenças imunes Anticorpos específicos para o antígeno Desencadeantes ambientais vírus albumina sérica bovina nitrosaminas: carnes em conserva produtos químicos: vacor (veneno para ratos), estreptozotocina Influências genéticas Existem evidências de que o diabetes tipo 1 é, em parte, um transtorno genético. Os irmãos de uma pessoa com diabetes tipo 1 têm probabilidade cerca de 15 vezes maior de desenvolver diabetes do que a população em geral. Isso se traduz em um risco de aproximadamente 6% até a idade de 35 anos. É interessante observar que crianças cuja mãe têm diabetes tipo 1 têm menos risco (~3%) do que crianças cujo pai tem diabetes tipo 1; as razões para isso são desconhecidas. Gêmeos idênticos (monozigotos) têm maior probabilidade de terem ambos diabetes tipo 1 do que gêmeos não-idênticos (dizigotos). Mas as taxas de concordância em gêmeos idênticos são inferiores a 50%, corroborando a hipótese de que fatores ambientais também são importantes para o desenvolvimento do diabetes tipo 1. Fatores ambientais Os padrões epidemiológicos do diabetes tipo 1, inclusive variações geográficas, sazonais e temporais na incidência, sugerem que vírus podem ser um importante fator de risco. Acredita-se que os vírus atuem como iniciadores, acelerados ou precipitadores da doença. Eles podem atacar e destruir as células beta do pâncreas e causar diretamente o diabetes. Embora múltiplos vírus pareçam estar associados ao diabetes tipo 1, a maioria das pessoas infectadas nunca desenvolve a doença. Portanto, é improvável que vacinas antivirais específicas venham a reduzir significativamente o ônus do diabetes tipo 1 na comunidade. Um desencadeante ambiental comprovado do diabetes tipo 1 é a rubéola congênita. Outros potenciais desencadeantes ambientais são infecções enterovirais (principalmente coxsackie B4), vírus entérico citopático humano órfão (ECHO) (um grupo de enterovírus que provoca diferentes sintomas, como exantema, doença respiratória, síndrome semelhante à crupe e febres não-específicas), caseína, proteína do leite de vaca e glúten. Baixos níveis de infecções intercorrentes e maior higiene estão associados a maior risco. Estudos internacionais que acompanharam crianças com maior risco genético desde o nascimento estão estudando os fatores que potencialmente desencadeiam ou protegem contra o diabetes. 14

84 Diabetes idiopático tipo 1
Diabetes tipo 1 não-auto-imune Sem marcadores de auto-imunidade Insulinopenia permanente Cetoacidose Pessoas de origem africana e asiática Cerca de 5% das pessoas com diabetes tipo 1 têm diabetes tipo 1 não-auto-imune. Esse tipo de diabetes é mais comum em africanos e asiáticos. Eles têm tendência à cetoacidose. Porém, nenhum dos marcadores de auto-imunidade comuns discutidos anteriormente está presente. 16

85 90%-95% das pessoas com diabetes
Diabetes tipo 2 90%-95% das pessoas com diabetes Insensibilidade à insulina e deficiência relativa na insulina Obesidade ou sobrepeso Complicações muitas vezes presentes no diagnóstico O diabetes tipo 2 é a forma mais comum de diabetes – 90% a 95% das pessoas com a doença. Ao contrário das que têm diabetes tipo 1, as pessoas com diabetes tipo 2 ainda produzem um pouco de insulina. Na verdade, elas podem ter níveis sangüíneos de insulina mais elevados do que os não-diabéticos - embora em resposta a níveis glicêmicos mais altos do que o normal. Porém, agora sabemos que o diabetes tipo 2 não ocorre sem destruição das células beta. Acredita-se que o excesso de gordura corporal – principalmente a adiposidade abdominal ou visceral – contribua para a insensibilidade à insulina característica desse tipo de diabetes. Foi demonstrado que as pessoas com excesso de peso ao redor do abdome têm maior risco de desenvolver diabetes. O diabetes tipo 2 tende a se desenvolver lentamente, de modo que os sintomas da doença deixam de ser percebidos e, portanto, seu diagnóstico não é feito. A hiperglicemia prolongada não detectada - que muitas vezes antecede o diagnóstico de diabetes tipo 2 – pode levar ao desenvolvimento de complicações a longo prazo do diabetes. Muitas vezes já existem complicações por ocasião do diagnóstico. 19

86 Patogênese do diabetes tipo 2
Múltiplos genes envolvidos Hiperinsulinemia Má nutrição fetal   formação das células beta Baixo peso ao nascer/mudança de peso “Gene poupador” Perda de 7% das células beta Existem múltiplos genes associados ao diabetes tipo 2. Algumas pessoas com essa doença podem ter um defeito em um único gene, enquanto outras podem ter defeitos em múltiplos genes. Isso pode explicar porque em algumas pessoas o diabetes é mais fácil de tratar do que em outras. Nos estágios iniciais da insensibilidade à insulina, o pâncreas produz mais insulina do que o normal, na tentativa de superar a insensibilidade. Os níveis de insulina no sangue ficam excessivamente elevados (hiperinsulinemia). Com o tempo, as células beta ficam ‘exaustas’ e a quantidade de insulina produzida diminui. Alguns estudos recentes mostraram que a má nutrição fetal pode causar uma diminuição na formação de células beta, provocando diabetes em fase posterior da vida. A má nutrição fetal é marcada por baixo peso ao nascer seguido por rápido crescimento – com nutrição suficiente – dentro dos primeiros 12 meses de vida. A teoria do ‘gene poupador’ levanta a hipótese de que os seres humanos são geneticamente programados para sobreviver a períodos de fome. Porém, em épocas de abundância, principalmente no contexto de estilos de vida sedentários e dietas muito calóricas, esses genes contribuem para o acúmulo excessivo de tecido adiposo, levando à insensibilidade à insulina e ao diabetes. Existe uma perda natural da função das células beta à medida que envelhecemos – cerca de 1% por ano. Nas pessoas com diabetes tipo 2, essa perda é acelerada para 7% por ano. 20

87 Fatores de risco para o diabetes tipo 2
Idade > 40 anos Parente de primeiro grau com diabetes Membro de população de alto risco Histórico de diminuição da tolerância à glicose, diminuição da glicose de jejum Doença vascular Antecedente de diabetes gestacional Antecedente de parto de bebê macrossômico Existem muitos fatores de risco para o diabetes tipo 2. Alguns podem ser evitados e muito trabalho é dedicado a tentativas de desenvolver programas para prevenir o diabetes. Vamos examinar esses trabalhos mais tarde neste módulo. 23

88 Fatores de risco para o diabetes tipo 2
Hipertensão Dislipidemia Obesidade abdominal Sobrepeso Síndrome do ovário policístico Acantose nigricans Esquizofrenia 24