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Bioquímica da digestão
- 1. Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de macronutrientes Luciano Alex
- 2. Bioquímica Nutricional Alimentos in natura ou processado - fonte dos nutrientes necessários ao organismo - Ingestão entrada de alimento em um organismo - Digestão quebra das moléculas dos alimentos - Absorção passagem das moléculas à circulação - Distribuição oferta de substâncias às células
- 3. Histologia Gastrintestinal Mucosa Plexo submucoso Plexo mioentérico Muscular da mucosa Tecido. conjuntivo Peritônio Músculo circular Músculo longitudinal Submucosa
- 4. Carboidrato Macromolécula formada por C, H e O Amido Glicogênio Fibras Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo) Solúveis formam gel em contato com a água - pectinas, gomas e mucilagens D-glicose α-1,4 glicosídicas CHO não digeríveis β-1,4 glicosídicas
- 5. Carboidrato Composição do amido Amilose Amilopectina Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4. Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e ligações α-1,6.
- 6. Digestão dos Carboidratos Boca Glândula salivar α-amilase amilose glicose maltose maltotriose dextrina amilopectina dextrina limite α
- 7. Digestão dos Carboidratos Estômago α-amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar α-amilase inativada pelo baixo pH gástrico
- 8. Digestão dos Carboidratos Intestino Alimento Pâncreas α-amilase amilase pancreática α-amilase X α-amilase pancreática - Seqüência de aa diferentes - Propriedades catalíticas idênticas - Atuam em pH neutro ou alcalino continua a digestão do amido e do glicogênio
- 9. Digestão dos Carboidratos Enzimas da borda em escova Isomaltase intestinal Dissacaridases Maltose → maltase → glicose + glicose Sacarose → sacarase → glicose + frutose Lactose → lactase → glicose + galactose α-1,6 glicosidase Glicoamilase isomaltase
- 10. Absorção Transportadores de hexoses - co-transportadores Na+ /glicose transporte ativo SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2 - transportadores facilitadores Na+ -independentes Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos Transportador Glicose Galactose Frutose SGLT1 + + - GLUT1 + + - GLUT2 + + + GLUT5 - - +
- 11. Absorção Regulação fisiológica da absorção de hexoses Glicose Difusão facilitada por GUT1 Glicose Galactose Glicose Glicose Galactose Frutose Frutose Frutose 2Na+ 2Na+ Glicose Galactose Metabolismo Na+ K+ Na+ / K+ ATPase Difusão facilitada por GUT5 Difusão facilitada SGLT1 Difusão facilitada por GLUT2 K+
- 12. Proteína Macromolécula formada por até 20 aa diferentes unidos por ligação peptídica. Proteína degradada em peptídeos e aa - Enzimas proteolíticas Endopeptidases Pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase Exopeptidases Carboxipeptidase A e B C-terminal Aminopeptidases N-terminal cliva ligações no meio da cadeia peptídica cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica
- 13. Digestão Localização das células secretoras gástricas Fossetas gástrica Células parietais Células principais Células endócrinas Células mucosas
- 14. Digestão Mecanismo de estímulo de secreção de ácido RM: receptor muscarínico, PLG: peptídio liberador de gastrina, Ach: acetilcolina, RCCK-B: receptor de colecistocinina B, RH2: receptor H2 de hitamina, ECS: enterocromafim-símiles Gastrina R CCK-B R M R PLG RM GastrinaCélula ECS Histamina Mecanorreceptore ACh ACh R CCK-B peptídios, aminoácidos Distensão Célula G Vago Gastrina GastrinaSangue ACh PLG R H2 H+ R M Célula ECS Célula parietal Célula Oxíntica OX (Visão, cheiro e alimento na boca)
- 15. Digestão Controle da secreção de pepsinogênio R CCK-B R M R PIV R-β RST Gastrina, CCK ACh PIV, Secretina Adrenalina, noradrenalina Somatostatina Ca+ PKC PKA AMPC FLC DAGIP3 G1 Pepsinogênio AC HCl pepsina
- 16. Fundo e antro Controle inibitório da secreção ácida Digestão R ST-2 R ST-2 Célula D Célula G Somatostatina Célula ECS SangueSomatostatina Somatostatina Somatostatina Somatostatina R CCK-B Gastrina CCK H+
- 17. Digestão Duodeno Controle da secreção gástrica e pancreática Secretina Secretina CCK CCK CCK CCK Secretina Secretina Célula S Célula I LipídioH+ Duodeno Estômago 1 1
- 18. Digestão Intestino Controle da secreção exócrina das células acinares e ductais Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina
- 19. Digestão Ação das enzimas pancreáticas Pró-carboxipeptidase A Pró-carboxipeptidase B Ala Ile Leu Val B Arg Lys His Trp Tyr Phe Ala Gly Ser Arg Lys His A Pró-elastaseQuimiotripsinogênioTripsinigêni o QuimiotripsinaTripsina Elastase enteropeptidase R O – NH–C–C H R O R O + H3N–C–C–NH–C–C H H R O – NH–C–C H R – NH–C–COOH– H R O – NH–C–C H carboxipeptidase A carboxipeptidase B
- 20. Digestão Enzimas localizadas na borda em escova - jejuno local ativo voltado para a luz intestinal atuam in situ ou na luz intestinal - leucina aminopeptidase - oligopeptidases - dipeptidil aminopeptidase Produtos da digestão aa, dipeptídios, tripeptídios e tetrapeptídios
- 21. Absorção Aminoácidos - Jejuno e porção superior do íleo 7 sistemas de transporte na membrana da borda em escova 3 sistemas de transporte na borda basolateral Difusão passiva aa aaNa+ Na+ Metabolismo Na+ K+ Na+ / K+ ATPase Difusão facilitada transporte ativo aa aa aa aa aa aa aa aa hidrofóbicos triptofano aa
- 22. Absorção Pequenos peptídios Transporte ativo secundário – gradiente eletroquímico Co-trasportador H+ -dependete aa K+ Dipeptídio, tripeptídio H+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ H+ Dipeptídio, tripeptídio H+ H+ Dipeptídases Tripeptídases aa Na+ /K+ ATPase
- 23. Absorção Absorção de proteínas Quantidades ínfimas podem ser absorvidas intactas Ac presente no colostro e leite materno Ag protéico formação de anticorpos Posterior contato pode causar sintomas alérgicos
- 24. Lipídio Compostos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos Triacilglicerol mais abundante e importante - energia - ac. Graxos essenciais - palatabilidade Fosfolipídios componente estrutural - forma a interface entre água e outros lípides - fornece colina → acetilcolina - libera ac graxo importantes → araquidônico
- 25. Digestão Alimento Lipídio Emulsificação Formação de micelas Secreção pancreática e biliar Camada imiscível Absorção pelo enterócito e Formação dos quilomícrons Estímulo cefálico Ach Digestão
- 27. Digestão Controle da secreção gástrica e pancreática Secretina Secretina CCK CCK CCK CCK Secretina Secretina Célula S Célula I LipídioH+ Duodeno Estômago 1 1 ΘΘ
- 28. Secreção pancreática Secreção exócrina das células acinares e ductais Mistura de dois tipos de secreção - Secreção alcalina Na+ , K+ , HCO3 - , Mg2+ , Ca2+ , Cl- - Secreção enzimática Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina exócrina, CCK, secretina e gastrina
- 29. Emulsificação - Permiti que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos - Processo exige ácidos biliares conjugados, revestindo as gotículas e evitando que coalesça - Lipases inativada na presença de sais biliares Pâncreas colipase complexo colipase-lipase < proporção ác.gx hidrossolúvel sangue > proporção ác.gx e monoglicerídeos insolúveis
- 30. Formação da bile A bile é composta de 2 secreções - hepatócitos lipídeos, lecitina e bilirrubina - ductos biliares - Na+ , K+ , Cl- , Ca2+ - HCO3 - → - adequa pH para formação das micelas e enzimas digestivas no intestino - neutraliza o ácido gástrico no quimo - colesterol, ácidos biliares,
- 31. Digestão Enzimas pancreáticas Lipases Colesterol esterase - Caboxil éster hidrolase H2O H – OH
- 32. Digestão Fosfolipases Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York; c2000. Ligação susceptivel é mostrado em vermelho. R é o grupo polar unido ao fosfato, como a colina na fosfatidilcolina ou inositol no fosfatidilinositol.
- 33. Formação de micelas Partículas lipídicas com cerca de 20 moléculas de lipídios > AGCL, colesterol, fosfolipidios e vit. lipossolúveis Duodeno ác. biliares e 2- monoacilglicerol Orientação lipídica Monoacilglicerol e fosfolípides – exterior Colesterol, AGCL e Vit. Lipossolúveis - interior - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- ácidos biliares Grupo polar fornece carga eletrica negativa
- 34. Camada imiscível - Camada de líquido em contato com a superfície epitelial, que não se mistura com o quimo - Gradiente de concentração menor na superfície epitelial - Gradiente de pH líquido em contato com a superfície epitelial discretamente mais ácido que o quimo
- 35. Digestão Absorção e formação dos quilomícrons AG, MG, LFF Col, Vit. A, D, E, K Camada imiscívelAG, MG, LFF Col, Vit. A, D, E, K ↑↓ RER proteína REL Quilomícron Linfáticos TG, FL, EC Vit. A, D, E, K
- 36. Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado Ácido graxo + CoASH + ATP Acil-S-CoA de lipídeo + H2O + AMP + PP AcilCoA sintase Glicerofosfato aciltransferase 2 Acil-S-CoA de lipídeo 2 CoASH Ácido fosfatídico α-glicerolfosfato Fosfatidato fosfo-hidrolase Pi Acil-S-CoA CoASH Diacilglicerol Triacilglicerol Diacilglicerol aciltrasferase
- 37. Digestão Síntese de lipídeos complexos no intestino delgado Monoacilglicerol aciltrasferse 2-monoacilglicerol + 2 Acil-S-CoA Triacilglicerol + CoASH Colesterol aciltrasferase Lisofosfolipídeo + Acil-S-CoA Fosfolipídeo + CoASH Lisofosfolipídeo aciltrasferse Éster de Colesterol + CoASH Colesterol + acil-CoA
- 40. Digestão Hormônio Local de produção Órgão-alvo Função Gastrina estômago estômago Estimula a produção de suco gástrico. Secretina intestino delgado pâncreas Estimula a liberação de bicarbonato. Colecistocinina intestino delgado pâncreas e vesícula biliar Estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a liberação de enzimas pancreáticas. Enterogastrona intestino delgado estômago Inibe o peristaltismo estomacal e a produção de gastrina.
- 41. Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de micronutrientes Luciano Alex Santos Bioquímica Nutricional
- 42. Vitaminas Componente orgânico distinto das gorduras, carboidratos e proteínas Componente natural dos alimentos, encontrado em quantidades mínimas Não sintetizando de forma que atenda as necessidades fisiológias Essencial para a função fisiológica normal (manutenção, crescimento, desenvolvimento e reprodução) Ausência causa síndrome de deficiência específica Micronutrientes
- 43. Micronutrientes Minerais Macrominerais: presente no organismo em proporção superior a 0,05% e necessidades >100mg/dia Ex.: Ca, P, Mg, S, Na e K Microminerais: (oligoelemento ou elemento-traço) necessários em pequenas quantidades (mg ou mcg)
- 44. OMS microminerais essenciais Ex.: Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, I e Se provavelmente essenciais Ex.: Mn, Ni, V, Si e B potencialmente tóxicos Ex.: Cd, Hg, As, Al, Li, Sn e Pb Essencial parte de uma estrutura orgânica desempenha uma função vital deficiência causa alteração fisiológica Micronutrientes
- 45. Absorção Cálcio Função: formação de dentes e ossos, transmissão sináptica, permeabilidade de membranas, contração muscular, cofator enzimático (fator IV da coagulação) e secreção glandular - Absorção toda a extensão do intestino delgado - Transporte ativo [Ca2+ ] no quimo (<5mM) - Difusão passiva [Ca2+ ] Mais rápida em conseqüência da propriedade limitadora da velocidade do transporte ativo Pode ser absorvido contra um gradiente de [ ] 10x maior
- 46. Absorção Processo de absorção estimulado por: Vitamina D3 (Colecalfiferol) Vitamina D2 (Ergocalciferol) Paratormônio 25(OH)D-1α-hidroxilase renal Sais biliares formação de micelas Vit.D é lipofílica evita formação de sabões de Ca2+ Fonte: Leite e derivados e vegetais folhosos verdes 1,25-(OH)2D
- 47. Absorção Processo de absorção pelo enterócito 1,25 (OH)2 vit D3 PTH Calbindina 1,25 (OH)2 vit D3 Ca2+ Ca2+ ATPase Ptn ligadora de cálcio Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ p p p p p p p p Ca2+ Ca2+ Na+ Na+
- 48. Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade pH ácido aumenta sua absorção Ca:P aumento do P diminui a absorção de Ca Fitato, oxalato diminui a absorção Deficiência Crianças raquitismo Adultos osteoporose
- 49. Ferro Função: Componente da hemoglobina, mioglobina, tranferrina, lactotransferrina, ferritina e hemossiderina - transporte de oxigênio no sangue e músculos - transferência de elétrons no metabolismo energético
- 50. Absorção Processo de absorção estimulado por: pH ácido Fe3+ ⇒ Fe2+ Vitamina C forma quelato solúvel Gastroferritina mantém o Fe2+ em forma absorvível Mucina, polipeptídeos (cisteína) reduz a precipitação do Fe2+ no intestino Fonte: Carne, peixes e aves, batata, beterraba, brócoles, tomate, couve-flor e repolho
- 51. Absorção Intestino Ptn ligadora de ferro Heme Heme p p p p 2 Fe2+ 2 Fe2+ 2 Fe2+ Secreção Fe2+ Camada de apoferritina Ferritina Fe2+ Fe2+ Fe2+ Hemoxidase Heme-(Fe2+ ) Transferrina -TFReservatório intracelular (Xantina oxidase)
- 52. Biodisponibilidade Fatores que influenciam sua disponibilidade Diminuem absorção do Fe - pH alcalino ou acloridria - Ptn do leite - Fitato, fosfato e oxalato - Tempo rápido de trânsito Deficiência Anemia ferropriva (microcítoca e hipocromica) - fraqueza, fadiga, palidez, dispnéia, parestesia de mãos e pés
- 53. Fósforo Função: Componente dos ossos (hidroxiapatita) Membrana celular fosfolipídeos Produção e armazenamento de energia ATP Ativação enzimática Regulação ácido-básica Síntese eritrocitária de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) Fonte: Alimentos ricos em proteína e grãos de cereais
- 54. Absorção Toda extensão do intestino delgado transportadores de fostatos específicos - Via saturável - transporte ativo - carreadores facilitadores (1,25(OH)2D)
- 55. Biodisponibilidade Aumentada por - pH estomacal (pH=2,0) e parte proximal do intestino manutenção da solubilidade Inibida por - Ácido fítico Leite humano X leite de vaca Maior disponibilidade por conter menos caseína
- 56. Vitamina B12 Boca Proteína R glândulas salivares Estômago Proteína Hc-B12 maior afinidade em pH ácido Haptocorrina (Hc) → receptor R, cobalofilina, Transcobalamina (TC-I) FI células parietais Ácido gástrico e pepsina Proteína + B12 Glicoproteína ligadora de cobalamina
- 57. Absorção Duodeno Hc- B12 FI + B12 FI-B12 FI-B12 absorvidas Hc-B12 excretadas nas fezes Remove análogos de vit B12 (formados durante o processamento e pela microflora intestinal) pH básico e enzimas pancreáticas Hc + B12
- 58. Absorção Íleo SangueTC-II–B12 TC-II–B12 Tecidos B12 B12 B12 FI —— FI IFCR B12 + TC-II B12 + TC-I TC-I–B12 TC-II–B12 TC-I–B12TC-I–B12 Fígado
- 60. Grupo heme