P2

Question 1

GLICOGENÓLISE

Answer 1

processo de degradação do glicogênio para formar glicose-1-fosfato, que pode ser convertida em glicose-6-fosfato e entrar na glicólise ou, no fígado, ser convertida em glicose para ser liberada no sangue.
Ocorre principalmente no fígado e músculos.
Ativada em resposta a necessidades energéticas rápidas, como exercícios físicos intensos ou entre as refeições.
Estimulada por hormônios catabólicos, especialmente glucagon (no fígado) e adrenalina (no músculo).

Question 2

GLICONEOGENESE

Answer 2

processo de síntese de glicose a partir de precursores não-glicídicos, como lactato, aminoácidos (principalmente alanina) e glicerol.
Contexto Metabólico:
Predominantemente ocorre no fígado, com uma pequena contribuição dos rins.
Ativada durante períodos prolongados de jejum ou inanição, quando as reservas de glicogênio se esgotam e o corpo precisa de uma fonte alternativa de glicose, principalmente para fornecer energia ao cérebro.
Estimulada pelo hormônio glucagon e inibida pela insulina.

Question 3

precursores da gliconeogenese - lactato

Answer 3

Lactato: Proveniente principalmente do metabolismo anaeróbico nos músculos e eritrócitos. O lactato pode ser convertido em piruvato pela enzima lactato desidrogenase (LDH), e o piruvato pode então entrar na via da gliconeogênes

Question 4

precursores da gliconeogenese - aminoácidos

Answer 4

Aminoácidos: Embora vários aminoácidos possam alimentar a gliconeogênese, a alanina é o mais proeminente. A alanina é transaminada para formar piruvato. Outros aminoácidos, quando degradados, entram na via em diferentes pontos, dependendo de sua estrutura química. Vale ressaltar que os aminoácidos leucina e lisina não são precursores gliconeogênicos porque são estritamente cetogênicos.

Question 5

precursores da gliconeogenese - glicerol

Answer 5

Glicerol: Liberado durante a lipólise (degradação de triglicerídeos) no tecido adiposo. O glicerol é convertido em glicerol-3-fosfato pela glicerol quinase. Glicerol-3-fosfato pode ser oxidado para diidroxiacetona-fosfato (DHAP), um intermediário da glicólise e gliconeogênese.

Question 6

precursores da gliconeogenese - propionil-coa

Answer 6

Propionil-CoA: Originado principalmente da degradação de aminoácidos ímpares e de alguns ácidos graxos. O propionil-CoA é convertido em succinil-CoA, que pode entrar no ciclo de Krebs e eventualmente produzir substratos para a gliconeogênese.

Question 7

órgão chave no controle de glicemia

Answer 7

FÍGADO
Produção e Liberação de Glicose:Durante períodos de jejum ou quando há baixa disponibilidade de glicose, o fígado produz glicose através da gliconeogênese e a libera na corrente sanguínea.
O fígado também armazena glicogênio, uma forma polimérica de glicose. Quando há necessidade de elevar rapidamente a glicemia, o fígado degrada o glicogênio em glicose através da glicogenólise e a libera no sangue.

Captação de Glicose Pós-prandial:
Após uma refeição, quando há um aumento na glicemia, o fígado atua na captação e armazenamento da glicose excedente, convertendo-a em glicogênio (glicogênese) ou, em certas circunstâncias, em ácidos graxos para armazenamento.

Resposta Hormonal:
O fígado é altamente sensível à insulina e ao glucagon, os principais hormônios reguladores da glicemia. A insulina promove a captação e armazenamento de glicose no fígado, enquanto o glucagon estimula a produção e liberação de glicose.

Conversão de outros Substratos em Glicose:
Como mencionado anteriormente, o fígado pode converter vários substratos não-glicídicos, como lactato, aminoácidos e glicerol, em glicose através da gliconeogênese.

Regulação do Metabolismo de Outros Nutrientes:
O fígado também desempenha um papel central no metabolismo de lipídios e proteínas. Alterações nesses processos metabólicos podem influenciar indiretamente os níveis de glicose no sangue.

Question 8

HORMÔNIOS CONTRA REGULATÓRIOS

Answer 8

aqueles que atuam para elevar a glicemia, contrapondo-se à ação da insulina, que diminui os níveis de glicose no sangue. Os principais hormônios contra-regulatórios são: GLUCAGON, ADRENALINA, CORTISOL E GH

Question 9

Glucagon:

Answer 9

Produção: Produzido pelas células alfa das ilhotas de Langerhans no pâncreas.
Ação: Estimula a glicogenólise (degradação do glicogênio em glicose) e a gliconeogênese (produção de glicose a partir de precursores não-glicídicos) no fígado, resultando na liberação de glicose para a corrente sanguínea.

Question 10

Adrenalina (ou epinefrina):

Answer 10

Produção: Produzida pela medula adrenal (parte interna das glândulas suprarrenais).
Ação: Liberada em resposta ao estresse ou exercício físico intenso. A adrenalina estimula a glicogenólise no fígado e no músculo. Também inibe a captação de glicose nas células musculares e adiposas, ajudando a elevar a glicemia. Além disso, potencializa a liberação de ácidos graxos do tecido adiposo, fornecendo uma fonte alternativa de energia para os tecidos.

Question 11

Cortisol:

Answer 11

Produção: Produzido pelo córtex adrenal (parte externa das glândulas suprarrenais).
Ação: Em situações de estresse prolongado, o cortisol aumenta a gliconeogênese hepática, contribuindo para elevar a glicemia. Também atua para reduzir a utilização de glicose por alguns tecidos, promovendo a mobilização de ácidos graxos como fonte alternativa de energia. Além disso, o cortisol pode reduzir a sensibilidade das células à insulina.

Question 12

Hormônio do crescimento (GH):

Answer 12

Produção: Produzido pela hipófise anterior.
Ação: Embora seu papel principal seja estimular o crescimento, o GH tem efeitos metabólicos que resultam na elevação da glicemia. Ele reduz a captação de glicose nas células e aumenta a lipólise, liberando ácidos graxos como uma fonte alternativa de energia. A longo prazo, pode diminuir a sensibilidade à insulina.

Question 13

JEJUM CURTO VS. JEJUM PROLONGADO

Answer 13

Jejum Curto (horas após a última refeição):
Glicogênio Hepático: Nos primeiros estágios do jejum, o fígado começa a degradar seu armazenamento de glicogênio para liberar glicose na corrente sanguínea. Esse processo é chamado de glicogenólise.
Ácidos Graxos: O tecido adiposo começa a liberar ácidos graxos na circulação, embora neste estágio inicial a glicose proveniente do glicogênio ainda seja a principal fonte de energia.
Utilização de Glicose: Muitos tecidos do corpo, incluindo músculos, ainda utilizam glicose como sua principal fonte de energia.

Jejum Prolongado (vários dias sem ingestão de alimentos):
Reservas de Glicogênio Esgotadas: O glicogênio hepático é tipicamente esgotado dentro de 24 horas. Como resultado, o corpo precisa de outras fontes de glicose.
Gliconeogênese: Com as reservas de glicogênio esgotadas, o fígado começa a sintetizar glicose a partir de precursores não-glicídicos, como aminoácidos (degradados a partir de proteínas musculares) e glicerol (degradado a partir de triglicerídeos).
Cetogênese: Como os ácidos graxos são mobilizados em grandes quantidades do tecido adiposo, o fígado começa a convertê-los em corpos cetônicos (como o beta-hidroxibutirato e acetoacetato). Esses corpos cetônicos podem ser usados como fonte de energia pelo cérebro e outros tecidos.
Proteólise: Com o prolongamento do jejum, o corpo começa a degradar proteínas musculares em uma taxa mais elevada para fornecer aminoácidos para a gliconeogênese.
Redução na Utilização de Glicose: Com o tempo, muitos tecidos do corpo começam a usar predominantemente ácidos graxos e corpos cetônicos como fonte de energia, poupando glicose para o cérebro e outros tecidos que são dependentes de glicose.
Adaptação Cerebral: Após um período de jejum prolongado, o cérebro começa a utilizar corpos cetônicos como uma fonte significativa de energia, reduzindo sua dependência de glicose.

Question 14

JEJUM CURTO VS. JEJUM PROLONGADO - PRECURSORES

Answer 14

Jejum Curto (horas após a última refeição):
Glicogênio: No início do jejum, o principal precursor da glicose é o glicogênio armazenado no fígado (e em menor grau nos músculos). O glicogênio é rapidamente quebrado em glicose através da glicogenólise, fornecendo a principal fonte de energia para o corpo.

Jejum Prolongado (vários dias sem ingestão de alimentos):
Aminoácidos: Com o prolongamento do jejum e o esgotamento das reservas de glicogênio, o corpo começa a quebrar proteínas musculares, liberando aminoácidos. Muitos desses aminoácidos, como a alanina, são transportados para o fígado, onde são convertidos em glicose através da gliconeogênese.
Glicerol: Durante o jejum prolongado, a lipólise aumenta, resultando na quebra de triglicerídeos em ácidos graxos e glicerol. O glicerol é então transportado para o fígado, onde pode ser convertido em glicose.
Propionil-CoA: Este é um subproduto da degradação de alguns ácidos graxos e aminoácidos ímpares. No fígado, o propionil-CoA pode ser convertido em succinil-CoA, que eventualmente pode ser usado para produzir glicose.
Lactato: Embora mais relevante durante o exercício ou em condições anaeróbicas, o lactato pode ser convertido de volta em glicose no fígado através do ciclo de Cori.
É importante observar que, à medida que o jejum se prolonga, o corpo adota mecanismos para poupar a degradação proteica e a gliconeogênese, aumentando a produção e utilização de corpos cetônicos para atender às necessidades energéticas, especialmente do cérebro.

Question 15

ENZIMAS EXCLUSIVAS DA GLICONEOGÊNESE

Answer 15

A gliconeogênese é o processo pelo qual a glicose é sintetizada a partir de precursores não-glicídicos, como lactato, glicerol e aminoácidos. Embora muitas das enzimas utilizadas na gliconeogênese sejam as mesmas da glicólise (mas atuando na direção oposta), existem algumas etapas da glicólise que são irreversíveis. Para contornar essas etapas irreversíveis, a gliconeogênese utiliza enzimas exclusivas. Aqui estão essas enzimas e suas respectivas funções:
Piruvato Carboxilase:
Fosfoenolpiruvato Carboxiquinase (PEPCK):
1,6-bisfosfatase (ou Frutose-1,6-bisfosfatase)
Glicose-6-fosfatase:

Question 16

ENZIMAS EXCLUSIVAS DA GLICONEOGÊNESE - Piruvato Carboxilase:

Answer 16

Localização: Mitocondrial.
Função: Converte piruvato a oxaloacetato. Esta é uma reação anaplerótica, que significa que ela repõe o ciclo de Krebs com intermediários. A carboxilação do piruvato requer a coenzima biotina e ATP.

Question 17

ENZIMAS EXCLUSIVAS DA GLICONEOGÊNESE - Fosfoenolpiruvato Carboxiquinase (PEPCK):

Answer 17

Localização: Mitocondrial e citosólica (existem isoformas da enzima em ambos os locais).
Função: Converte oxaloacetato a fosfoenolpiruvato (PEP). Esta reação consome GTP.

Question 18

ENZIMAS EXCLUSIVAS DA GLICONEOGÊNESE - 1,6-bisfosfatase (ou Frutose-1,6-bisfosfatase)

Answer 18

Localização: Citosólica.
Função: Remove o fosfato da posição 1 da frutose-1,6-bisfosfato, formando frutose-6-fosfato. Esta etapa é o inverso da reação catalisada pela enzima fosfofrutoquinase-1 na glicólise.

Question 19

ENZIMAS EXCLUSIVAS DA GLICONEOGÊNESE - Glicose-6-fosfatase:

Answer 19

Localização: No retículo endoplasmático do fígado e dos rins.
Função: Converte glicose-6-fosfato a glicose. Esta etapa permite a liberação de glicose no sangue. Note que a glicose-6-fosfatase não está presente em músculos ou em muitos outros tecidos, então esses tecidos não podem liberar glicose no sangue.
Estas enzimas exclusivas permitem que a gliconeogênese contorne as etapas irreversíveis da glicólise, facilitando a síntese de glicose a partir de precursores não-glicídicos.

Question 20

conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP) na gliconeogênese - ETAPA 1 -Conversão de Piruvato para Oxaloacetato pela Piruvato Carboxilase:

Answer 20

Localização: Esta reação ocorre nas mitocôndrias.
Processo:
A piruvato carboxilase catalisa a carboxilação irreversível do piruvato para formar oxaloacetato (OAA).
Esta reação requer a coenzima biotina e ATP. O ATP é hidrolisado para fornecer a energia necessária, resultando em ADP e fosfato inorgânico (Pi).
A biotina, covalentemente ligada à piruvato carboxilase, atua como transportadora de CO2 e é essencial para a transferência de um grupo carboxil para o piruvato.

Question 21

conversão de piruvato em fosfoenolpiruvato (PEP) na gliconeogênese - ETAPA 2 - Conversão de Oxaloacetato para Fosfoenolpiruvato pela Fosfoenolpiruvato Carboxiquinase (PEPCK):

Answer 21

Localização: O OAA precisa ser transportado para o citosol para a próxima etapa. Isso pode acontecer diretamente como OAA, ou o OAA pode ser reduzido temporariamente a malato para facilitar o transporte mitocondrial. Uma vez no citosol, se o OAA foi convertido em malato, ele é então reoxidado de volta a OAA.
Processo:
A PEPCK catalisa a conversão de oxaloacetato em PEP.
Esta reação consome GTP, que é hidrolisado para produzir GDP e fosfato inorgânico (Pi).
A conversão de piruvato para PEP é crítica na gliconeogênese porque contorna a reação irreversível da piruvato quinase na glicólise, permitindo que o piruvato (e, portanto, precursores como lactato ou aminoácidos) seja utilizado para a produção de glicose.

Question 22

regulador alostérico Frutose-2,6-bifosfato (F2,6P)

Answer 22

A frutose-2,6-bisfosfato (F2,6P) desempenha um papel crucial na regulação da glicólise e da gliconeogênese, atuando como um potente modulador alostérico das enzimas fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) e frutose-1,6-bisfosfatase (FBPase-1). Esse regulador alostérico desempenha um papel chave em garantir que a glicólise e a gliconeogênese não ocorram simultaneamente na mesma célula, o que evitaria um ciclo fútil e um gasto desnecessário de energia.

A concentração intracelular de F2,6P é regulada por uma única enzima bifuncional chamada fosfofrutoquinase-2/frutose-2,6-bisfosfatase (PFK-2/FBPase-2). A atividade dessa enzima bifuncional é, por sua vez, regulada por fosforilação. Quando PFK-2 é ativa (na forma não fosforilada), produz-se F2,6P, favorecendo a glicólise. Quando FBPase-2 é ativa (na forma fosforilada), a F2,6P é degradada, favorecendo a gliconeogênese.

Hormônios como insulina e glucagon desempenham um papel crucial na regulação da atividade da PFK-2/FBPase-2, e, por extensão, dos níveis de F2,6P, ajudando assim a determinar se uma célula está em um estado glicolítico ou gliconeogênico. Por exemplo, o glucagon ativa uma cascata de eventos que resulta na fosforilação e ativação da FBPase-2 (e inativação da PFK-2), enquanto a insulina tem o efeito oposto.

Question 23

REGULADOR ALOSTERICO FRUTOSE-2, 6-FOSFATO Sobre a Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1):

Answer 23

Ativação: A F2,6P atua como um ativador alostérico da PFK-1. Ao se ligar à PFK-1, a F2,6P aumenta a afinidade da enzima pelo seu substrato, frutose-6-fosfato, e diminui sua inibição pelo ATP. Como resultado, a atividade da PFK-1 é estimulada, impulsionando a glicólise.
GLUCAGON INATIVA PFK2
INSULINA ATIVA PFK2

Question 24

REGULADOR ALOSTERICO FRUTOSE-2, 6-FOSFATO Sobre a Frutose-1,6-bisfosfatase (FBPase-1):

Answer 24

Inibição: A F2,6P atua como um inibidor alostérico da FBPase-1. Quando a F2,6P se liga à FBPase-1, a atividade enzimática diminui, inibindo assim a gliconeogênese.
A concentração intracelular de F2,6P é regulada por uma única enzima bifuncional chamada fosfofrutoquinase-2/frutose-2,6-bisfosfatase (PFK-2/FBPase-2). A atividade dessa enzima bifuncional é, por sua vez, regulada por fosforilação. Quando PFK-2 é ativa (na forma não fosforilada), produz-se F2,6P, favorecendo a glicólise. Quando FBPase-2 é ativa (na forma fosforilada), a F2,6P é degradada, favorecendo a gliconeogênese.
GLUCAGON ATIVA FBPASE-2
INSULINA INATIVA FBPASE-2

Question 25

Alanina e o Ciclo da Alanina:

Answer 25

Em situações de jejum ou estresse metabólico, o músculo esquelético degrada proteínas e converte o esqueleto de carbono dos aminoácidos em glicose (via gliconeogênese). Durante esse processo, a alanina serve como um dos principais aminoácidos transportadores.
O músculo esquelético transamina o piruvato (um produto da glicólise) para formar alanina. Esta reação é catalisada pela alanina aminotransferase (ALT).
A alanina é então liberada no sangue e transportada para o fígado, onde pode ser convertida de volta em piruvato e então utilizada na gliconeogênese para produzir glicose. A glicose recém-formada pode ser liberada na corrente sanguínea e utilizada por outros tecidos.

Question 26

Glutamina:

Answer 26

A glutamina é o aminoácido mais abundante no plasma sanguíneo e nos músculos. Em situações de estresse ou catabolismo, como após cirurgias ou em estados de imunossupressão, a glutamina serve como “combustível” para as células do sistema imunológico e do intestino.
Ao contrário da alanina, que é majoritariamente direcionada ao fígado, a glutamina é frequentemente utilizada por células de rápida proliferação (como células imunes) e pelo intestino. Ela serve como fonte de energia e também como precursor para a síntese de nucleotídeos.
No músculo, a glutamina é formada a partir do glutamato pela enzima glutamina sintetase.

Question 27

alanina vs. glutamina

Answer 27

Enquanto a alanina é predominantemente um transportador interorgan de nitrogênio e carbono entre o músculo e o fígado (especialmente em estados de jejum), a glutamina serve como um nutriente para células em rápido crescimento e tem um papel fundamental no sistema imunológico e no intestino.
Embora ambos os aminoácidos possam ser liberados pelo músculo em estados catabólicos, eles têm destinos e funções metabólicas distintas após sua liberação na corrente sanguínea.
Em resumo, enquanto a alanina atua primariamente como um veículo para transportar nitrogênio e carbono entre o músculo e o fígado (sobretudo para auxiliar na gliconeogênese hepática), a glutamina tem um papel mais diversificado, alimentando células do sistema imunológico, intestino e outros tecidos em rápida proliferação.

Question 28

aminoácidos não glicogênicos

Answer 28

leucina e lisina

Question 29

transaminação

Answer 29

A transaminação é um processo bioquímico fundamental que ocorre em muitos tecidos, mas é especialmente proeminente no fígado e nos músculos. Ela envolve a transferência de um grupo amina de um aminoácido para um cetocarbono, formando um novo aminoácido.

Tecidos:

Fígado: É o principal órgão onde a transaminação ocorre, desempenhando um papel crucial na regulação dos níveis de aminoácidos e na interconversão entre aminoácidos e intermediários metabólicos.
Músculo: A transaminação aqui é importante, especialmente na conversão de piruvato em alanina (e vice-versa) através da enzima alanina aminotransferase (ALT).

enzimas transaminases requerem a coenzima piridoxal fosfato (PLP), que é uma forma ativa da vitamina B6, para funcionar.

Mecanismo de Ação:

O aminoácido doador de amina interage com a PLP, resultando na formação de um intermediário quinonóide.
O grupo amina é então transferido para o PLP, convertendo-o em piridoxamina fosfato (PMP).
O PMP aceita um grupo cetona do receptor de amina, geralmente o cetoglutarato, e retorna ao seu estado PLP enquanto gera um novo aminoácido.
A transaminação é vital para a regulação do metabolismo dos aminoácidos e para a produção de intermediários metabólicos que podem entrar em outros caminhos, como a glicólise ou o ciclo do ácido cítrico.

Question 30

enzima transaminase - Alanina aminotransferase (ALT ou TGP):

Answer 30

Catalisa a transferência do grupo amina da alanina para o cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. Esta enzima é encontrada predominantemente no fígado, e a sua atividade pode ser medida como indicador de lesão hepática.

Question 31

enzima transaminase Aspartato aminotransferase (AST ou TGO):

Answer 31

Catalisa a transferência do grupo amina do aspartato para o cetoglutarato, formando oxaloacetato e glutamato. Esta enzima é encontrada tanto no fígado quanto em tecidos como o músculo cardíaco. Assim como a ALT, a AST é frequentemente medida em testes de função hepática.

Question 32

Como relacionar as enzimas AST/TGO e ALT/TGP com lesão hepática?

Answer 32

As enzimas Aspartato Aminotransferase (AST, também conhecida como TGO - Transaminase Glutâmico-Oxalacética) e Alanina Aminotransferase (ALT, também conhecida como TGP - Transaminase Glutâmico-Pirúvica) são frequentemente avaliadas nos testes de função hepática e podem fornecer informações valiosas sobre a saúde e integridade do fígado. Vamos relacioná-las com a lesão hepática:

Localização das Enzimas:

AST (TGO): Esta enzima está presente não apenas no fígado, mas também em outros tecidos, como coração, músculos, rins e cérebro. Portanto, um aumento nos níveis de AST pode indicar lesão em qualquer um desses tecidos.
ALT (TGP): Esta enzima é mais específica do fígado. Embora pequenas quantidades possam ser encontradas em outros tecidos (como o rim), a maioria da ALT está no fígado. Portanto, níveis elevados de ALT são geralmente um forte indicador de lesão hepática.
Lesão Hepática:

Quando ocorre dano às células hepáticas (por exemplo, devido a hepatites virais, toxicidade medicamentosa, esteatose hepática, cirrose, entre outros), estas células liberam ALT e AST na corrente sanguínea. Como resultado, um aumento nos níveis séricos dessas enzimas geralmente indica lesão hepática.
A relação AST/ALT é frequentemente usada na prática clínica para ajudar a determinar a causa da lesão hepática. Por exemplo, uma relação AST/ALT maior que 2 é frequentemente associada ao abuso de álcool, enquanto a hepatite viral tende a apresentar uma relação AST/ALT menor que 1.
Considerações Importantes:

Embora a elevação de AST e ALT seja indicativa de lesão hepática, estas enzimas não fornecem informações sobre a função hepática. Por exemplo, é possível ter níveis elevados de AST e ALT enquanto o fígado ainda está funcionando adequadamente.
A magnitude da elevação de AST e ALT pode variar dependendo da extensão e da causa da lesão hepática. Lesões hepáticas agudas (como uma hepatite viral aguda) podem resultar em aumentos muito elevados dessas enzimas, enquanto condições crônicas podem mostrar elevações mais modestas.
Além de AST e ALT, outros testes (como fosfatase alcalina, bilirrubinas, albumina, e tempo de protrombina) também são importantes para avaliar a extensão e o tipo de disfunção hepática.
Em resumo, enquanto elevações nas enzimas AST e ALT são indicativos de lesão hepática, a relação entre elas, juntamente com o quadro clínico completo e outros testes laboratoriais, ajudará na determinação da causa e extensão do dano hepático.

Question 33

Como funciona a enzima Glutamato Desidrogenase (GDH)

Answer 33

A enzima Glutamato Desidrogenase (GDH) desempenha um papel central no metabolismo do nitrogênio, atuando na interface entre os carboidratos e o metabolismo de aminoácidos. Esta enzima é encontrada em muitos organismos, de bactérias a seres humanos, e é particularmente abundante no fígado.

A GDH catalisa a conversão reversível do glutamato em alfa-cetoglutarato e amônia, conforme detalhado a seguir:

Reação Catalisada:

Na direção de deaminação (degradando o glutamato):
Glutamato
+
H
2
O
+
NAD
+
/
NADP
+
→
alfa-cetoglutarato
+
NH
4
+
+
NADH
/
NADPH
+
H
+
Glutamato+H
2
​
O+NAD
+
/NADP
+
→alfa-cetoglutarato+NH
4
+
​
+NADH/NADPH+H
+

Na direção de aminação (sintetizando glutamato):
alfa-cetoglutarato
+
NH
4
+
+
NADH
/
NADPH
+
H
+
→
Glutamato
+
H
2
O
+
NAD
+
/
NADP
+
alfa-cetoglutarato+NH
4
+
​
+NADH/NADPH+H
+
→Glutamato+H
2
​
O+NAD
+
/NADP
+

Função Metabólica:

A GDH desempenha um papel importante na homeostase do nitrogênio, permitindo que o corpo elimine o excesso de nitrogênio sob a forma de amônia ou reincorpore o nitrogênio em aminoácidos, conforme necessário.
A reação de deaminação é uma via para a produção de alfa-cetoglutarato, que é um intermediário do ciclo do ácido cítrico, permitindo assim que o nitrogênio do glutamato seja excretado como ureia e o esqueleto de carbono seja utilizado para fins energéticos.
A reação de aminação permite que o nitrogênio, na forma de amônia, seja incorporado em moléculas de glutamato. Esta é uma maneira de o corpo lidar com a amônia tóxica, convertendo-a em uma forma menos tóxica e mais gerenciável.
Regulação:

A atividade da GDH é influenciada por vários efetores alostéricos. Em mamíferos, o GTP é um inibidor alostérico da enzima, enquanto o ADP é um ativador. Esta regulação reflete o estado energético da célula. Quando a energia (na forma de GTP ou ATP) é abundante, a deaminação do glutamato é inibida. Quando a energia é baixa (indicado por níveis elevados de ADP), a reação é favorecida.
Em resumo, a Glutamato Desidrogenase é fundamental para a homeostase do nitrogênio no organismo, permitindo a interconversão de glutamato e alfa-cetoglutarato e regulando a incorporação ou liberação de amônia, dependendo das necessidades metabólicas da célula.

Question 34

enzimas que podem agir sobre o glutamato

Answer 34

O glutamato é um aminoácido central no metabolismo do nitrogênio e desempenha papéis em diversas vias metabólicas. Como resultado, várias enzimas atuam sobre o glutamato, tanto para sua síntese quanto para sua degradação. Algumas das principais enzimas que atuam sobre o glutamato incluem:

Glutamato Desidrogenase (GDH): Como mencionado anteriormente, esta enzima catalisa a conversão reversível do glutamato em alfa-cetoglutarato e amônia.

Transaminases (Aminotransferases): Estas enzimas transferem grupos amina entre aminoácidos e cetocarbonos. O glutamato frequentemente atua como doador de amino no processo, resultando na formação de alfa-cetoglutarato. Duas transaminases comuns são:

Alanina Aminotransferase (ALT ou TGP): Transfere um grupo amina da alanina para o alfa-cetoglutarato, formando glutamato e piruvato.
Aspartato Aminotransferase (AST ou TGO): Transfere um grupo amina do aspartato para o alfa-cetoglutarato, formando glutamato e oxaloacetato.
Glutamato Sintetase (ou Glutamina Sintetase): Esta enzima catalisa a adição de uma amida ao grupo carboxila do glutamato, formando glutamina. Esta reação é ATP-dependente.

Glutaminase: Catalisa a conversão de glutamina em glutamato e amônia. Esta reação é especialmente importante nos rins, onde a amônia produzida pode ser excretada diretamente na urina.

Glutamato Decarboxilase (GAD): Esta enzima catalisa a conversão do glutamato em ácido gama-aminobutírico (GABA), um importante neurotransmissor inibitório no sistema nervoso central.

Glutamato-Cisteína Ligase (ou gama-glutamilcisteína sintetase): Esta é a primeira enzima na via de síntese do glutationa. Ela catalisa a ligação do glutamato à cisteína, formando gama-glutamilcisteína.

Glutamato Transportadores: Enquanto não são enzimas no sentido tradicional, essas proteínas desempenham um papel crucial no transporte de glutamato através das membranas celulares, especialmente nas células neuronais.

Estas são apenas algumas das muitas enzimas e proteínas que interagem com o glutamato. O glutamato está no centro do metabolismo do nitrogênio e desempenha papéis críticos em neurotransmissão, proteção antioxidante (via glutationa) e outras funções celulares.

Question 35

Quais são as fontes de íon amônio (NH4+)?

Answer 35

O íon amônio (NH₄⁺) desempenha um papel importante no metabolismo do nitrogênio em seres vivos. Ele pode ser produzido por várias vias e fontes no organismo:

Desaminação de Aminoácidos: A desaminação é a remoção do grupo amino (NH₂) de um aminoácido. Esta reação pode liberar amônia, que rapidamente é protonada para formar NH₄⁺. A desaminação pode ser catalisada por várias enzimas, incluindo:

Glutamato Desidrogenase (GDH): Catalisa a desaminação do glutamato, produzindo alfa-cetoglutarato e amônia.
Desaminases Específicas: Algumas enzimas removem o grupo amino de aminoácidos específicos. Por exemplo, a histidina é desaminada pela histidase para produzir urocanato e amônia.
Transaminação seguida de Desaminação: A transaminação é a transferência de um grupo amino de um aminoácido para um cetoácido, frequentemente resultando em glutamato. O glutamato pode então ser desaminado pela GDH para produzir NH₄⁺.

Catabolismo de Bases Nitrogenadas: Durante o catabolismo de nucleotídeos purinas e pirimidinas, as bases nitrogenadas são degradadas, e isso pode levar à formação de amônia.

Bactérias Intestinais: Algumas bactérias no trato gastrointestinal podem fermentar compostos contendo nitrogênio, como a ureia e aminoácidos, produzindo NH₄⁺ como um dos produtos finais. Parte deste NH₄⁺ é absorvido pela mucosa intestinal e entra na circulação sanguínea.

Degradação da Glutamina nos Rins: A enzima glutaminase nos rins catalisa a conversão de glutamina em glutamato e amônia. Esta é uma fonte significativa de NH₄⁺ nos rins e contribui para a regulação do equilíbrio ácido-base, pois o NH₄⁺ pode ser excretado na urina, ajudando na excreção de ácidos.

Catabolismo de Aminas Biogênicas: Aminas, como a adrenalina, noradrenalina e serotonina, podem ser metabolizadas em seus respectivos aldeídos e amônia.

Degradação de Ureia: Em algumas situações, especialmente em algumas doenças hepáticas, a ureia pode ser quebrada para formar amônia. Isso é menos comum, mas pode ser uma fonte significativa de NH₄⁺ em certas condições.

Uma vez formado, o íon amônio é tóxico para as células, especialmente para os neurônios. Portanto, o organismo possui mecanismos para rapidamente detoxificar o NH₄⁺, principalmente pela incorporação em moléculas de ureia (no fígado) através do ciclo da ureia, que é posteriormente excretada pelos rins. Alternativamente, nos músculos, o NH₄⁺ pode ser incorporado na molécula de glutamina, que pode ser transportada para outros órgãos ou tecidos.

Question 36

Como é transportado o NH4+ até o fígado?

Answer 36

O transporte de amônia (NH₃) e íons amônio (NH₄⁺) no corpo é um processo cuidadosamente regulado, dada a toxicidade dessas substâncias, especialmente para o sistema nervoso central. A amônia gerada nos tecidos, particularmente nos músculos, precisa ser transportada eficientemente até o fígado, onde pode ser convertida em ureia através do ciclo da ureia e, assim, detoxificada.

O transporte de amônia até o fígado é majoritariamente realizado de forma indireta, através de certos aminoácidos, em especial a alanina e a glutamina. Eis como isso funciona:

Via da Glutamina:

Nas células, especialmente nas células musculares, o NH₄⁺ pode ser captado e usado para a formação de glutamina a partir do glutamato. Este é um processo de duas etapas:
A enzima glutamato desidrogenase (ou uma transaminase) converte o glutamato em alfa-cetoglutarato, liberando NH₃.
A enzima glutamina sintetase adiciona uma segunda molécula de NH₃ ao glutamato, formando glutamina.
A glutamina pode então ser liberada na circulação e transportada até o fígado. No fígado, a glutamina é convertida de volta a glutamato pela enzima glutaminase, liberando NH₃, que pode entrar no ciclo da ureia.

Via da Alanina (Ciclo de Alanina-Glicose):

Nos músculos, durante o catabolismo de aminoácidos e outras reações, o piruvato pode aceitar um grupo amino, convertendo-se em alanina através de uma reação de transaminação.
A alanina é então liberada na circulação e transportada até o fígado. No fígado, a alanina é convertida de volta a piruvato, liberando o grupo amino, que pode ser convertido em NH₃.
Este piruvato pode entrar na gliconeogênese, contribuindo para a produção de glicose, que é então enviada de volta aos músculos, completando o ciclo.
O transporte indireto de NH₃ através da glutamina e alanina é eficiente e evita o aumento de concentrações tóxicas de amônia livre na circulação sanguínea. Uma vez no fígado, a amônia é rapidamente convertida em ureia e excretada pelos rins.

Question 37

Quais enzimas participam na síntese de glutamina no contexto da
gliconeogênese?

Answer 37

No contexto da gliconeogênese e da síntese de glutamina, a enzima-chave envolvida diretamente na síntese de glutamina é a glutamina sintetase. Esta enzima catalisa a condensação do glutamato com amônia para formar glutamina, uma reação que é ATP-dependente:

Glutamato
+
NH
3
+
ATP
→
Glutamina
+
ADP
+
Pi
Glutamato+NH
3
​
+ATP→Glutamina+ADP+Pi

Entretanto, é importante notar que a glutamina sintetase não está diretamente envolvida no processo de gliconeogênese. Mas no contexto metabólico geral, a formação e utilização de glutamina estão interligadas com outros caminhos, incluindo a gliconeogênese.

Quando se considera a gliconeogênese, especialmente no contexto de aminoácidos como substratos, alguns aminoácidos podem ser convertidos em intermediários que entram na via gliconeogênica. Por exemplo, a alanina pode ser transaminada para formar piruvato, que é um precursor direto da gliconeogênese. Nesse processo, a enzima alanina aminotransferase (ALT ou TGP) desempenha um papel crucial.

Além disso, durante o catabolismo de aminoácidos, o nitrogênio desses aminoácidos precisa ser removido, muitas vezes resultando na formação de amônia. Esta amônia pode ser incorporada ao glutamato para formar glutamina, especialmente em tecidos como o músculo, ajudando na remoção segura da amônia do tecido.

Em resumo:

A glutamina sintetase é a enzima diretamente envolvida na síntese de glutamina a partir do glutamato.
A alanina aminotransferase (ALT ou TGP) está envolvida na transaminação da alanina para formar piruvato, que pode entrar na gliconeogênese.
Embora essas enzimas atuem em vias diferentes, elas estão interconectadas no contexto global do metabolismo do nitrogênio e da glicose no corpo.

Question 38

Cite diferentes tipos de excreção de compostos nitrogenados. Qual é mais
variável?

Answer 38

A excreção de compostos nitrogenados é uma maneira dos organismos eliminarem o excesso de nitrogênio resultante do metabolismo de aminoácidos e nucleotídeos. Dependendo da disponibilidade de água, da evolução e do habitat, diferentes organismos desenvolveram diferentes estratégias para excretar nitrogênio. Os três principais mecanismos de excreção de compostos nitrogenados são:

Amoniotelismo (Excreção de Amônia):

Organismos que excretam o excesso de nitrogênio na forma de amônia são chamados de amoniotélicos.
A amônia é altamente solúvel em água e é tóxica. Portanto, é rapidamente eliminada da célula e requer muita água para ser eliminada com segurança.
Devido à necessidade de grande quantidade de água para diluir e excretar a amônia, muitos amoniotélicos são animais aquáticos, como peixes ósseos e a maioria dos invertebrados aquáticos.
Ureotelismo (Excreção de Ureia):

Organismos que excretam nitrogênio na forma de ureia são chamados de ureotélicos.
A ureia é menos tóxica que a amônia e requer menos água para ser excretada.
Muitos mamíferos, incluindo seres humanos, alguns peixes cartilaginosos e anfíbios adultos são ureotélicos.
Ácido Úrico ou Uricotelismo (Excreção de Ácido Úrico):

Organismos que excretam nitrogênio na forma de ácido úrico são chamados de uricotélicos.
O ácido úrico é pouco solúvel em água e é excretado na forma de um precipitado sólido, o que significa que muito pouca água é necessária para sua excreção.
Este método é econômico em termos de água e é comum em aves, muitos répteis e alguns insetos.
Dos três, o amoniotelismo é o mais variável em termos de taxa de excreção e quantidade de água necessária, porque a amônia é altamente tóxica e precisa ser rapidamente eliminada do organismo. Além disso, a quantidade de amônia excretada pode variar significativamente com a dieta, estado metabólico e outros fatores. Por outro lado, a excreção de ureia e ácido úrico é mais estável e menos variável, pois são menos tóxicos e podem ser armazenados em concentrações mais altas por períodos mais longos antes da excreção.

Question 39

Como relacionar creatinina com função renal?

Answer 39

A creatinina é um produto do metabolismo da creatina, uma molécula envolvida no armazenamento e fornecimento de energia rápida para as células musculares. Uma vez formada, a creatinina é liberada na corrente sanguínea e é quase completamente filtrada pelos glomérulos renais, seguida de excreção mínima reabsorção tubular. Isso faz da creatinina um indicador útil da função renal, especialmente da taxa de filtração glomerular (TFG).

Relação entre creatinina e função renal:

Níveis séricos de creatinina: O nível de creatinina no sangue reflete, em parte, a quantidade de massa muscular de uma pessoa (já que a creatina é encontrada nos músculos) e, em parte, o quão bem os rins estão filtrando a creatinina para fora do sangue.

Níveis elevados de creatinina sérica geralmente indicam uma diminuição da TFG e, portanto, uma possível disfunção renal.
Níveis baixos de creatinina sérica podem ser observados em indivíduos com baixa massa muscular ou com condições que resultam em diminuição da produção de creatinina.
Taxa de filtração glomerular estimada (TFGe): A TFGe é uma medida que estima o quanto os rins estão filtrando o sangue por minuto. Ela pode ser calculada a partir dos níveis séricos de creatinina usando várias fórmulas, como a equação MDRD (Modification of Diet in Renal Disease) ou a equação CKD-EPI (Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration). A idade, o gênero e a etnia do paciente também são levados em consideração nessas equações.

Uma TFGe reduzida indica uma função renal comprometida.
Relação creatinina/creatinina urinária: A quantificação da excreção de creatinina na urina em 24 horas, juntamente com a creatinina sérica, pode ajudar a determinar se os rins estão eliminando a creatinina na taxa esperada. Isso pode ajudar a identificar problemas renais ou verificar a precisão de testes anteriores.

É importante observar que, embora a creatinina seja um biomarcador útil da função renal, ela tem suas limitações. Por exemplo, a creatinina sérica pode não aumentar até que cerca de metade da função renal esteja comprometida. Além disso, outros fatores além da função renal (como a dieta, medicamentos, massa muscular e outras condições) podem influenciar os níveis de creatinina. Portanto, os níveis de creatinina devem ser interpretados no contexto clínico geral do paciente e, frequentemente, em combinação com outros testes de função renal.

Question 40

Onde é produzida a ureia?

Answer 40

A ureia é produzida no fígado. Ela é formada no ciclo da ureia (também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs-Henseleit), que é uma série de reações bioquímicas que ocorrem nas mitocôndrias e no citosol das células hepáticas.

O ciclo da ureia é uma parte crucial do metabolismo do nitrogênio em mamíferos e alguns outros animais. Sua função principal é converter o excesso de nitrogênio, proveniente do catabolismo de aminoácidos e de outras moléculas nitrogenadas, em uma forma menos tóxica (ureia) que pode ser excretada na urina.

A ureia é formada por duas moléculas de nitrogênio: uma proveniente do amônio (NH₄⁺) e a outra proveniente do grupo amino (NH₂) do aspartato. O carbono na ureia vem do dióxido de carbono (CO₂). A formação da ureia envolve uma série de etapas intermediárias no ciclo da ureia, culminando na ação da enzima arginase, que converte arginina em ureia e ornitina. Esta ornitina é então reciclada de volta ao ciclo.

Após ser produzida no fígado, a ureia é liberada na corrente sanguínea e transportada para os rins, onde é filtrada e excretada na urina.

Question 41

Explique a origem dos átomos de N da ureia.

Answer 41

A ureia é uma molécula simples, mas sua formação no ciclo da ureia envolve uma série de reações bioquímicas intrincadas que incorporam átomos de nitrogênio de duas fontes principais. A ureia tem a fórmula química (NH₂)₂CO, indicando que ela possui dois grupos amino (NH₂) e um átomo de carbono.

Os dois átomos de nitrogênio da ureia têm as seguintes origens:

Primeiro átomo de nitrogênio: Provém do amônio (NH₄⁺).

O amônio é formado principalmente a partir do catabolismo de aminoácidos no fígado. Quando os aminoácidos são deaminados, o grupo amino (NH₂) é removido e convertido em amônio.
O amônio é tóxico e não pode se acumular em altas concentrações no corpo. Por isso, é rapidamente incorporado ao ciclo da ureia.
No ciclo da ureia, o amônio é incorporado à molécula de bicarbonato (HCO₃⁻) através de duas etapas consecutivas catalisadas pelas enzimas carbamoil-fosfato sintetase I (que é a primeira e uma das reações mais reguladas do ciclo) e resulta na formação de carbamoil-fosfato.
Segundo átomo de nitrogênio: Provém do grupo amino do aspartato.

O aspartato é um aminoácido que participa diretamente do ciclo da ureia. Seu grupo amino é transferido para a citrulina (um intermediário do ciclo da ureia) para formar argininosuccinato. Essa reação é catalisada pela enzima argininosuccinato sintetase.
O argininosuccinato é então convertido em arginina e fumarato, e a arginina é eventualmente clivada pela enzima arginase para formar ureia.
Em resumo, o primeiro átomo de nitrogênio da ureia provém do amônio (NH₄⁺), enquanto o segundo átomo de nitrogênio provém do grupo amino do aspartato. Juntos, esses dois átomos de nitrogênio, junto com um átomo de carbono do bicarbonato, formam a ureia, que é excretada como um produto de excreção do nitrogênio no corpo.

Question 42

Por que a formação da ureia é um ciclo?

Answer 42

A formação de ureia é um processo cíclico, conhecido como ciclo da ureia (ou ciclo do ornitina-ureia), porque os intermediários e as reações estão interconectados de tal forma que o final do processo regenera um dos intermediários iniciais, permitindo assim que o ciclo continue indefinidamente. Essa característica cíclica é vital porque permite ao organismo processar continuamente o excesso de nitrogênio e convertê-lo em ureia de forma eficiente.

Vamos entender isso mais detalhadamente:

Início do Ciclo: O ciclo começa com a combinação de amônio (NH₄⁺) e bicarbonato (HCO₃⁻) para formar carbamoil-fosfato. Esta reação é catalisada pela enzima carbamoil-fosfato sintetase I e ocorre nas mitocôndrias.

Formação de Citrulina: O carbamoil-fosfato então reage com a ornitina (um intermediário aminoácido) para formar citrulina. Esta reação é catalisada pela enzima ornitina transcarbamoilase.

Entrada do Aspartato: A citrulina sai das mitocôndrias e entra no citosol, onde reage com o aspartato para formar argininosuccinato, em uma reação catalisada pela enzima argininosuccinato sintetase. O aspartato fornece o segundo átomo de nitrogênio para a formação da ureia.

Formação de Arginina e Fumarato: O argininosuccinato é então clivado para formar arginina e fumarato, uma reação catalisada pela enzima argininosuccinato liase.

Formação da Ureia: A arginina é, por fim, clivada pela enzima arginase para produzir ureia e ornitina.

Reinício do Ciclo: A ornitina gerada é então transportada de volta para as mitocôndrias, onde pode reagir com outro carbamoil-fosfato e dar início a outro ciclo.

Porque a ornitina é regenerada no final do ciclo e é usada novamente no início do ciclo subsequente, o processo é efetivamente um ciclo. A natureza cíclica garante que o organismo possa continuamente processar e excretar o excesso de nitrogênio sob a forma de ureia, sem a necessidade de constantemente sintetizar novos intermediários a partir do zero. Isso torna o ciclo da ureia um sistema metabólico eficiente e econômico.

Question 43

Que fatores influenciam a variação na excreção de ureia?

Answer 43

A excreção de ureia pode variar com base em vários fatores, incluindo dietéticos, fisiológicos e patológicos. Aqui estão alguns dos principais fatores que influenciam a variação na excreção de ureia:

Ingestão Proteica: A principal fonte de nitrogênio para a produção de ureia é o catabolismo dos aminoácidos. Assim, dietas ricas em proteínas aumentam a excreção de ureia porque há mais aminoácidos disponíveis para o catabolismo, gerando mais nitrogênio amoniacal que deve ser convertido em ureia.

Catabolismo Proteico Corporal: Situações que resultam em aumento do catabolismo proteico do corpo, como jejum prolongado, trauma, infecções graves ou certas doenças que causam degradação muscular, podem aumentar a excreção de ureia.

Taxa de Filtração Glomerular (TFG): A ureia é filtrada pelos glomérulos nos rins. Uma diminuição na TFG, como em doenças renais, pode resultar em níveis elevados de ureia no sangue (uremia) e diminuição na excreção de ureia na urina.

Reabsorção Tubular: A ureia é parcialmente reabsorvida nos túbulos renais, especialmente no túbulo coletor medular. Condições que aumentam esta reabsorção (como desidratação ou resposta a certos hormônios) podem reduzir a excreção de ureia.

Ciclo Circadiano: Pode haver uma variação diária na excreção de ureia, relacionada ao ritmo circadiano e padrões de ingestão.

Medicamentos: Certos medicamentos podem influenciar a excreção de ureia, seja afetando a produção de ureia, a função renal ou a reabsorção tubular.

Doenças Hepáticas: O fígado é onde a ureia é produzida. Doenças hepáticas graves podem comprometer a capacidade do fígado de sintetizar ureia, levando a uma redução na excreção de ureia.

Estado Hormonal: Hormônios como o glucagon, cortisol e catecolaminas podem aumentar a produção de ureia, enquanto o estado hipotireoidiano pode diminuir a produção.

Exercícios Intensos: A atividade física intensa pode resultar em aumento do catabolismo proteico e, portanto, maior produção e excreção de ureia.

Ao avaliar a excreção de ureia em um indivíduo, é importante considerar esses fatores, assim como qualquer outro aspecto clínico relevante, para interpretar os resultados corretamente.

Question 44

Cite as formas de produção de NH4+

Answer 44

O íon amônio (NH₄⁺) é produzido no corpo através de várias vias metabólicas. Aqui estão as principais formas de produção de NH₄⁺:

Desaminação Oxidativa de Aminoácidos: Esta é uma das principais vias de produção de amônio. Aminoácidos, ao serem catabolizados, passam por um processo em que seus grupos amino (NH₂) são removidos na forma de amônio. O glutamato é frequentemente o aminoácido chave envolvido neste processo, e a reação é catalisada pela enzima glutamato desidrogenase.

Transaminação: Esta é uma reação em que o grupo amino de um aminoácido é transferido para um cetácido, produzindo um novo aminoácido e um novo cetácido. Embora a transaminação em si não produza diretamente amônio, o aminoácido formado pode posteriormente sofrer desaminação, liberando amônio.

Desaminação de Aminas Biogênicas: Aminas biogênicas, como a serotonina e a histamina, podem sofrer desaminação, produzindo amônio.

Catabolismo de Bases de Purina: Quando as bases de purina (adenina e guanina) são catabolizadas, o amônio é um dos produtos liberados.

Catabolismo de Bases de Pirimidina: O catabolismo de algumas bases de pirimidina também pode levar à formação de amônio.

Catabolismo de Nucleotídeos Cíclicos: Como os nucleotídeos cíclicos (como o cAMP) são quebrados, o amônio pode ser liberado.

Reação da Glutamina Sintetase: A glutamina é formada a partir do glutamato pela adição de um grupo amino na forma de amônio. No entanto, quando a glutamina é quebrada (por exemplo, nos rins), esse amônio é liberado novamente.

Hidrólise de Compostos contendo Amida: Algumas reações metabólicas envolvem a hidrólise de compostos contendo grupos amida, e essas reações podem liberar amônio.

Urease Bacteriana: No intestino, algumas bactérias possuem a enzima urease que pode quebrar a ureia, liberando amônio. Esse amônio pode ser absorvido pelo intestino e contribuir para a carga de nitrogênio do corpo.

A produção e a regulação do amônio são críticas para o equilíbrio do nitrogênio no corpo, pois o amônio é tóxico em altas concentrações e deve ser rapidamente convertido em compostos menos tóxicos (como ureia ou glutamina) ou excretado.

Question 45

Por que NH4+ é tóxica no SNC?

Answer 45

O íon amônio (NH₄⁺) é tóxico para o sistema nervoso central (SNC) quando se acumula em concentrações excessivas. Aqui estão as principais razões e os mecanismos subjacentes à sua toxicidade:

Alteração do Metabolismo Cerebral: O amônio pode afetar o metabolismo energético no cérebro. Ele inibe a fosforilação oxidativa, um processo que as células usam para produzir ATP (a principal molécula de energia). Isso pode levar a um decréscimo na energia disponível para as funções cerebrais, contribuindo para a disfunção neurológica.

Efeito Osmótico: O acúmulo de amônio no cérebro pode causar um desequilíbrio osmótico. O amônio é convertido em glutamina no cérebro por astrócitos (um tipo de célula glial). A acumulação de glutamina pode causar inchaço dos astrócitos, potencialmente levando ao edema cerebral.

Neurotransmissão Alterada: O amônio pode afetar vários sistemas de neurotransmissão. Ele pode, por exemplo, reduzir a liberação de neurotransmissores excitatórios como o glutamato, enquanto potencializa a ação de neurotransmissores inibitórios como o GABA. Esse desequilíbrio pode contribuir para sintomas como letargia e alterações do estado mental.

Alteração da Homeostase de Cálcio: O amônio pode alterar o equilíbrio do cálcio intracelular nos neurônios, o que pode levar a uma disfunção neuronal e eventual morte celular.

Estresse Oxidativo: O amônio pode induzir estresse oxidativo, levando à produção excessiva de espécies reativas de oxigênio (ROS). O estresse oxidativo pode danificar lipídios, proteínas e DNA nas células do cérebro.

Inflamação: Níveis elevados de amônio podem ativar células da microglia no cérebro, que, por sua vez, podem liberar citocinas inflamatórias, contribuindo para a neuroinflamação.

O acúmulo de amônio no cérebro, muitas vezes resultante de doenças hepáticas como a cirrose, pode levar à encefalopatia hepática, um estado clínico que pode manifestar-se com confusão, letargia, alterações de personalidade, tremores e, em casos graves, coma. A rápida identificação e tratamento dessa condição são essenciais para evitar complicações graves.

Question 46

Cite diferenças entre hiperamonemias primárias e secundárias.

Answer 46

As hiperamonemias, ou elevações no nível de amônio no sangue, podem ter várias causas, e são geralmente classificadas em primárias ou secundárias. Vamos discutir as diferenças entre elas:

Hiperamonemias Primárias:

Origem Genética: As hiperamonemias primárias são geralmente devidas a defeitos genéticos.
Defeitos no Ciclo da Ureia: Esses defeitos resultam em uma capacidade reduzida de converter amônio em ureia no fígado. O ciclo da ureia é uma série de reações bioquímicas que ocorrem principalmente no fígado e que convertem amônio (tóxico) em ureia (menos tóxica) para excreção.
Início Precoce na Vida: Geralmente, esses defeitos tornam-se aparentes em recém-nascidos ou em crianças pequenas, embora algumas formas mais leves possam não se manifestar até a idade adulta.
Manifestações Clínicas: Podem incluir letargia, recusa alimentar, vômitos, movimentos anormais, hipotonia, convulsões e, em casos graves, coma e morte.
Diagnóstico: O diagnóstico é geralmente baseado em níveis elevados de amônio no sangue em combinação com padrões específicos de metabólitos na urina ou no sangue, e pode ser confirmado por testes genéticos.
Hiperamonemias Secundárias:

Origem Não Genética: Estas são causadas por condições ou fatores externos, e não por defeitos genéticos inatos.
Doenças Hepáticas: Muitas vezes, a causa é uma doença hepática, como cirrose ou insuficiência hepática aguda. O fígado danificado pode não ser capaz de processar amônio eficientemente.
Distúrbios Metabólicos: Certos distúrbios metabólicos que não afetam diretamente o ciclo da ureia, como distúrbios do ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) ou defeitos na oxidação de ácidos graxos, podem resultar em hiperamonemia.
Fatores Adquiridos: Certos medicamentos, infecções graves, trauma ou cirurgias, especialmente quando envolvem o intestino ou o fígado, podem levar a uma elevação dos níveis de amônio.
Manifestações Clínicas: Embora também possam apresentar sintomas neurológicos semelhantes às hiperamonemias primárias, as secundárias tendem a ocorrer mais tarde na vida e são frequentemente associadas a outros sintomas ou condições subjacentes.
Diagnóstico: Além dos níveis elevados de amônio, o diagnóstico pode envolver a identificação da condição subjacente, como sinais de doença hepática ou um perfil metabólico específico.
Ambos os tipos de hiperamonemia necessitam de intervenção médica rápida, pois níveis elevados de amônio são tóxicos para o sistema nervoso central e podem levar a danos cerebrais irreversíveis ou morte.

Question 47

Quais são os sinais hormonais para a mobilização de TAGs dos adipócitos?

Answer 47

Os triacilgliceróis (TAGs), também conhecidos como triglicerídeos, são as principais moléculas de armazenamento de energia nos adipócitos (células de gordura). A mobilização e a degradação dos TAGs em ácidos graxos livres e glicerol - um processo conhecido como lipólise - são reguladas por vários sinais hormonais. Os principais hormônios envolvidos na promoção da lipólise nos adipócitos incluem:

Adrenalina (epinefrina) e Noradrenalina (norepinefrina): Esses são os principais hormônios catecolaminas liberados pela medula adrenal em resposta ao estresse, exercício ou baixa glicemia. Eles se ligam a receptores adrenérgicos nos adipócitos, ativando uma cascata de sinalização que leva à ativação da enzima lipase hormônio-sensível (HSL), que degrada os TAGs.

Glucagon: Este hormônio é liberado pelo pâncreas em resposta a baixos níveis de glicose no sangue. Ele também promove a lipólise nos adipócitos, embora sua ação neste tecido seja menos potente do que nas células hepáticas, onde promove a gliconeogênese.

Hormônio do Crescimento (GH): Liberado pela glândula pituitária anterior, o GH tem efeitos lipolíticos, especialmente durante períodos de jejum prolongado.

Cortisol: Este hormônio glicocorticóide é liberado pelo córtex adrenal em resposta ao estresse e tem um efeito lipolítico em certas condições. No entanto, o cortisol também promove a redistribuição de gordura no corpo, levando ao acúmulo de gordura em áreas como o tronco.

Conversely, there are hormones that inhibit lipolysis in adipocytes:

Insulina: Liberada pelo pâncreas em resposta a altos níveis de glicose no sangue, a insulina promove a captação de glicose e a síntese de TAGs nos adipócitos. Ao mesmo tempo, inibe a lipólise ao suprimir a atividade da lipase hormônio-sensível.
A interação desses hormônios e seu equilíbrio no corpo desempenham um papel fundamental na regulação do metabolismo de gordura e na manutenção da homeostase energética.

Question 48

Como acontece a liberação de AG (ácidos graxos) das gotas lipídicas?

Answer 48

A liberação de ácidos graxos (AG) das gotas lipídicas armazenadas nos adipócitos ocorre através de um processo chamado lipólise. Vamos detalhar como este processo ocorre:

Ativação da Lipólise: Como mencionado anteriormente, a lipólise nos adipócitos é estimulada por hormônios como a adrenalina, noradrenalina e glucagon. Quando esses hormônios se ligam aos seus respectivos receptores na superfície dos adipócitos, isso leva à ativação da adenilato ciclase, que, por sua vez, aumenta a produção de AMP cíclico (cAMP) no citoplasma da célula.

Ativação da Proteína Quinase A (PKA): O aumento dos níveis de cAMP ativa a proteína quinase A (PKA). Uma vez ativada, a PKA fosforila e ativa a enzima lipase hormônio-sensível (HSL).

Lipase Hormônio-Sensível (HSL): A HSL é a principal enzima envolvida na degradação dos triacilgliceróis (TAGs) em ácidos graxos e glicerol dentro dos adipócitos. Uma vez ativada pela PKA, a HSL se desloca para a gota lipídica e começa a hidrolisar os TAGs.

Liberação de Ácidos Graxos e Glicerol: Os ácidos graxos e o glicerol produzidos são então liberados dos adipócitos para a circulação. Os ácidos graxos se ligam à albumina sérica no sangue e são transportados para outros tecidos (como o músculo e o fígado) para serem utilizados como fonte de energia. O glicerol é transportado principalmente para o fígado, onde pode ser usado na gliconeogênese para produzir glicose.

Perilipina: As gotas lipídicas nos adipócitos são cercadas por proteínas associadas à gota lipídica, incluindo a perilipina. Em condições basais (sem estímulo lipolítico), a perilipina age protegendo os TAGs da ação das lipases. No entanto, quando a lipólise é ativada, a PKA também fosforila a perilipina, causando uma reorganização das proteínas associadas à gota lipídica e permitindo que a HSL acesse os TAGs.

Lipase Adiposa (ATGL): Além da HSL, outra enzima chamada lipase adiposa (ATGL) também desempenha um papel na lipólise. A ATGL inicia a lipólise ao hidrolisar TAGs para formar diacilgliceróis (DAGs) e ácidos graxos.

A regulação fina da lipólise é essencial para a homeostase energética do corpo, garantindo que os ácidos graxos sejam liberados dos adipócitos e disponibilizados para outros tecidos conforme a necessidade energética.

Question 49

Descreva a relação entre a adrenalina e lipase sensível a hormônio (HSL).

Answer 49

A relação entre a adrenalina (também conhecida como epinefrina) e a lipase sensível a hormônio (HSL) é uma parte fundamental do sistema de resposta do corpo ao estresse, exercício ou necessidades energéticas. A adrenalina, quando liberada na corrente sanguínea, age como um potente estimulador da lipólise nos adipócitos, e a HSL desempenha um papel central nesse processo. Vamos detalhar essa relação:

Liberação de Adrenalina: Em resposta a certos estímulos, como estresse agudo, exercício intenso ou baixa glicemia, as glândulas suprarrenais liberam adrenalina na corrente sanguínea.

Ativação de Receptores nos Adipócitos: Os adipócitos possuem receptores adrenérgicos na sua superfície celular, especialmente os receptores beta-adrenérgicos. Quando a adrenalina circulante se liga a esses receptores, isso ativa uma proteína intracelular chamada adenilato ciclase.

Produção de AMP cíclico (cAMP): A adenilato ciclase converte o ATP (trifosfato de adenosina) em AMP cíclico (cAMP), um importante mensageiro secundário.

Ativação da Proteína Quinase A (PKA): O aumento dos níveis intracelulares de cAMP resulta na ativação da proteína quinase A (PKA).

Fosforilação da HSL: Uma vez ativada, a PKA fosforila e, consequentemente, ativa a lipase sensível a hormônio (HSL).

Ativação da Lipólise: A HSL ativada então se desloca para a gota lipídica dentro do adipócito e começa a hidrolisar os triacilgliceróis (TAGs) em ácidos graxos e glicerol. Esse processo é a lipólise.

Liberação de Ácidos Graxos: Os ácidos graxos liberados são então transportados para fora dos adipócitos, se ligam à albumina no plasma e são transportados para tecidos que necessitam de energia, como músculo esquelético e coração, para serem oxidados e produzir ATP.

Em resumo, a adrenalina serve como um sinalizador para os adipócitos de que há uma necessidade imediata de energia no corpo. Ao ativar a HSL, a adrenalina desencadeia a liberação de ácidos graxos das reservas de gordura, permitindo que esses ácidos graxos sejam utilizados por outros tecidos como fonte de energia.

Question 50

Em quais organelas são degradados os Acidos Graxos?

Answer 50

Os ácidos graxos são degradados principalmente nas mitocôndrias das células através de um processo chamado β-oxidação. Durante este processo, os ácidos graxos são progressivamente quebrados em unidades de dois carbonos na forma de acetil-CoA, que pode então entrar no ciclo do ácido cítrico (também conhecido como ciclo de Krebs) para produção de energia.

Além das mitocôndrias, em certos tecidos, especialmente o fígado, os ácidos graxos também podem ser parcialmente oxidados nas peroxissomas, uma outra organela celular. A β-oxidação que ocorre nos peroxissomas é similar à das mitocôndrias, mas há algumas diferenças-chave:

Etapas Iniciais: Nos peroxissomas, os ácidos graxos de cadeia muito longa são inicialmente encurtados. Depois de encurtados a um tamanho gerenciável, esses ácidos graxos podem ser transferidos para as mitocôndrias para completa β-oxidação.

Produção de Energia: Ao contrário das mitocôndrias, os peroxissomas não estão acoplados à fosforilação oxidativa. Portanto, a energia na forma de ATP não é produzida diretamente pela β-oxidação peroxissomal. Em vez disso, o hidrogênio removido dos ácidos graxos durante a oxidação nos peroxissomas é usado para produzir peróxido de hidrogênio (H₂O₂), que é então rapidamente convertido em água por outra enzima chamada catalase.

Produtos Finais: A β-oxidação nos peroxissomas não degrada completamente os ácidos graxos até o acetil-CoA. Em vez disso, ela encurta ácidos graxos de cadeia muito longa até que eles se tornem ácidos graxos de cadeia média ou curta, que são então transferidos para as mitocôndrias para completa oxidação.

Em resumo, enquanto a principal organela responsável pela degradação dos ácidos graxos é a mitocôndria, os peroxissomas também desempenham um papel, especialmente na manipulação de ácidos graxos de cadeia muito longa.

Question 51

Como são transportados os Acidos Graxos para dentro da mitocôndria?

Answer 51

O transporte de ácidos graxos para dentro da mitocôndria é um processo essencial, pois é na mitocôndria que ocorre a β-oxidação, um importante caminho catabólico para a degradação dos ácidos graxos e produção de energia. Contudo, os ácidos graxos não podem simplesmente atravessar a membrana mitocondrial interna por difusão. Em vez disso, eles necessitam de um sistema de transporte específico chamado transporte de carnitina. Aqui está uma descrição passo a passo de como isso funciona:

Ativação do Ácido Graxo: Antes do transporte, o ácido graxo livre precisa ser ativado. Isso acontece no citosol, onde o ácido graxo reage com a coenzima A (CoA), formando acil-CoA, em uma reação catalisada pela enzima acil-CoA sintetase. Esta reação consome duas moléculas de ATP.

Formação de Acil-Carnitina: Uma vez formado, o acil-CoA interage com a carnitina, uma pequena molécula transportadora, para formar acil-carnitina. Esta reação é catalisada pela enzima carnitina palmitoiltransferase I (CPT I), localizada na membrana mitocondrial externa.

Translocação através da Membrana Mitocondrial: A acil-carnitina é então transportada através da membrana mitocondrial interna por uma proteína transportadora chamada translocase. Enquanto isso, a carnitina livre é transportada de volta para o espaço intermembranar.

Conversão de Volta a Acil-CoA: Uma vez dentro da matriz mitocondrial, a acil-carnitina é convertida de volta a acil-CoA e carnitina pela enzima carnitina palmitoiltransferase II (CPT II). O acil-CoA é então pronto para entrar no processo de β-oxidação, enquanto a carnitina livre retorna ao citosol para buscar mais ácidos graxos.

Inibição pela Malonil-CoA: Vale a pena notar que a CPT I, a primeira enzima do sistema de transporte de carnitina, é inibida pela malonil-CoA. A malonil-CoA é um intermediário na síntese de ácidos graxos e, portanto, sua presença sinaliza um estado anabólico. A inibição da CPT I pela malonil-CoA garante que a β-oxidação e a síntese de ácidos graxos não ocorram simultaneamente, o que seria ineficiente em termos energéticos.

Em resumo, o sistema de transporte de carnitina desempenha um papel crucial, permitindo que os ácidos graxos entrem na mitocôndria para β-oxidação, garantindo assim que os tecidos possam aproveitar eficientemente os ácidos graxos como fonte de energia.

Question 52

Descreva as diferenças entre os sistemas carnitina palmitoil transferase (CPT) I
e CPT II

Answer 52

O sistema carnitina palmitoil transferase (CPT) é essencial para o transporte de ácidos graxos de cadeia longa para dentro da matriz mitocondrial, onde podem ser oxidados para produzir energia. O sistema é composto por duas enzimas distintas: CPT I e CPT II. Aqui estão as principais diferenças entre elas:

Localização:

CPT I: Localizada na membrana mitocondrial externa.
CPT II: Localizada na membrana mitocondrial interna.
Função:

CPT I: Catalisa a conversão de acil-CoA (formado pela ligação de um ácido graxo à coenzima A no citosol) em acil-carnitina.
CPT II: Catalisa a reconversão de acil-carnitina em acil-CoA e carnitina livre uma vez dentro da matriz mitocondrial.
Regulação:

CPT I: É a principal enzima regulatória no controle do transporte de ácidos graxos para a β-oxidação. É inibida pela malonil-CoA, um intermediário na síntese de ácidos graxos. Essa inibição garante que a oxidação de ácidos graxos e sua síntese não ocorram simultaneamente.
CPT II: Não é sensível à inibição pela malonil-CoA e não possui o mesmo grau de regulação que a CPT I.
Doenças Associadas:

CPT I: Deficiências na CPT I podem levar a hipoglicemia e acumulação de ácidos graxos de cadeia longa no plasma. Estas deficiências são geralmente menos severas do que as deficiências da CPT II.
CPT II: Deficiências em CPT II são as mais comuns entre os defeitos do sistema CPT e podem levar a episódios de rabdomiólise (ruptura de fibras musculares que leva à liberação de conteúdo muscular na corrente sanguínea), particularmente após exercícios ou jejum. Também pode levar a cardiomiopatias ou disfunção hepática em formas mais severas.
Especificidade de Tecido:

CPT I: Existem múltiplas isoformas de CPT I que são expressas de forma tecido-específica. Por exemplo, o fígado e o músculo possuem isoformas diferentes desta enzima.
CPT II: Mais uniformemente expressa entre os tecidos.
Em resumo, enquanto ambas as enzimas CPT I e CPT II são fundamentais para o transporte de ácidos graxos para a mitocôndria, elas desempenham funções distintas no processo, estão localizadas em partes diferentes da mitocôndria e têm diferentes mecanismos e pontos de regulação.

Question 53

como funciona a beta oxidação dos ácidos graxos?

Answer 53

A β-oxidação é o principal caminho catabólico para a degradação de ácidos graxos no organismo, resultando na produção de energia. Esse processo ocorre na matriz mitocondrial e degrada ácidos graxos de cadeia longa em unidades de dois carbonos na forma de acetil-CoA, que pode então entrar no ciclo do ácido cítrico (ou ciclo de Krebs) para ser totalmente oxidado a CO₂ e água.

Aqui está um resumo do processo de β-oxidação:

Desidrogenação: A primeira etapa envolve a remoção de dois hidrogênios do ácido graxo, resultando em uma ligação dupla entre os carbonos α e β. Esta reação é catalisada pela enzima acil-CoA desidrogenase. Os elétrons retirados são transferidos para a coenzima FAD, formando FADH₂.

Hidratação: A ligação dupla criada na primeira etapa é hidratada (uma molécula de água é adicionada) para formar um álcool secundário. Esta reação é catalisada pela enzima enoil-CoA hidratase.

Outra Desidrogenação: A segunda desidrogenação converte o álcool em uma cetona, produzindo β-cetoacil-CoA. Esta reação é catalisada pela enzima β-hidroxiacil-CoA desidrogenase. Nesta etapa, os elétrons são transferidos para a coenzima NAD⁺, formando NADH.

Clivagem β-Cetoacil: A última etapa envolve a quebra da ligação entre os carbonos α e β, catalisada pela enzima tiolase. Isso resulta na liberação de uma molécula de acetil-CoA e um ácido graxo acil-CoA que é encurtado em dois carbonos.

Estas quatro reações são repetidas ciclicamente até que o ácido graxo inteiro seja completamente convertido em moléculas de acetil-CoA. Por exemplo, a oxidação completa de um ácido graxo com 16 carbonos (palmitato) produzirá 8 moléculas de acetil-CoA.

Os produtos intermediários da β-oxidação, NADH e FADH₂, entram na cadeia transportadora de elétrons para produzir ATP através da fosforilação oxidativa. O acetil-CoA produzido pode entrar no ciclo do ácido cítrico para uma oxidação adicional.

Em condições de jejum prolongado ou dieta rica em gorduras e pobre em carboidratos, o acetil-CoA pode ser usado para produzir corpos cetônicos no fígado, que servem como fonte alternativa de energia, especialmente para o cérebro.

Question 54

Como se explicam as 28 moléculas de ATP produzidas a partir de 1 molécula de
ácido palmítico (16:0)?

Answer 54

O ácido palmítico (C16:0) é um ácido graxo saturado com 16 carbonos. A oxidação completa do ácido palmítico através da β-oxidação, ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) e fosforilação oxidativa resulta na produção de 28 moléculas de ATP. Vamos detalhar o processo:

Ativação do Ácido Palmítico:

Antes da β-oxidação, o ácido palmítico deve ser ativado para formar palmitoil-CoA, uma reação que consome 2 moléculas de ATP. Então, começamos com um “déficit” de -2 ATP.
β-oxidação:

O ácido palmítico tem 16 carbonos, então a β-oxidação ocorrerá 7 vezes para convertê-lo completamente em 8 moléculas de acetil-CoA.
A cada ciclo de β-oxidação:
1 molécula de FAD é reduzida a FADH₂.
1 molécula de NAD⁺ é reduzida a NADH.
FADH₂ resulta em 1,5 moléculas de ATP e NADH resulta em 2,5 moléculas de ATP quando passam pela cadeia transportadora de elétrons.
Portanto, a cada ciclo de β-oxidação, temos: (1,5 ATP de FADH₂) + (2,5 ATP de NADH) = 4 ATP.
Como temos 7 ciclos: 7 ciclos x 4 ATP/ciclo = 28 ATP.
Ciclo do Ácido Cítrico (ciclo de Krebs):

Cada acetil-CoA produz:
3 moléculas de NADH.
1 molécula de FADH₂.
1 molécula de GTP (que pode ser contada como ATP).
Então, por acetil-CoA: (3 x 2,5 ATP) + (1,5 ATP) + 1 ATP = 10 ATP.
Como temos 8 moléculas de acetil-CoA: 8 x 10 ATP = 80 ATP.
Total de ATP produzido:

β-oxidação: 28 ATP
Ciclo do ácido cítrico: 80 ATP
Ativação do ácido palmítico: -2 ATP
O total seria 28 + 80 - 2 = 106 ATP.

Porém, a questão refere-se à produção de 28 moléculas de ATP. Isso sugere que estamos apenas considerando a β-oxidação e não o ciclo do ácido cítrico e a fosforilação oxidativa subsequente. Se considerarmos todo o processo, a oxidação completa de uma molécula de ácido palmítico pode gerar até 106 moléculas de ATP.

Question 55

Descreva as diferentes isoenzimas acil-CoA-desidrogenases (LCAD, MCAD e
SCAD).

Answer 55

As acil-CoA desidrogenases são uma família de enzimas que catalisam a primeira etapa da β-oxidação dos ácidos graxos, que é a desidrogenação dos acil-CoAs. Esta reação resulta na formação de uma ligação dupla entre os carbonos α e β do ácido graxo. Dependendo do tamanho da cadeia do ácido graxo a ser oxidado, diferentes isoenzimas de acil-CoA desidrogenase são usadas. Estas isoenzimas incluem:

LCAD (Long-Chain Acyl-CoA Dehydrogenase):

Especificidade: Atua sobre ácidos graxos de cadeia longa, geralmente com 14 a 20 carbonos de comprimento.
Localização: Mitocôndria.
Importância: É vital para a β-oxidação de ácidos graxos de cadeia longa. Deficiências nesta enzima podem levar a hipoglicemia, já que os ácidos graxos são uma importante fonte de energia durante períodos de jejum.
MCAD (Medium-Chain Acyl-CoA Dehydrogenase):

Especificidade: Atua sobre ácidos graxos de cadeia média, geralmente com 6 a 12 carbonos de comprimento.
Localização: Mitocôndria.
Importância: É a principal enzima que metaboliza ácidos graxos de cadeia média. Deficiências de MCAD são relativamente comuns e podem levar a hipoglicemia e acúmulo de ácidos graxos de cadeia média, resultando em sintomas como letargia, vômitos e, em casos graves, coma.
SCAD (Short-Chain Acyl-CoA Dehydrogenase):

Especificidade: Atua sobre ácidos graxos de cadeia curta, geralmente com menos de 6 carbonos de comprimento.
Localização: Mitocôndria.
Importância: Importante para o metabolismo de certos ácidos graxos derivados da degradação de aminoácidos ramificados. Deficiências de SCAD são raras, mas podem levar a uma variedade de sintomas, incluindo atraso no desenvolvimento e fraqueza muscular.
Estas isoenzimas, juntamente com a isoenzima que atua sobre ácidos graxos de cadeia muito longa (VLCAD), garantem que os ácidos graxos de todas as longitudes de cadeia possam ser eficientemente metabolizados através da β-oxidação. A presença de múltiplas isoenzimas reflete a necessidade de o organismo ser capaz de metabolizar uma diversidade de ácidos graxos, cada um com sua própria função e localização celular específica.

Question 56

Quais são as enzimas adicionais para a oxidação de ácidos graxos insaturados
ou número ímpar de C?

Answer 56

A oxidação de ácidos graxos com ligações duplas insaturadas ou com um número ímpar de átomos de carbono envolve etapas adicionais em relação à oxidação de ácidos graxos saturados de cadeia par. Estas etapas adicionais são necessárias devido à presença de insaturações ou ao carbono “extra” no final da cadeia. As enzimas adicionais envolvidas nesses processos são:

Para ácidos graxos insaturados:

Isomerase de enoil-CoA: Durante a β-oxidação padrão, uma ligação dupla trans entre os carbonos α e β é formada. No entanto, muitos ácidos graxos insaturados dietéticos têm ligações duplas cis. Quando uma dessas ligações duplas cis entra no processo de β-oxidação, ela precisa ser convertida na configuração trans para continuar a β-oxidação. A isomerase de enoil-CoA faz essa conversão.

Redutase de 2,4-dienoil-CoA: Se o ácido graxo contém múltiplas ligações duplas consecutivas, uma etapa adicional é necessária. Após a ação da isomerase, forma-se uma ligação dupla entre os carbonos 3 e 4, além da ligação dupla entre os carbonos 2 e 3. Esta enzima converte o intermediário de 2,4-dienoil-CoA em um intermediário de enoil-CoA trans-Δ3, que pode então continuar a β-oxidação.

Para ácidos graxos com número ímpar de carbonos:

A maior parte da β-oxidação é normal, até que apenas três carbonos (propionil-CoA) permaneçam. Para metabolizar o propionil-CoA, são necessárias três enzimas adicionais:

Propionil-CoA carboxilase: converte o propionil-CoA em D-metilmalonil-CoA. Esta reação também requer biotina e bicarbonato.

Metilmalonil-CoA mutase: uma isomerização que converte D-metilmalonil-CoA em L-metilmalonil-CoA. Esta reação requer vitamina B12 como cofator.

Metilmalonil-CoA epimerase: converte o L-metilmalonil-CoA em succinil-CoA, que pode entrar no ciclo do ácido cítrico ou ser utilizado na síntese de hemo.

É importante notar que o succinil-CoA, resultante da oxidação de ácidos graxos com um número ímpar de carbonos, fornece uma ligação entre o metabolismo dos ácidos graxos e o ciclo do ácido cítrico. Por outro lado, os ácidos graxos com um número par de carbonos são completamente convertidos em acetil-CoA durante a β-oxidação.

Question 57

Qual a necessidade da regulação coordenada das enzimas acetil-CoAcarboxilase (ACC) e a carnitina-acil-transferase I?

Answer 57

A regulação coordenada das enzimas acetil-CoA carboxilase (ACC) e carnitina-acil-transferase I (também conhecida como carnitina palmitoiltransferase I, CPT I) é crucial para manter o equilíbrio metabólico e garantir que a síntese e degradação de ácidos graxos não ocorram simultaneamente. Essa regulação é essencial para o uso eficiente dos recursos energéticos e para evitar um ciclo fútil de lipogênese e lipólise.

Acetil-CoA Carboxilase (ACC):

Função: Catalisa a carboxilação do acetil-CoA a malonil-CoA, que é o primeiro e o passo limitante na síntese de ácidos graxos.
Regulação: A ACC é ativada pela insulina e inibida pelo glucagon. Ela também é regulada alostericamente: é ativada pela citrato (indicando alta disponibilidade de intermediários do ciclo do ácido cítrico para a síntese de ácidos graxos) e inibida pelo palmitoil-CoA (indicando alta disponibilidade de ácidos graxos).
Carnitina-Acil-Transferase I (CPT I):

Função: Catalisa a transferência do grupo acil de um acil-CoA de cadeia longa para a carnitina, formando acilcarnitina. Esse passo é necessário para transportar ácidos graxos de cadeia longa para dentro da mitocôndria, onde ocorre a β-oxidação.
Regulação: A CPT I é inibida pelo malonil-CoA, produto da reação catalisada pela ACC. Portanto, quando a ACC está ativa e a síntese de ácidos graxos está ocorrendo (gerando malonil-CoA), a CPT I é inibida para evitar a oxidação simultânea de ácidos graxos.
Relação Coordenada:

Quando a energia celular é abundante e a síntese de ácidos graxos é favorecida (por exemplo, após uma refeição rica em carboidratos), a ACC é ativada, produzindo malonil-CoA. O aumento do malonil-CoA inibe a CPT I, evitando a entrada de ácidos graxos na mitocôndria para oxidação.

Por outro lado, em condições de jejum ou baixa energia, a ACC é inibida e a CPT I não é restringida pelo malonil-CoA. Isso permite a entrada de ácidos graxos na mitocôndria para produção de energia.

Dessa forma, essa regulação coordenada garante que a síntese e degradação de ácidos graxos não ocorram simultaneamente, otimizando o uso de recursos energéticos e evitando desperdícios.

Question 58

Enumere os corpos cetônicos (KB)

Answer 58

Os corpos cetônicos são compostos que são produzidos no fígado a partir de ácidos graxos durante períodos de jejum, exercício intenso ou quando a ingestão de carboidratos é baixa. Eles servem como uma importante fonte alternativa de energia, especialmente para o cérebro, quando a glicose é escassa.

Os três principais corpos cetônicos são:

Acetoacetato (AcAc)
3-Hidroxibutirato (ou beta-hidroxibutirato)
Acetona
O acetoacetato é o primeiro corpo cetônico a ser formado no fígado. Parte do acetoacetato é então convertida em 3-hidroxibutirato, enquanto uma pequena quantidade é descarboxilada espontaneamente para formar a acetona. A acetona tem menos importância como fonte de energia e é parcialmente excretada na urina e expirada nos pulmões, sendo responsável pelo “hálito cetônico” característico em indivíduos em cetose.

Question 59

Onde são produzidos os KB e quais enzimas participam da sua síntese?

Answer 59

Os corpos cetônicos (KB) são produzidos principalmente no fígado, especificamente nas mitocôndrias dos hepatócitos.

A síntese dos corpos cetônicos envolve várias enzimas em um processo chamado cetogênese. Aqui estão as principais etapas e enzimas envolvidas:

Formação de Acetil-CoA a partir da β-oxidação:

Os ácidos graxos liberados dos tecidos adiposos são transportados para o fígado, onde são convertidos em acetil-CoA por meio da β-oxidação.
Condensação de duas moléculas de Acetil-CoA:

Enzima: Tiolase (ou Acetil-CoA aciltransferase).
Esta etapa resulta em acetoacetil-CoA.
Acetoacetil-CoA é então combinado com outra molécula de Acetil-CoA:

Enzima: HMG-CoA sintase (3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA sintase).
Isso forma 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).
Conversão de HMG-CoA para Acetoacetato:

Enzima: HMG-CoA liase.
Esta reação libera uma molécula de acetil-CoA e produz acetoacetato, o primeiro corpo cetônico.
Conversão de Acetoacetato para 3-Hidroxibutirato:

Enzima: 3-hidroxibutirato desidrogenase.
Esta enzima utiliza NADH para reduzir acetoacetato a 3-hidroxibutirato (ou beta-hidroxibutirato), que é o corpo cetônico mais abundante no sangue durante estados cetogênicos.
Formação de Acetona:

A acetona é formada a partir da descarboxilação espontânea do acetoacetato. Esta reação não é enzimaticamente catalisada.
Em resumo, o fígado produz corpos cetônicos a partir de ácidos graxos quando há uma diminuição na disponibilidade ou utilização de glicose. Uma vez formados, os corpos cetônicos são liberados na corrente sanguínea e usados como fonte de energia por vários tecidos, incluindo o cérebro, quando a glicose é escassa.

Question 60

Descreva o papel da enzima beta-cetoacil-CoA-transferase, também chamada
tioforase.

Answer 60

A enzima beta-cetoacil-CoA-transferase, também conhecida como tioforase, é crucial no metabolismo dos corpos cetônicos, especificamente na utilização destes compostos pelos tecidos extra-hepáticos.

Quando os tecidos, como músculos e cérebro, precisam utilizar corpos cetônicos como fonte de energia, estes compostos devem primeiro ser convertidos de volta a intermediários que possam entrar no ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) e ser oxidados para produzir ATP.

Aqui está o papel da tioforase:

Utilização do 3-Hidroxibutirato:

O 3-hidroxibutirato é primeiramente oxidado de volta a acetoacetato.
O acetoacetato é então ativado para formar acetoacetil-CoA.
A enzima beta-cetoacil-CoA-transferase (tioforase) catalisa a clivagem do acetoacetil-CoA em duas moléculas de acetil-CoA utilizando uma molécula de coenzima A livre.
As moléculas de acetil-CoA produzidas podem então entrar no ciclo do ácido cítrico para serem oxidadas e produzir ATP.
É importante notar que, enquanto o fígado produz corpos cetônicos, ele não os utiliza para energia. De fato, o fígado carece da enzima beta-cetoacil-CoA-transferase, garantindo que os corpos cetônicos sejam exportados para outros tecidos que precisam deles, em vez de serem usados pelo próprio fígado.

Question 61

Por que motivo o fígado não pode usar os KB como combustíveis?

Answer 61

O fígado não utiliza os corpos cetônicos (KB) como combustível devido à ausência de uma enzima-chave no processo de conversão dos corpos cetônicos em acetil-CoA, que posteriormente entra no ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) para produção de ATP.

A enzima em questão é a beta-cetoacil-CoA-transferase, também conhecida como tioforase. Sem esta enzima, o fígado não pode converter o acetoacetato em acetoacetil-CoA, um passo crucial na utilização dos corpos cetônicos como fonte de energia.

Essa característica fisiológica tem uma vantagem evolutiva: ao não consumir os corpos cetônicos que produz, o fígado garante que essas moléculas estejam disponíveis para tecidos que realmente necessitam deles como fonte alternativa de energia, como o cérebro, músculo esquelético e coração, especialmente em condições de escassez de glicose, como durante o jejum prolongado. Em essência, o fígado age como um produtor e exportador de corpos cetônicos para o restante do corpo.