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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCOCURSO MEDICINA VETERINRIA

TAYLANE ALVES DA SILVAWILLIANE MARIA PEREIRA BARBOSA

METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

RECIFE

2015

TAYLANE ALVESWILLIANE BARBOSA

METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

Trabalho apresentado disciplina de Fisiologia Especial dos Animais Domsticos / Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal, como requisito parcial para obteno de aprovao nessa disciplina sob a orientao da Prof. Dr. Ellen Cordeiro Bento da Silva

RECIFE2015

SUMRIO

INTRODUO..................................................................................................4METABOLISMO DE CARBOIDRATOS............................................................5VIA GLICLITICA OU GLICOLISE/REGULAO DA VIA.............................6VIA DA PENTOSE FOSFATO.........................................................................12MECANISMO DE AO DA INSULINA..........................................................15METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS NO CREBRO..............................18METABOLISMO DOS CIDOS GRAXOS VOLTEIS(AGV).........................19CONCLUSO...................................................................................................21REFERNCIAS................................................................................................22

INTRODUOOs carboidratos so amplamente distribudos tanto nas plantas como nos animais. Nas plantas, so produzidos por fotossntese, como por exemplo a celulose e a hemi-celulose que funcionam na estruturao fsica das plantas, e o amido que tem carter de reserva. Esses carboidratos compreendem de 50 a 80% em peso da matria seca das plantas.As caractersticas nutritivas dos carboidratos, como alimentos para animais, so variveis e dependentes dos componentes monomricos bem como das ligaes qumicas entre os mesmos. Os carboidratos vegetais so mais diversificados que os seus correspondentes animais, e a disponibilidade nutritiva depende da capacidade das enzimas do trato gastro-intestinal (TGI) em quebrar essas ligaes qumicas.

METABOLISMO DE CARBOIDRATOSA partir dos carboidratos ingeridos estes se transformam em glicose. O principal papel do metabolismo dos carboidratos gerar energia e tambm armazenar, passando pelas fases daglicliseGliclise: a via central do processo de sintetizao da glicose pelas enzimas e ocorre no citoplasma das clulas.A gliclise pode ser dividida em etapa de investimento e etapa de pagamento, so 10 reaes qumicas catalisadas por 10 enzimas especficas, onde o fosfato um dos principais ingredientes, pois ele que vai confinar a glicose nas clulas.Nas 05 primeiras reaes a molcula ganha ATP e na segunda etapa, que so as 05 reaes restantes sai ATP, ou seja, na primeira fase a clula usa 2 molculas de ATP e na segunda fase ela sintetiza 4 molculas de ATP, com saldo final = 2 molculas de ATP para cada glicose utilizada na via.Ento, os carboidratos aps a ingesto passam pelo processo enzimtico de hidrlise das ligaes glicosdicas, onde as molculas em monmeros se quebram em polmeros para se adaptarem s clulas, se transformando em glicose, acessam asvias das pentosese seqencialmente a glicose recebefosfatoe assim permanecem confinadas no interior das clulas, impedidas de acessarem a corrente sangunea, processo este denominado:Gliclise.O processo deGliclise com O, um processo aerbico/Catablico, seu produto final o Piruvato que ativa o ciclo de Krebs e a cadeia respiratria para a produo de mais energia, essencial ao organismo. Na matriz mitocondrial o Piruvato est dividido com 03 tomos de carbono cada e passa por um processo de descarboxilase, perdendo 1 CO formando 1 NADH e se transformando em Acetil-CoA, acessa o ciclo de Krebs com 02 carbonos e ganha mais quatro j no interior do ciclo, juntamente com outras molculas h quebras e ganhos destas molculas formando mais energias como: NADH, FADH, GTP. Todo o esquema da soma dos carbonos duplicado, devido ao acesso em cascata dos Piruvatos no ciclo de Krebs, gerados por uma molcula de glicose, por isso chegaremos ao nmero total de 12 Carbonos, at o produto final que Oxignio e a gua que ficar armazenada nas clulas.O processo deGliclise sem O, um processo anaerbico/anablico, no ativa o ciclo de Krebs e nem a cadeia respiratria, e seu produto final o Lactato, quanto mais esforo fsico mais formao deLactato, responsvel por fadiga e dor muscular, depois ele conduzido pela corrente sangunea, passando pelo fgado onde transformado em glicose, processo denominado:Gliconeognese.O processo de reserva da glicose ocorre sempre tambm no fgado, msculos e crebro (pouca quantidade), serve como uma dispensa necessria ao organismo e chama-seGlicognioe quando h excessos de glicose dispensadas no processo estas so transformadas emprotenasou em forma decidosgraxos, os cidos graxos permitem o armazenamento de tudo o que comemos e seu produto final so as gorduras indesejveis e localizadas.

Importante dizer que no processo de Gliclise, (sexta reao enzimtica) h quebra de carbonos, no processo do Acilglicerol, gerando o Piruvato com seus carbonos divididos e mais energia, o Piruvato um composto altamente energtico que segue diferentes vias metablicas, sem o Acilglicerol no haveria tambm a formao dos lipdeos, protenas e reservas energticas.VIA GLICOLTICA OU GLICLISEEssa uma via constante no metabolismo, uma vez que a necessidade de ATP (energia) constante. O que varia a quantidade que necessria no momento, por exemplo, quando estamos dormindo, estamos gastando energia nos processos vitais, como respirao. Esses processos gastam um nmero relativamente baixo de energia. J quando estamos em algum exerccio fsico intenso, estamos gastando muito mais energia.A via glicoltica tem como objetivo transformar a glicose em piruvato que, e em condies aerbicas segue seu caminho pelo Ciclo de Krebs e cadeia respiratria. Em condies anaerbicas o piruvato segue at etanol pela fermentao lctica.A via comea com as molculas de glicose provenientes do amido, da sacarose e da lactose. J a frutose e a D-galactose entraro posteriormente na via. A via passa por duas fases: a preparatria ou de investimento, onde h o gasto de 2 ATPs e a glicose de 6 carbonos se transforma em 2 molculas de gliceraldedo-3-fosfato, cada uma com 3 carbonos. A segunda fase a fase de pagamento, onde sero geradas 4 ATPs. Resumindo: essa via envolve 6 ATPs, pois utiliza 2, produz 4 e tem como saldo 2 ATPs.REGULAO DA VIAPercebe-se a importncia da regulao quando entende-se que a clula precisa de uma concentrao adequada e constante de ATP. Dessa forma, como no pode sobrar nem faltar, a regulao bem controlada por efetores alostricos 9 AQUIIIIAs reaes da gliclise so em sua grande maioria reversveis, mas trs delas so irreversveis, e so justamente as de regulao da via.A primeira reao j controladora da via. A enzima hexoquinase catalisa a reao. Essa enzima inibida pelo produto da sua reao, a glicose-6-fosfato. Quando os nveis desse produto esto altos, a enzima tranca a via, pois isso significa que j foi catalisada bastante glicose, e no h necessidade de gerar mais ATPs. A inibio ocorre no estado alimentado, geralmente aps as refeies, quando os nveis de glicose sangunea esto elevados. Nesse caso a glicose armazenada na forma de glicognio atravs da glicognese.A segunda reao da via reversvel e transforma a glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato. Aqui entra a molcula de frutose proveniente das frutas em sua forma livre ou da sacarose, e segue o caminho normal da via glicoltica.Na terceira reao temos mais uma etapa controladora. Na reao catalisada pela fosfofrutoquinase-1 (PFK-1), vrios efetores alostricos agem. Na ativao temos a alta concentrao de AMP (adenosina monofosfato), isso ocorre porque quando a concentrao do AMP elevada h pouca quantidade de ATP, ou seja, preciso gerar mais ATP acelerando a via. A frutose-6-fosfato tambm ativa alostericamente essa reao, pois sua alta concentrao indica que h muita glicose disponvel para ser fosforilada.O inverso ao que ocorre com o AMP tambm ocorre: quando h muito ATP, significa que est sendo produzido mais que consumido, e a PFK-1 inibida, passando ento a glicose a ir para outras vias, como glicognese. At mesmo o citrato encontrado no Ciclo de Krebs um efetor alostrico, uma vez que o seu aumento indica que a quantidade de ATP necessrio j foi produzida, reduzindo automaticamente as atividades da PFK-1.A terceira e ltima regulao da via ocorre na fase de pagamento, onde na ltima reao, comandada pela enzima piruvato quinase vrios efetores surgem. Inibindo a reao temos a alta concentrao de ATP, novamente indicando que as necessidades energticas foram alcanadas. O acetil-Coa e cidos graxos de cadeia longa tambm inibem a reao, pois o Ciclo de Krebs gera muito mais energia que a gliclise no precisando assim dos ATPs que a via gera.GLICOGNESE E GLICOGENLISESo dois processos distintos, que envolvem o armazenamento e posteriormente a mobilizao da glicose. So na verdade como duas etapas, onde primeiro a glicose sintetizada at glicognio e depois quando for necessrio, essa reserva utilizada normalmente na via glicoltica.GLICOGNESEA glicognese sempre ocorre aps as refeies quando os nveis de glicose no sangue esto altos e essa glicose precisa ser armazenada na forma de glicognio. O glicognio nada mais do que cada unidade de glicose ligada a outra, no caso por ligaes (14). O glicognio tem ramificaes de ligaes (16), o que veremos ser de extrema importncia na glicogenlise. a maior reserva de polissacardeos nos animais, sendo que os maiores depsitos esto no fgado e nos msculos, armazenados nos grnulos intracelulares que tambm contm as enzimas que iro catalisar tanto a sntese como a degradao.Na verdade essa rota, o acrscimo de unidades de glicose a uma cadeia glicognica j existente. A sntese composta de apenas 3 reaes, onde inicialmente a glicose-6-fosfato sobre a ao da glicomutase e se transforma em glicose-1-fosfato. Na segunda reao entra um UTP e a glicose fica ligada ao UDP, que ser liberado no momento em que a glicose vai se ligar a cadeia de glicognio ainda no-ramificado. A ramificao o prximo passo realizado pela enzima ramificadora, que transfere um fragmento de 6 a 7 glicoses, as extremidade no-redutora da cadeia para o grupo OH do carbono 6 de uma glicose, formando a ligao (16), que ser o ponto da ramificao.

GLICOGENLISEOcorre durante o jejum de breve a prolongado quando no h glicose disponvel no sangue para gerar ATP. Nesse caso, o glicognio armazenado disponibilizado para a via glicoltica por meio da glicogenlise, que a clivagem ou quebra sequencial das ligaes entre as unidades de glicose armazenadas liberando assim a glicose.A clivagem ocorre sempre na extremidade no redutora da cadeia, e o rompimento das ligaes (14) ocorre por fosforlise, liberando glicose-1-fosfato. Essas unidades de glicose so removidas uma a uma, at restarem 4 resduos apartiro do ponto de ramificao (16). Nesse caso 3 desses resduos so transferidos para a extremidade no redutora de outra ramificao, ficando apenas um resduo com a ligao (16). Para quebrar essa ligao ocorre a hidrlise pela enzima desramificadora, resultando tambm em glicose-1-fosfato e liberada para a circulao para chegar aos tecidos que as necessitam.REGULAO DA GLICOGNESE E GLICOGENLISEA regulao dessa via tem como finalidade evitar a perda de energia e para que as quantidades de energia liberadas sejam de acordo com o que o organismo necessita. A sntese do glicognio regulada pela glicognio-sintase e a clivagem pela glicognio-fosforilase, quando estas variam entre suas formas ativas (a) e forma inativa (b). essas enzimas so reguladas pelos hormnios insulina, glucagon e adrenalina ou por estmulos nervosos.Essa regulao extremamente complexa e ocorre de duas maneiras:1. Por controle alostrico: a clivagem do glicognio ativada pela alta concentrao de AMP (significando que h necessidade de produzir ATP), e inibida pela alta concentrao de glicose-6-fosfato e ATP, significando que as necessidade energticas foram j alcanadas;A sntese do glicognio ocorre exatamente ao contrrio onde valores elevados de ATP e glicose-6-fosfato ativam a rota e valores elevados de AMP inibem a rota.1. Por modificao covalente: como j percebemos quando uma enzima est ativa, a outra est inativa. Essa transio entre as formas ativa-inativa, depende de vrios fatores. Por exemplo, para ativar a glicognio fosforilase so necessrias mais trs enzimas: a fosforilase-quinase, protena-quinase dependente de AMPc e fosfoprotena-fosfatase-1. Devido a essa complexidade no me detalharei muito sobre essa regulao.Mas, de modo geral, como j foi visto, npiveis altos de glicose no sangue ativam a sntese e nveis baixos estimulam a clivagem.Vale ressaltar ainda que o glicognio degradado, ou seja a glicose que ele libera entra na via glicoltica bem no incio como molculas de glicose.

GLICONEOGNESEA gliconeognese a sntese de glicose a partir de precursores no carboidratos. Isso acontece nos jejuns muito longos ou exerccios fsicos intensos, onde no h mais glicose disponvel e nem glicognio, mas as necessidades energticas precisam ser saciadas, assim entra em cena a gliconeognese que ocorre no fgado.Podem servir como fontes para a gliconeognese o piruvato, o lactato, o glicerol e a maioria dos aminocidos.Tendo o piruvato como partida, a gliconeognese o inverso da gliclise, o caminho inverso, de volta. Diferena so as trs reaes irreversveis (as que controlam a via glicoltica). Nas duas ltimas reaes irreversveis da gliconeognese, o problema resolvido simplesmente com outras enzimas, mas na primeira um sistema mais complexo exigido.Na primeira reao o piruvato se converte em oxaloacetato, pela piruvato-carboxilase. A membrana mitocondrial interna impermevel ao oxaloacetato que ento se reduz em L-malato que atravessa a membrana e sofre a reao reversa em oxaloacetato. O oxaloacetato descarboxilado fosfoenolpiruvato. A partir da segue o caminho e como j foi citado, nas duas outras reaes irreversveis, possui enzimas prprias que resolvem o problema.REGULAO DA GLICONEOGNESEA velocidade dessa via depende, principalmente, da disponibilidade dos substratos, de efetores alostricos e hormnios. As dietas ricas em gorduras, jejuns e inanio favorecem a gliconeognese pois os substratos (lactato, glicerol, aminocidos) esto elevados. De modo geral, elevados ndices do hormnio glucagon ativam as enzimas que regulam essa via. Isso faz sentido uma vez que o glucagon sinaliza que os nveis de glicose esto baixos no sangue, portando ela no est disponvel para a via glicoltica e a hora da gliconeognese entrar em ao e fornecer essa glicose para que os nveis de ATP permaneam constantes.PIRUVATOComo resultado da via glicoltica temos o piruvato, seu produto final. Esse piruvato pode ter caminhos distintos, dependendo das condies apresentadas no momento.DE PIRUVATO A LACTATODurante o exerccio fsico intenso, quando o msculo esqueltico est com pouco suprimento de oxignio, ocorre a fermentao lctica, onde o piruvato se reduz a lactato. Isso tambm ocorre porque no h o oxignio necessrio para que o piruvato entre no Ciclo de Krebs.

DE PIRUVATO AO CICLO DE KREBSEm condies aerbicas e havendo necessidade de ATP, o piruvato entra na matriz mitocondrial e no ciclo de Krebs na forma de acetil-Coa, reagindo com o oxaloacetato na primeira reao da via, formando o citrato. Na quebra de uma molcula de glicose, o ciclo de Krebs ocorre em duas voltas, devido a quebra da glicose de 6 carbonos, em 2 compostos de 3 carbonos. Na verdade o ciclo uma continuao da via glicoltica, sendo a parte final de sua oxidao e tambm de outras molculas, como cidos graxos e aminocidos das protenas.So oito reaes que por final produzem 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP e libera ainda 2 molculas de CO2. O NADH e o FADH2entram na cadeia respiratria e oxidados tendo seus eltrons liberados na forma de ATP. Alm de produzir os transportadores de eltrons, a via tambm anfiblica, ou seja, seus compostos e intermedirios podem participar de vrias outras rotas metablica, dependendo da necessidade da clula.O ciclo inibido pela protena quinase, onde altos teores de piruvato, CoASH e NAD+inibem essa enzima e ativado quando os nveis de ATP diminuem.REGULAO DO CICLO DE KREBSUma intrincada rede de regulao indispensvel a uma via que interage com outras vias. Vrias enzimas atuam como controladoras e j na primeira reao a citrato-sintase inibida pelo ATP, NADH, succinil-CoA e steres acil-CoA graxos, pois indicam que as produes de ATP j so suficientes.Na terceira reao, catalisada pela isocitrato-desidrogenase-NAD+-dependente que ativada por ADP e inibida pelo ATP e NADH (tambm significando que no h necessidade de mais ATP).Na quarta reao, catalisada pela -cetoglutarato-desidrogenase ocorre a inibio por ATP, GTP, NADH, succinil-CoA e Ca2+.A sexta reao catalisada pela succinato-desidrogenase e inibida competitivamente pelo malonato e ativada pelo ATP, fsforo inorgnico (Pi) e succinato.CADEIA RESPIRATRIATambm conhecida como cadeia transportadora de eltrons ou fosforilao oxidativa, essa via se localiza na membrana mitocondrial interna. ela que vai liberar o ATP e H2O. Composta de 4 complexos, a cadeia envolve a transferncia de eltrons, de um doador-redutor para um receptor-oxidante.1. Complexo I- NADH: CoQ oxidorredutase: transfere 2 eltrons do NADH para a coenzima Q, que ao receber os eltrons se reduz a CoQH2, bombeia ainda 4 prtons atravs da membrana;2. Complexo II- succinato- CoQ oxidorredutase: independe do complexo I e permite que eltrons de grande potencial entrem na cadeia atravs do FADH2. O succinato a nica enzima do ciclo de Krebs que possui ligao com a membrana. Esse complexo no bombeia prtons atravs da membrana, pois no possui energia livre suficiente;3. Complexo III- CoQ -citocromo c oxidorredutase: transfere os eltrons que a CoQ recebeu nos dois primeiros complexos para o citocromo c.bombeia tambm 4 prtons para o espao intermembranas;4. Complexo IV- citocromo c oxidase: transfere 4 eltrons do citocromo c para o oxignio que o aceptor final dos eltrons, formando gua, e tambm transfere 2 prtons atravs da membrana;5. Lanadeira glicerol 3-P: utilizado pelo msculo e pelo crebro, entrega os eltrons do FADH2para o CoQ.Complexo ATP-sintase: a energia que resulta da diferena nos valores de concentrao de prtons e da separao das cargas na membrana mitocondrial interna conduz a sntese do ATP enquanto os prtons passam pelo complexo para retornarem matriz mitocondrial. Ao mesmo tempo o ADP + Pigeram e liberam energia na forma de ATP.REGULAO DA FOSFORILAO OXIDATIVA de extrema importncia uma vez que quase toda a energia gerada no metabolismo sintetizada na cadeia transportadora de eltrons. A regulao ocorre de acordo com as necessidades energticas celulares e limitada pela disponibilidade do ADP que atua como substrato. Assim, quando h bastante ADP disponvel, a velocidade da respirao celular aumenta, pois s ocorre a oxidao do NADH e do FADH2na presena do ADP e do Pi.

VIA Pentose FosfatoA observao de que inibidores clssicos da gliclise como iodoacetato e fluoreto, em alguns tecidos no tinham efeito sobre o uso direto da gliclise,sugeriu a existncia de outra via metablica para a utilizao da glicose.A via das pentoses fosfato uma via multifuncional, que ocorre principalmente nos tecidos animais como no fgado, glndula , mamria e crtex da adrenal, onde ocorre principalmente a sntese de cidos graxos a partir de acetil Coenzima A.A biossntese de cidos graxos requer poder redutor na forma de NADPH . Tecidos menos ativos na produo de cidos graxos, como os msculos por exemplo, a via das pentoses esta quase ausente.A via das Pentoses Fosfato ou o caminho do Fosfogluconato, produz NADPHe Ribose 5- Fosfato.Funes da via das pentosesa) Permite a combusto total da glicose em uma srie de reaes independentes do ciclo de Krebs;b) Serve como fonte de pentoses para a sntese dos cidos nuclicos;c) Formar o NADPH extramitocondrial necessrio para a sntese dos lipdeosd) Converter hexoses em pentosese) Degradao oxidativa de pentosespela converso a hexoses, que podem entrar para a via glicoltica.As reaes da via do fosfogluconato ou das pentoses fosfato, ocorre no citoplasma, de onde as enzimas foram extradas e purificadas.A via do fosfogluconato pode tambm servir para executar a oxidao completa da glicose 6 fosfato a CO2 com a reduo simultnea do NADP+ a NADPHpor uma seqncia completa de reaes, onde seis molculas de glicose 6 fosfato so oxidadas a seis molculas de ribulose5 fosfato e seis CO2. Deste modo para cada descarboxilao da glicose haver a reduo do 2 NADPH, com a conseqente formao de 6 ATPs.Como se formam 12 NADPH + 6 CO2 que podem originar 36 ATPs dando um rendimento quase idntico oxidao da glicose no ciclo de Krebs.Sua maior importncia (a via das pentoses) a produo de NADPH e pentoses extra mitocondrial.A rota glicoltica no a nica rota disponvel para a oxidao da glicose nos citossol de clulas vegetais. A via oxidativa da pentose fosfato pode tambm executar essa funo, usando enzimas que so solveis no citossol. As primeiras duas reaes dessa serie representam as reaes oxidativas, convertendo glicose-6-fosfato em um acar de cinco carbono, ribulose-5-fosfato, com a perda de um CO2e produo de duas molculas de NADPH. As reaes restantes convertem a ribulose-5-fosfato em gliceraldeido-3-fosfato e frutose-6-fosfato. A figura10 mostra esta via.As trioses e hexoses produzidas na via pentose podem ser utilizadas com facilidade na via glicoltica. A via oxidativa das pentose fosfato desempenham vrios papeis no metabolismo vegetal:1.Produzir o nucleotdeo NADPH, e esse NADPH levado a reaes de reduo associado, para suprir a sua demanda, j que o fotossntese no produz NADPH suficiente para as reaes biossnteticas que ocorrem no citossol.2.Entretanto, a NADPH desidrogenase contida no citossol da membrana interna do mitocndrio tambm capaz de oxidar NADPH. Os eltrons do NADPH podem reduzir O2e gerar ATP.3.A via oxidativa das pentoses fosfato esta envolvida na gerao de intermedirios no ciclo de Calvin4.A via tambm produz ribose-5-fosfato, um precursor da ribose e desoxirribose necessria na sntese de RNA e DNA respectivamente.A via oxidativa das pentose fosfato controlado pela reao inicial catalisada pelo glicose-6-fosfato desidrogenase. Entretanto medidas da atividade da enzima desta via em tecidos verdes so complicadas pelo fato que muito da atividade cataltica esta tambm associado com enzima e cloroplasto que catalisa as reaes da rota redutiva da pentose fosfato, ou do ciclo de Calvin.

Integrao Metablica nos Perodos Ps-prandial e de Jejum Um resumo Logo aps uma refeio, a maior parte dos carboidratos, aminocidos e uma pequena parte dos triglicerdeos advindos da dieta so diretamente levados ao fgado pela veia porta. A maior parte dos triglicerdeos advindos da dieta, no entanto, percorre um caminho diferente, eles migram pelo sistema linftico, caem na circulao sistmica podendo ser metabolizados pelo fgado ou captados pelo tecido adiposa. De um modo geral, a concentrao dos nutrientes no sangue extremamente controlada pelo fgado, que os capta e distribui. O fgado ser o rgo central da manuteno da homeostasia de carboidratos, lipdeos e protenas . No perodo de jejum a degradao de glicognio, a protelise muscular e liplise so responsveis por manter o aporte energtico no organismo. preciso considerar que em cada clula ou tecido exercendo papis fisiolgicos especficos as vias metablicas tenham caractersticas prprias. Este artigo analisa o metabolismo de diferentes clulas (hemcias) e tecidos (crebro, msculos, fgado e tecido adiposo) enfocando as inter-relaes teciduais que ocorrem no perodo ps- prandial e no jejum, e tambm as caractersticas metablicas prprias de cada tecido,as hemcias, cuja principal funo o transporte de oxignio, teriam sua funo extremamente prejudicada caso, ao transportar o oxignio por longos trajetos, como o fazem, se consumissem o mesmo. Portanto, o metabolismo da hemcias predominantemente anaerbico. Sem o aparato mitocondrial para a oxidao dos demais nutrientes, as hemcias tornam-se dependentes da via glicoltica anaerbica. O consumo de glicose nestas clulas ocorre de modo constante e independente do perfil nutricional. A captao da glicose pelos transportadores GLUT1 da membrana da hemcia independe da presena de insulina. Nestas clulas, a via glicoltica culmina na produo constante de lactato, o qual ser captado pelo fgado. O lactato produzido pelas hemcia convertido em glicose pela gliconeognese heptica e uma das fontes de manuteno da glicemia em jejum. Crebro O crebro no tem qualquer reserva energtica e por isso, independente do estado nutricional necessrio que haja um suprimento de glicose constante para este tecido. Os transportadores de glicose no SNC so do tipo GLUT1 e GLUT3, trabalham independente da presena de insulina, e juntos, garantem uma alta eficincia na captao da glicose neste tecido [3,7]. Alm da glicose, os corpos cetnicos podem ser utilizados como substratos energticos no SNC em situaes especiais como veremos a seguir. No entanto, a independncia de glicose neste tecido nunca absoluta. Situaes de hipoglicemia causam perturbaes no funcionamento do SNC, que vo desde cefalia, incoordenao de fala e motora, at alteraes no eletro encefalograma e coma . Os cidos graxos no podem atravessar a barreira hemato-enceflica e, portanto, no podem suprir a demanda energtica do SNC . Em situao fisiolgica o consumo de glicose pelo SNC chega a 120 g/dia, s sendo menor que o consumo de glicose pelo msculo esqueltico em atividade fsica. A maior parte da energia utilizada pelo crebro usada na bomba Na+-K+ ATPase, responsvel pela repolarizao do potencial de membrana nas clulas nervosas. O SNC, mesmo durante o sono, mantm um consumo constante de glicose, cerca de 60% do total da glicose consumida pelo restante do organismo, e o grande consumidor deste nutriente. Fgado O metabolismo de carboidratos no fgadoNo fgado, o transporte de glicose ocorre por transportadores GLUT2, os quais de modo eficiente, mantm a concentrao de glicose no hepatcito na mesma proporo com que este nutriente existe na circulao sangnea. No entanto, a glicose s poder ser utilizada pelo tecido heptico aps ser fosforilada. A enzima responsvel por essa reao, a glicoquinase, possui baixa afinidade pela glicose, assim, o fgado s ir fosforilar e garantir a permanncia da glicose dentro das clulas hepticas, uma vez que haja concentrao suficientemente alta de glicose na circulao. Isso ocorre, porque o fgado pode usar outros substratos energticos como cidos graxos ou aminocidos como fonte energtica. Apesar da insulina no influenciar a captao de glicose nas clulas hepticas, influencia profundamente a utilizao da glicose por estas clulas. A glicose s ser utilizada pelo fgado como nutriente preferencial quando a razo insulina/glucagon for suficientemente alta para ativar a via glicoltica. O alto aporte de glicose, juntamente com a presena de insulina tambm estimularo a sntese de glicognio, e, neste momento, o fgado passa a ser um armazenador de glicose. Caso contrrio, o fgado far exatamente o oposto, ser um exportador de glicose. No momento de jejum, quando houver predomnio do glucagon sobre a insulina, a glicogenlise ser ativada e o fgado passa a exportar a glicose que havia armazenado sob a forma de glicognio. Como o glicognio uma reserva limitada e somente pode suprir a demanda de glicose no organismo por algumas horas, o fgado lana mo de outro recurso, a gliconeognese. A gliconeognese ocorre predominantemente no tecido heptico pelo estmulo do glucagon e simultnea a glicogenlise heptica. Enquanto houver glicognio, a velocidade da gliconeognese pequena, no entanto, esta via ocorrer em velocidade mxima aps a exausto do glicognio heptica. Portanto, no jejum prolongado, a glicemia mantida somente pela gliconeognese, o que significa um custo metablico importante, pois esta via est relacionada perda significativa de massa muscular e de tecido adiposo que acompanham o jejum. preciso lembrar que a sntese de glicose que ocorre no fgado durante perodos de jejum prolongados tem como principais precursores aminocidos, advindos do msculo esqueltico, glicerol, advindo da mobilizao de triglicerdeos do tecido adiposo e lactato, advindo das hemcias, e tendo como fonte de energia a intensa beta- oxidao dos cidos graxos liberados pela mobilizao dos triglicerdeos. Mesmo com a chegada de alimentos a produo de glicognio a partir de aminocidos provenientes da dieta pode continuar ocorrendo no fgado por algum tempo. Isto chamado de gliconeogse ps-prandial e ocorre para garantir um adequado armazenamento de glicognio no fgado.

Mecanismo de ao da insulinaA insulina liga-se a receptores especficos de alta afinidade na membrana celular da maioria dos tecidos, incluindo o fgado, msculo e tecido adiposo. Este o primeiro passo em uma cascata de reaes, levando finalmente a um conjunto diverso de aes biolgicas (Champe & Harvey, 2000).a) Receptor de insulina: O receptor de insulina sintetizado como um polipeptdio nico, que glicosilado e clivado em subunidades alfa e beta, as quais so ento reunidas em um tetrmero unido por ligaes di-ssulfeto. Um domnio hidrofbico em cada subunidade beta atravessa a membrana plasmtica. A subunidade alfa extracelular contm o stio de ligao da insulina. O domnio citoslico da subunidade beta uma tirosina quinase, a qual ativada pela insulina (Champe & Harvey, 2000).b) Transduo de sinais: A ligao da insulina s subunidades alfa do receptor de insulina induz alteraes conformacionais que so traduzidas s subunidades beta, promovendo uma autofosforilao rpida de um resduo especfico de tirosina de cada subunidade beta (figura 1). Entretanto, as molculas que conectam a atividade tirosina quinase do receptor aos efeitos intracelulares da insulina no esto completamente estabelecidas. Sabe-se que algumas aes da insulina so mediadas por fosforilao ou defosforilao de resduos de serina ou treonina das protenas-alvo. Assim, foi proposto que a atividade tirosina quinase do receptor leva fosforilao das tirosinas de um peptdeo, denominado substrato receptor de insulina (SRI). O SRI fosforilada parece interagir com uma srie de protenas intracelulares. Assim, a ligao insulina desencadeia uma cascata complexa de reaes de fosforilao e defosforilao. Estas reaes so encerradas pela defosforilao do receptor (Champe & Harvey, 2000).c) Efeitos da insulina na membrana: O transporte de glicose em muitos tecidos, como o msculo esqueltico e adipcitos, aumenta em presena da insulina.

Importncia da insulina

A insulina promove o recrutamento de transportadores de glicose de umpoollocalizado nas vesculas intracelulares. [Nota: Alguns tecidos tm sistemas para o transporte de glicose que so independentes de insulina. Por exemplo, os hepatcitos, eritrcitos e clulas do sistema nervoso, mucosa intestinal, tbulos renais e crnea no requerem insulina para a captao de glicose] (Champe & Harvey, 2000).d) Regulao do receptor: A ligao da insulina seguida pela internalizao do complexo hormnio-receptor. Uma vez dentro da clula, a insulina degradada nos lissomos. Os receptores podem ser degradados, mas a maioria reciclada para a superfcie da clula. Nveis elevados de insulina promovem a degradao dos receptores, diminuindo assim o nmero de receptores de superfcie. Este um tipo de regulao para baixo (Champe & Harvey, 2000).e)Curso de tempo das aes da insulina: A ligao de insulina provoca uma ampla variedade de aes. A resposta mais imediata um aumento no transporte de glicose s clulas, que ocorre dentro de segundos aps a ligao da insulina ao seu receptor de membrana. As alteraes induzidas pela insulina na atividade enzimtica ocorrem em minutos a horas e refletem alteraes nos estados de fosforilao das protenas existentes. A insulina tambm inicia um aumento na quantidade de muitas enzimas, como a glicoquinase, fosfofrutoquinase e piruvatoquinase, que requer horas a dias. Essas alteraes refletem um aumento na transcrio gentica, RNAm e sntese de enzimas (Champe & Harvey, 2000).Tecido adiposoMetabolismo de carboidratos no tecido adiposo Estado absortivo (anabolismo)O tecido adiposo secundrio somente ao fgado em sua capacidade de distribuir as molculas de combustvel. Em um homem de 70 kg, o tecido adiposo pesa aproximadamente 14 kg, ou cerca da metade da massa muscular total. Quase todo o volume de cada adipcito pode ser ocupado por uma gota de triacilglicerol.a) Transporte aumentado de glicose: O transporte de glicose nos adipcitos muito sensvel concentrao de insulina no sangue. Os nveis de insulina circulante esto elevados no estado absortivo, resultando em um influxo de glicose aos adipcitos.b) Gliclise aumentada: A disponibilidade intracelular aumentada de glicose resulta em uma velocidade aumentada da gliclise. No tecido adiposo, a gliclise serve como uma funo sinttica por suprir o glicerol fosfato para a sntese dos triacilgliceris.c) Atividade aumentada na rota da hexose monofosfato (HMP): O tecido adiposo pode metabolizar a glicose atravs do HMP, produzindo NADPH, essencial para a sntese das gorduras. Entretanto, em seres humanos, a sntesede novono uma fonte importante de cido graxos no tecido adiposo.Metabolismo de carboidratos no tecido adiposo Estado de jejum (catabolismo)O transporte de glicose ao adipcito e seu metabolismo subseqente esto deprimidos devido aos baixos nveis de insulina circulante. Isto leva diminuio na sntese de cidos graxos e triacilglicerol.Msculo esquelticoOs msculos constituem igualmente local de reserva glicdica semelhante a do fgado. Em virtude da grande massa de tecido muscular em relao quela do fgado, o organismo pode estocar nas mesmas quantidades de carboidratos equivalentes, e mesmo superiores, aos depositados no fgado. O glicognio muscular menos lbil que o glicognio heptico e sua significao diferente. Sua taxa varia tambm com os aportes nutricionais, mas dentro dos limites mais estreitos. Em geral o msculo apenas estoca o glicognio necessrio as suas necessidades energticas. Outra diferena consiste em que o msculo no pode dar glicose ao sangue mesmo que esta caia a nveis baixos: ele pode elaborar glicognio a partir da glicose do sangue, porm, a recproca no ocorre, contrariamente ao fgado. O fgado representa reserva geral, o msculo reserva local. Existe, portanto, um equilbrio dinmico entre as formas lbeis e as formas de reserva dos glicdios. (Andrigutto et al. 1981)Este tecido consome cerca de 50% do oxignio que entre no organismo sob condies de repouso ou exerccio leve e 90% sob condies de trabalho muscular intenso (Gonzlez e Silva, 2002). O metabolismo da clula muscular especializado em gerar ATP como fonte imediata de energia. Est adaptado para fazer seu trabalho mecnico de forma intermitente, ou seja, trabalho intenso em curto perodo de tempo (como numa rpida corrida) ou trabalho lento durante um intervalo maior de tempo (como numa longa caminhada). (Gonzlez e Silva, 2002). O msculo pode usar cidos graxos, corpos cetnicos ou glico como combustveis, dependendo do grau de atividade muscular (Gonzlez e Silva, 2002).O metabolismo energtico do msculo diferente dos demais por ser capaz de responder a alterao substanciais na demanda de ATP que acompanha a contrao muscular. Em repouso, o msculo responde por aproximadamente 30% do consumo de oxignio corporal; durante o exerccio vigoroso, responsvel por at 90% do consumo total de oxignio. Metabolismo dos carboidratos no msculo esqueltico estado absortivo (anabolismo)a) Transporte aumentado de glicose: O aumento transitrio na glicose plasmtica e insulina aps uma refeio rica em carboidratos leva a um aumento no transporte de glicose nas clulas. A glicose fosforilada a glicose 6-fosfato e metabolizada para fornecer as necessidades energticas das clulas. Isto contrasta com o estado ps-absortivo, no qual os corpos cetnicos e cidos graxos so os principais combustveis do msculo em repouso.b) Sntese de glicognio aumentada: A relao aumentada insulina/glucagon e a disponibilidade de glicose 6-fosfato favorecem a sntese de glicognio, particularmente se os depsitos de glicognio foram esgotados como resultado do exerccio.Metabolismo dos carboidratos no msculo esqueltico estado de jejum (catabolismo)O transporte de glicose s clulas do msculo esqueltico via protenas de transporte dependentes de insulina na membrana plasmtica e o metabolismo subseqente da glicose esto deprimidos devido aos baixos nveis de insulina circulante.CrebroEmbora contribua somente com 2% do peso de um adulto, o crebro responde por 20% do consumo basal de oxignio corporal em repouso. O crebro usa energia em uma velocidade constante. Uma vez que o crebro vital ao funcionamento adequado de todos os rgos do corpo, dada prioridade especial s suas necessidades de combustvel. Para que possam fornecer energia, os substratos devem ser capazes de atravessar as clulas endoteliais que revestem os vasos sanguneos no crebro (algumas vezes denominadas a barreira hemato-enceflica). Normalmente, a glicose serve como o combustvel principal, pois no estado absortivo a concentrao de corpos cetnicos muito baixa para servir como uma fonte alternativa de energia. Note, entretanto, que os corpos cetnicos desempenham um papel significativo durante o jejum prolongado.

Metabolismo dos carboidratos no crebro estado absortivo (anabolismo)No estado absortivo, o crebro usa exclusivamente glicose como combustvel, oxidando completamente aproximadamente 140 d/dia at dixido de carbono e gua. O crebro no contm depsitos significativos de glicognio, e, assim, completamente dependente da disponibilidade de glicose no sangue.Metabolismo dos carboidratos no crebro estado de jejum (catabolismo)Durante os primeiros dias de jejum, o crebro continua a utilizar exclusivamente glicose como um combustvel. A glicemia mantida pela gliconeognese heptica a partir de aminocidos obtidos pela degradao rpida da protena muscular. No jejum prolongado (mais de 2 a 3 semanas), os corpos cetnicos plasmticos atingem nveis marcadamente elevados, e so usados como combustvel pelo crebro. Isto reduz a necessidade de catabolismo protico para a gliconeognese. As alteraes metablicas que ocorrem durante o jejum asseguram que todos os tecidos tenham um suprimento adequado de molculas de combustvel.O Ciclo dos Cori O Ciclo de Cori, ou Sistema Lactato, ocorre com a quebra incompleta da Glicose na falta de oxignio para que os 2 piruvatos resultantes entrem na mitocndria.A priori, o que se usa para a atividade o glicognio muscular. A glicose circulante no o objetivo, mas quando a razo entre consumo:utilizao de oxignio no atinge um perfeito equilbrio, h produo de lactato para gerao rpida de ATP. S que o ATP produzido muito pouco, ento a eficincia do processo no est em "quantidade", e sim em "velocidade".

A gliclise que ocorre no MSCULO consome NADH e produz NAD+ e Piruvato. O ciclo de Cori faz com que osHidrogniose o Piruvato que no puderam entrar na mitocndria se juntem formando Lactato dentro do msculo. Esse lactato cai na corrente sangunea e vai para o fgado. No fgado o NAD+ produzido pela prpria Gliclise retoma esses Hidrognios e converte o Lactato novamente Piruvato. O NAD+H que restabelecido voltar para a glicolise e o piruvato convertido em glicose novamente (gliconeognese).O Ciclo de Cori acontece o tempo inteiro, mas em pequenssima quantidade. Voc s o sente quando o lactato produzido no ciclo comea a se acumular, e isso varia de pessoa/pessoa e nvel de atividade.

Metabolismo dos cidos Graxos Volteis Parte dos monossacardeos que entram na clula microbiana so utilizados em reaes de sntese, principalmente de polmeros associados parede celular. Entretanto, a maior parte deles, fermentada pelas bactrias ruminais pela rota glicoltica de Embden-Meyerh of Parnas. Est rota considerada a forma mais comum de converso de hexose-fosfato em piruvato utilizada pelos organismos vivos. Aps a glicose ser fosforilada para glicose-6- fosfato, ao longo desta rota, a glicose fosforilada isomerizada e clivada formando duas trioses-fosfato. Cada gliceraldedo-3-fosfato , ento, desidrogenado e desfosforilado at formar piruvato a partir do fosfoenolpiruvato (Dehority. 1987). Neste processo dois ATPs so consumidos e quatro so formados. Como pode ser observado no esquema, exemplificado na figura1. Dentre os outros acares a frutose entra na clula e fosforilada, entrando na rota glicoltica. As pentoses tambm so fosforiladas ao entrar na clula formando pentose-fosfato, que so convertidas para frutose-6-fosfato e gliceraldedo-3-fosfato pela via no-oxidativa do ciclo das pentoses, as quais entram na rota glicoltica (Tomich et al., 2003). O piruvato o principal metablico intermedirio no rmen. Ele formado atravs do catabolismo de acares pelas bactrias ruminais. Durante a gliclise NAD convertido para NADH, e essencial que o metabolismo de piruvato resulte na reoxidao de NADH para que a fermentao continue (Hobson e Sterwat, 1997). A partir do piruvato vrias rotas diferentes podem ser utilizadas at a formao dos produtos finais da fermentao, que so principalmente os cidos graxos volteis (acetato, propionato e butirato), CO2 e metano (Hobson e Sterwat, 1997). Muitas espcies de bactrias do rmen produzem tambm lactato, mas a concentrao de lactato in vitro pequena. O lactato usado por bactrias fermentadoras de lactato, mas o seu turno ver no rmen geralmente baixo (Hobson e Sterwat, 1997). Similarmente a produo de etanol, que formado somente quando h acumulao de H2.As propores dos produtos finais da fermentao no rmen podem mudar de acordo com a dieta que chega ao rmen. As espcies bacterianas so especializadas em produzir um tipo ou outro de produtos da fermentao dependendo da concentrao de NADH e H2 na clula. O aumento na concentrao de H2 na clula desfavorece a desidrogenao de NADH, que se acumula e dirige o metabolismo para a sntese de produtos mais reduzidos (propionato e butirato). Por outro lado, a retirada de H2 do meio ruminal por bactrias metanognicas que a utilizam para reduzir o CO2 e produzir metano, dirige o metabolismo para maior rendimento de acetato e de ATP por mol de acar fermentado (Kozloski, 2002). O gs H2 produzido, principalmente, pela oxidao do NADH numa reao catalisada por uma desidrogenase e mediada por uma ferrodoxina: NADH + H+ NAD+ + H2 2.2.1. Acetato: A formao de acetato a partir de piruvato na fermentao bacteriana mostrada na figura 2. Entre os produtos da fermentao ruminal, o acetato o menos reduzido e sua formao determina o mximo de rendimento em ATP para a bactria (Kozloski, 2002).A oxidao completa de uma molcula de glicose para acetato resulta na formao de dois acetatos e quatro molculas de ATP. Propionato: O propionato pode ser formado por duas rotas diferentes: a do succinato ou do acrilato. Muitas espcies bacterianas ruminais so hbeis em produzir succinato, mas somente algumas poucas descarboxilam succinato via succinil-Scoa. A formao de propionato pela rota do acrilato no envolve sntese de ATP (Kozloski, 2002). As bactrias produzem propionato por esta rota metablica a partir de lactato liberado no rmen por outras espcies.Butirato: Muitas espcies bacterianas produzem butirato, mas existem algumas bactrias ruminais que so especialmente produtoras deste AGV, em que a sntese, nestas ltimas, no so influenciadas pela presso de H2. Metano: Como foi visto, a produo de metano no rmen tem grande efeito sobre os produtos finais da fermentao, como tambm sobre a produo de ATP. As metangeneas esto envolvidas na produo de hidrognio e na reduo de dixido de carbono. O formato tambm serve como substrato das metanognicas ruminais, mas, grande parte do formato transformado em hidrognio e dixido de carbono. Outros substratos utilizados em pequenas quantidades so: o acetato, pequenos alcois e pectina (Russel et al., 1992; Kozloski, 2002). A produo de energia atravs de metano ainda no bem entendida (Hobson e Sterwat, 1997).

CONCLUSOAps a concretizao deste trabalho podemos concluir que o metabolismo dos carboidratos est centrado na glicose porque esse acar uma molcula combustvel importante para a maioria dos organismos. As molculas de glicose no utilizadas para a produo imediata de energia so armazenadas como glicognio. Considerando assim carboidratos so as principais fontes alimentares responsveis pela produo de energia, alm de preservar a massa muscular atravs do fornecimento de energia aos msculos, facilitar o metabolismo das gorduras e garantir o bom funcionamento do sistema nervoso central. Fornecem combustvel para o crebro, a medula, os nervos perifricos e clulas vermelhas para o sangue, conseqentemente suprindo as necessidades energticas e fisiolgicas de todo o organismo.

REFERNCIAS

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KOZLOSKI, Gilberto Vilmar. Bioqumica dos ruminantes. Santa Maria: UFSM, 2011. REECE,WO - Dukes - Fisiologia dos Animais Domsticos.12ed. Rio de Janeiro:Editora Guanabara Koogan S.A., 2006 462p.

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Livro Introduo Bioqumica Clnica Veterinria-UFRGS.pdf.pdf

Artigos: Processo fermentativo, digestivo e fatores antinutricionais de nutrientes para ruminantes (Process fermentativo, digestive and factors antinutricionais of nutrients for ruminant) Juliana Silva de Oliveira1, Anderson de Moura Zanine1, Edson Mauro Santos1 1 Doutorando em Zootecnia, UFV, Viosa, MG, Bolsista do CNPq.

INTEGRAO METABLICA NOS PERODOS PS-PRANDIAL E DE JEJUM UM RESUMO Snia Valria Pinheiro Malheiros 1,2.