Mir conf 1 port

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  1. 1. Metabolismo Intermediário e sua Regulação. Tema I. Metabolismo dos glúcidos. Conferência # 1. Glúcidos: Papel nutricional. Digestão , absorção e incorporação. Dra. Loida Sanfiel Vasseur
  2. 2. Sumário • Valor nutricional quantitativo e qualitativo dos glúcidos. • Principais glúcidos da dieta. • Digestão dos glúcidos da dieta. • Absorção intestinal dos monossacáridos. • Fosforilação inicial dos monossacáridos. • Destinos metabólicos da glicose-6- fosfato. • Bibliografia: Bioquímica Médica Tomo. III. Cáp. 42 e T IV Cap. Nutrição
  3. 3. Objectivos • Explicar as necessidades nutricionais quantitativas e qualitativas dos glúcidos, tendo em conta as funções gerais e específicas destes compostos, assim como as características dos processos implicados em sua assimilação.
  4. 4. Conceitos nutricionais importantes • Dieta: Conjunto de produtos (com fines nutricionais) que ingressam ao organismo por via oral. • Alimentos: Produtos de origem animal ou vegetal que conformam a dieta. Podem ser substituídos unos por outros. • Nutrientes: Substancias presentes nos alimentos que no podem ser substituídos uns por outros (devido a que cada um tem seu próprio papel no organismo).
  5. 5. Papel nutricional quantitativo e qualitativo dos glúcidos • Valor quantitativo: são a maior fonte de energia y de carbono para o organismo (a dieta habitual contem entre 55 e 75 % de glúcidos). Considera-se que a pesar de seu carácter dispensável ao menos deve ingerir-se 5 g por cada 100 kcal na dieta para evitar a cetose (uma emergência clínica por desequilíbrio metabólico) • Valor qualitativo: são os nutrientes com menor valor qualitativo (não importa o tipo, a maioria aportam os mesmos componentes) mais é preciso a ingestão diária de certa quantidade de glúcidos de estrutura complexa que aportam fibra dietética importante para o correcto funcionamento do intestino e vitamina C (que é um derivado glucídico) e se precisa para a síntese do colagénio, entre outras funções.
  6. 6. Principais glúcidos da dieta humana: • Polissacáridos: Amido Glicogénio Celulose • Dissacáridos: Sacarose Lactose
  7. 7. Digestão dos glúcidos da dieta • A digestão dos glúcidos da dieta ocorre em distintos sítios do tracto digestivo. • Começa na boca pela acção da amilase salivar, a qual actua sobre o amido e sobre o glicogénio. • Pelo curto tempo de contacto com seus substratos, a acção da amilase salivar é muito limitada. • As degradações do amido e do glucogénio se produzem maioritariamente no intestino magro (porção duodeno) pela acção da amilase pancreática.
  8. 8. • A especificidade de acção das 2 amilases é a mesma, quer dizer, as 2 cindem hidrolíticamente os enlaces a 1-4 glicosídicos, por isso seus substratos e produtos são os mesmos. • Os enlaces glicosídicos a 1-6, presentes nos pontos de ramificações do amido e do glucogénio, não são susceptíveis à acção de amilases, e por isso, durante o processo digestivo, ficam segmentos de polissacáridos que não resultam digeridos por tais enzimas e os quais lhes conhece como dextrinas limites. • Os produtos da degradação dos polissacáridos da dieta são, fundamentalmente: maltose, maltotriose e dextrinas limites.
  9. 9. • A degradação ulterior da maltotriose, a maltose e as dextrinas limites se levará a cabo por outras enzimas presentes no bordo em escova (microvilos) da mucosa intestinal (duodeno, jejuno e parte do ileum). • Estas oligossacaridases actuam na interfase entre o lúmen e a célula da mucosa; contêm uma porção hidrofóbica imersa dentro da membrana plasmática, mas a maior parte da enzima, incluindo seu sítio activo, encontra-se orientada para a luz intestinal.
  10. 10. As oligossacaridases mais importantes no ser humano são: • I. A maltase, que apresenta acção hidrolítica sobre enlaces glicosídicos a 1-4, por isso ao actuar sobre a maltose rende como produto moléculas de glicose livre. • II. O complexo sacarase-isomaltase: A acção conjunta das enzimas maltase e o complexo sacarase-isomaltase degrada completamente às dextrinas limites produzidas na digestão da amilopectina e o glucogénio até glicose livre. • III. A lactase (dissacaridases com acção ß galactosidase), digere oligossacáridos de composição mista (heterogalactosidase). • Seu substrato principal é a lactose, a qual converte em glicose e galactose.
  11. 11. • Qualquer defeito de uma destas dissacaridases provoca acumulação de seus substratos já que a absorção se produz sozinho quando estes foram degradados até seus monossacáridos constituintes. • A acumulação dos dissacáridos no intestino provoca uma diarreia osmótica, além disso, devido à degradação de ditos açúcares pelas bactérias da flora intestinal se produzem compostos de 2 e 3 átomos de carbono, o que agrava a actividade osmótica e de uma vez se liberam grandes quantidades de CO2. • A intolerância aos glúcidos se deve, geralmente ao deficit das dissacaridases intestinais. (Por como exemplo a deficiência de lactase).
  12. 12. • No ser humano não existem enzimas digestivas com acção ß glucosídica, por isso a celulose não pode ser degradada. • Então, a Celulose, deve ser eliminada da dieta? • Não, este composto, constituinte maioritário da fibra vegetal tem outras acções importantes no processo digestivo: -aumenta os movimentos peristálticos no intestino. -evita a constipação. -tem importância na prevenção das hemorróides e do câncer de cólon.
  13. 13. Absorção intestinal dos monossacáridos • A glicose e a galactose são incorporadas através da membrana intestinal pelo mesmo transportador, e se estabelece uma competência entre elas por sua união a este. • O mecanismo é de transporte passivo e activo associado com um simporte de sódio. O transportador possui sítios de união para o ião sódio e para o monossacárido. • Este monossacárido deve cumprir certas características estruturais em relação com o número de átomos de carbono e com a disposição espacial dos OH para que resulte reconhecido pelo transportador. • A glicose e a galactose cumprem tais condições, como pode apreciar-se de suas estruturas cíclicas.
  14. 14. Estruturas da glicose e galactose
  15. 15. • Quando a concentração de glicose ou galactose é elevada na luz intestinal -depois de uma comida, o sistema transporta a favor do gradiente. • Quando esta concentração baixa, o sistema realiza o transporte em contra do gradiente por transporte activo. A força impulsora neste transporte activo é o acople com a ATPase dependente da Na+ e K+ da membrana basal da célula epitelial, a qual bombeia iões Na+ fora da célula, mantendo um gradiente de dito ião com maior concentração fora da célula. • Desta maneira, quando o Na+ se move para dentro da célula, o que faz a favor do gradiente, transporta-se simultaneamente um dos monossacáridos -contra seu gradiente. • O transportador de glicose-galactose é uma proteína integral da membrana que se liga e transporta 2 iões Na+ por cada molécula do açúcar.
  16. 16. Representação esquemática do transporte de glicose
  17. 17. • A frutose e a manose são absorvidas, aparentemente, por difusão facilitada, e as pentoses, por difusão simples. • Uma vez dentro do epitélio, a glicose tem vários destinos, mas pelo general é transportada directamente para o sangue (superfície basal) por um mecanismo de transporte facilitado. • Este mecanismo é muito eficiente, o que garante que a glicose não se acumule dentro da célula do epitélio intestinal. • Como pode inferir-se da composição dos principais glúcidos da dieta, o produto maioritário da digestão destes é a glicose, e em menor proporção, a galactose, frutose e outros monossacáridos.
  18. 18. Distribuição pelo organismo • Uma vez no sangue, os distintos monossacáridos alcançam os diferentes tecidos. • A incorporação dos monossacáridos ao interior dos diversos tecidos se efectua por um mecanismo de transporte facilitado, que difere segundo o tecido. • A incorporação intracelular da glicose depende da presença de transportadores específicos: as proteínas transmembranais GLUT1 a GLUT5 se encontram na maioria dos tecidos.
  19. 19. • A glicose penetra à célula por um mecanismo de difusão facilitada. • Existem várias proteínas estrutural e funcionalmente relacionadas que actuam como transportadores de glicose. • O GLUT1 existe em quase todas as células e tem uma Km aproximadamente igual à concentração normal de glicose em sangue. • O GLUT2 só existe no hepatócito e as células beta das ilhotas do Langerhans do pâncreas (sua Km é muito mais elevada). • O GLUT4 é própria do tecido muscular e do tecido adiposo e sua actividade depende da insulina. • Todos eles são proteínas de membrana. • Sua estrutura se caracteriza porque possuem doze segmentos transmembranais, muito parecidos com os canais de iões.
  20. 20. Estrutura dos transportadores de Glicose: GluT1-5
  21. 21. Fosforização inicial dos monossacáridos • Ao incorporar-se dentro das células, a primeira reacção que experimentam os monossacáridos é sua conversão em um derivado fosforizado pela formação de um enlace éster fosfórico em um dos grupos OH do açúcar catalisado por enzimas chamadas fosfotransferases. • O doador do grupo fosfato é um nucleótido (NTP), geralmente ATP. • As fosfotransferases são as enzimas que catalisam a fosforização dos monossacáridos, e requerem iões Mg2+ ou outros catiões bivalentes. • Existem várias fosfotransferases com especificidade distinta para o substrato e para o tipo de enlace que eles formam.
  22. 22. Importância da fosforização inicial dos monossacáridos • • • Todos os monossacáridos uma vez que são transportados para o interior da célula experimentam uma reacção de fosforização. No caso da glicose essa reacção é catalisada pela glucoquinase no fígado e por outras hexoquinases no resto dos tecidos. Estas enzimas utilizam o ATP como doador do grupo fosfato e requerem de iões magnésio para seu funcionamento. • O grupo fosfato acrescentado cumpre três funções importantes: • a) Impede a saída da glicose da célula, • b) Favorece a união das enzimas com os substratos intermediários, • c) Ganha em potencial energético, (o grupo fosfato termina formando parte do ATP).
  23. 23. • À enzima principal que catalisa a fosforilação inicial da glicose é a hexoquinase. • A hexoquinase é uma fosfotransferase que catalisa a reacção de fosforilação de várias hexoses: glicose, manose e frutose, principalmente, embora também pode fosforizar certas pentoses. • Esta enzima forma o enlace éster fosfato em posição 6 do açúcar. • A reacção requer ATP e também participam iões Mg2+:
  24. 24. Reacção de fosforização inicial dos Monossacáridos: catalisada pelas Enzimas fosfotransferases Exemplos: Hexoquinase e Glucoquinase
  25. 25. Hexoquinases I, II, III e IV. • • • • • São formas isoenzimáticas da mesma fosfotransferase: No cérebro prepondera o tipo I. No músculo esquelético, o tipo II. No tecido adiposo são abundantes os tipos I e II. No fígado, a forma isoenzimática principal é a IV, mais conhecido como glucoquinase, embora neste tecido estão pressentes todas as formas. • A hexoquinase -com excepção da tipo IV- resulta inibida por altas concentrações de seu produto, quer dizer, glicose-6-P tem baixa Km para a glicose . • A glucoquinase é induzida pelo hormona insulina, que activa a transcrição do gene que a codifica e não resulta inibida por altas concentrações de glicose-6-P e sua Km para a glicose é muito elevada.
  26. 26. Propriedades cinéticas das hexoquinases
  27. 27. • As propriedades cinéticas destas enzimas influem em seu papel no controle da glicemia. • Assim em condições de glicemia normal, a glicose pode penetrar e ser fosforizada em quase todos os tecidos, menos no fígado e as células beta do pâncreas. • Só em estados de hiperglicemia o fígado capta e fosforiza a glicose que emprega na síntese do glicogénio e na glicólise. • As células beta do pâncreas têm carácter endócrino e a entrada e metabolismo da glicose é o estímulo para a secreção de insulina. • A insulina é um hormona que tem acções importantes sobre o metabolismo dos glúcidos.
  28. 28. • É importante assinalar que a glicose ou qualquer outro monossacárido, uma vez fosforizados, não podem sair da célula, já que não são reconhecidos por seu transportador; de maneira que a única forma que têm os monossacáridos de passar dos tecidos ao sangue é perdendo o grupo fosfato. • No fígado, no rim e no intestino existe uma enzima que catalisa a reacção de separação hidrolítica do grupo fosfato (acção fosfatase) da glicose-6-P, a enzima glicose 6 fosfatase:
  29. 29. Reacção da enzima glicose 6 fosfatase Só existe no fígado, no rim e no intestino
  30. 30. • Devido à presença desta enzima, a glicose-6- P hepática pode converter-se em glicose livre e passar à corrente sanguínea, condição que não pode dar-se no músculo ou em outros tecidos que carecem de dita enzima. • Os monossacáridos fosforizados são metabólicamente mais activos, possuem um potencial energético mais elevado e constituem os substratos obrigados para a maioria das enzimas das diferentes vias metabólicas nas que aqueles participam.
  31. 31. Destinos metabólicos da glicose-6fosfato: • Uma vez fosforizada a glicose, sucede substrato de variadas enzimas e pode incorporar-se a diferentes rotas metabólicas em dependência das condições da célula e do organismo. • A glicose-6- P constitui um metabolito de encruzilhada pois tem diversos origens e destinos como pode apreciar-se no esquema:
  32. 32. Conclusões • Os principais glúcidos da dieta são os polissacáridos amido e glicogénio e os dissacáridos sacarose e lactose. • Se precisa do processo da digestão dos mesmos para serem incorporados as células e ao organismo que só absorvem os monossacáridos livres. • Os mecanismos de absorção dos monossacáridos são a difusão facilitada e o transporte activo.
  33. 33. Conclusões • A fosforização dos monossacáridos é a primeira transformação ao ingressar á célula e é imprescindível para sua incorporação ao metabolismo celular. • A glicose -6- fosfato é um metabolito de encruzilhada e joga um papel central no metabolismo dos glúcidos.
  34. 34. Orientação ao estudo independente • Dé leitura ao capítulo 42 do texto Bioquímica Médica Tomo III, realize os exercícios e apresente suas dúvidas ao professor. • Represente as reacções estudadas e resuma a informação. • Bom sucesso!!!!

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