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terça-feira, 24 de outubro de 2017

METABOLISMO E REGULAÇÃO TÉRMICA - TRABALHO COMPLETO

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DO KANGONJO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
LICENCIATURA EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS









FISIOLOGIA MÉDICA





METABOLISMO E REGULAÇÃO TÉRMICA





ANTÓNIO CABANDA MANUEL MIRANDA
PAULINO JOÃO NKANGA











LUANDA
2017

ANTÓNIO CABANDA MANUEL MIRANDA
PAULINO JOÃO NKANGA









FISIOLOGIA







METABOLISMO E REGULAÇÃO TÉRMICA









Trabalho de pesquisa bibliográfica apresentado ao Instituto Superior Politécnico do Kangonjo na disciplina de Fisiologia Médica como requisito parcial para obtenção de notas.


Orientador: Dr. Serafim José Ferreira






LUANDA
2017
SUMÁRIO

1.    INTRODUÇÃO.. 8
2.    ABORDAGEM TEÓRICA.. 9
2.1      METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS E FORMAÇÃO DE TRIFOSFATO DE ADENOSINA   9
2.1.1      Liberação de Energia dos Alimentos e Conceito de "Energia livre". 9
2.1.2      Reacções Acopladas. 9
2.1.3      Papel do Trifosfato de Adenosina no Metabolismo. 10
2.2      O PAPEL CENTRAL DA GLICOSE NO METABOLISMO DOS CARBOBDRATOS   11
2.3      TRANSPORTE DA GLICOSE ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR.. 12
2.3.1      Efeito da insulina no Sentido de Aumentar a Facilitada da Glicose. 12
2.3.2      Fosforilação da Glicose. 13
2.4      ARMAZENAMENTO DO GLICOGÉNIO NO FÍGADO E NO MÚSCULO.. 13
2.4.1      Glicogénese. 13
2.4.2      Remoção do Glicogénio Armazenado – Glicogenólise. 14
2.4.3      Activação da Fosforilase pela Epinefrina ou pelo Glucagon.. 14
2.5      LIBERAÇÃO DA ENERGIA DA MOLÉCULA DE GLICOSE PELA VIA GLlCOLÍTICA   15
2.5.1      Glicólise e formação de Ácido Pirúvico. 15
2.5.2      Formação de ATP Durante a Glicólise. 15
2.5.3      Conversão do Ácido Pirúvico em Acetil-Coenzima A.. 16
2.5.4      Ciclo do Ácido Cítrico. 17
2.5.5      Formação do ATP no Ciclo do Ácido Cítrico. 18
2.5.6      Função das Desidrogenases e da Nicotinamida-Adenina Dinucleotídeo na Liberação de Átomos de Hidrogênio no Ciclo do Ácido Cítrico. 18
2.5.7      Função das Descarboxilases na liberação de Dióxido de Carbono. 20
2.5.8      Formação de Grandes Quantidades de ATP pela Oxidação do Hidrogénio (Processo da Fosforilação Oxidativa) 20
2.5.9      lonização do Hidrogénio. a Cadeia de Transporte de Electrões  e a Formação de Água  20
2.5.10    Bombeamento de íons Hidrogénio para a Câmara Externa das Mitocôndrias Produzido pela Cadeia de Transporte de Electrões. 22
2.5.11    Formação de ATP.. 22
2.5.12    Resumo da Formação de ATP Durante a Degradação da Glicose. 22
2.5.13    Liberação Anaeróbica de Energia - "Glicólise Anaeróbica". 24
2.5.14    A Formação de Ácido Láctico Durante a Glicose Anaeróbica Permite a Liberação de Energia Anaeróbica Adicional 24
2.5.15    Reconversão do Ácido Láctico em Ácido Pirúvico, Quando o Oxigênio, Novamente, Fica Disponível 25
2.5.16    Utilização do Ácido Láctico pelo Coração para Obtenção de Energia. 25
2.6      LIBERAÇÃO DE ENERGIA DA GLICOSE PELA VIA DA PENTOSE-FOSFATO   26
2.6.1      Liberação de Dióxido de Carbono e de Hidrogênio pela Via da Pentose-Fosfato  26
2.6.2      Uso do Hidrogénio na Síntese de Gordura; Função do Fosfato de Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo. 26
2.6.3      Conversão da Glicose em Glicogénio ou Gordura. 27
2.7      FORMAÇÃO DE CARBOIDRATOS A PARTRR DE PROTEÍNAS E GORDURAS – GLICONEOGÉNESE.. 27
2.7.1      Regulação da Gliconeogênese. 28
2.7.2      Efeito da Corticotropina e dos Glicocorticóides sobre a Gliconeogénesse  28
2.8      GLICEMIA.. 28
2.8.1      Metabolismo Dos Lipídios. 29
2.8.2      Estrutura Química Básica dos Triglicerídeos (Gorduras Neutras) 29
2.9      TRANSPORTE DOS LlPÍDIOS NOS LÍQUIDOS CORPORAIS.. 29
2.9.1      Transporte dos Triglicerídeos e de Outros Lipídios pela Linfa a partir do Trato Gastrintestinal os Quilomicrons. 29
2.9.2      Remoção dos Quilomícrons do Sangue. 30
2.9.3      Hidrólise dos Triglicerideos dos Quilomícrons pela Lipoproteína-Lipase; Armazenamento da Gordura nos Tecidos Adiposos e nas Células Hepáticas. 30
2.9.4      Transporte dos Ácidos Graxos no Sangue em Combinação com a Albumina - "Ácidos Graxos Livres"  30
2.9.5      Lipoproteínas - Sua Função Especial no Transporte do Colesterol e dos Fosfolipídios  31
2.9.6      Tipos de Lipoproteínas. 32
2.9.7      Formação e Função das Lipoproteínas. 32
2.10   DEPÓSITOS DE GORDURA.. 32
2.10.1    Tecido Adiposo. 32
2.10.2    Células Adiposas. 33
2.10.3    Troca de Gordura entre o Tecido Adiposo e o Sangue – Lipases Teciduais  33
2.10.4    Lipídos Hipáticos. 33
2.11   USO DOS TRIGLlCERÍDEOS COMO FONTE DE ENERGIA: FORMAÇÃO DO TRIFOSFATO DE ADENOSINA.. 34
2.11.1    Hidrólise dos Triglicerídeos. 34
2.11.2    Entrada dos Ácidos Graxos nas Mitocôndrias. 34
2.11.3    Degradação do Ácido Graxo a Acetil-Coenzima A por Beta-Oxidação. 35
2.11.4    Oxidação da Acetil-CoA.. 35
2.11.5    São Formadas Grandes Quantidades de ATP por Oxidação de Ácidos Graxos  ..............................................................................................................36
2.11.6    Formação de Ácido Acetoacético no Fígado e seu Transporte Sangue. ..............................................................................................................37
2.11.7    Cetose e sua Ocorrência na Inanição, no Diabete e em Outras Doenças. 37
2.11.8    Adaptação à Dieta Rica em Gorduras. 38
2.11.9    Síntese de Triglicerídeos a partir dos Carboidratos. 39
2.11.10     Conversão de Acetil-CoA em Ácidos Graxos. 39
2.11.11     Combinação dos Ácidos Graxos com Glicerofosfato na Formação de Triglicerídeos  39
2.11.12     Eficiência da Conversão dos Carboidratos em Gordura. 40
2.11.13     Importância da Síntese e do Armazenamento de Gorduras. 40
2.11.14     Síntese dos Triglicerídeos a partir das Proteínas. 40
2.12   REGULAÇÃO DA LIBERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DOS TRIGLlCERÍDEOS   41
2.12.1    Uso Preferencial dos Carboidratos em Relação ao Uso de Gordura como Fonte de Energia Quando Existem Carboidratos em Excesso. 41
2.12.2    Aceleração da Utilização de Gordura para a Obtenção de Energia na Ausência de Carboidratos  41
2.12.3    Regulação Hormonal da Utilização de Gordura. 42
2.12.4    Obesidade. 43
2.13   FOSFOLlPÍDIOS E COLESTEROL. 43
2.13.1    Fosfopídios. 43
2.13.2    Formação dos Fosfolipídios. 43
2.13.3    Uso Específico dos Fosfolipídios. 44
2.13.4    Colesterol 44
2.13.4.1    Formação do Colesterol 44
2.13.5    Factores que Afectam a Concentração Plasmática do Colesterol Controle do Colesterol do Organismo por Feedbac. 45
2.13.6    Usos Específicos do Colesterol pelo Corpo. 45
2.13.7    Funções Estruturais Celulares dos Fosfolipídios e do Colesterol - Especialmente para as Membranas. 46
2.14   ATEROSCLEROSE.. 46
2.14.1    Causas Básicas da Aterosclerose - Os Papéis do Colesterol e das Lipoproteínas  47
2.14.2    Hipercolesterolemia Familiar 48
2.14.3    Papel das lipoproteínas de Alta Densidade na Prevenção da Aterosclerose  48
2.14.4    Outros factores que levam à Aterosclerose. 48
2.14.5    Prevenção da Aterosderose. 49
2.14.6    Metabolismo das Proteínas. 49
2.15   PROPRIEDADES BÁSICAS.. 50
2.15.1    Aminoácidos. 50
2.15.2    Ligação Peptídica e Cadeias Peptídicas. 50
2.16   TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO DOS AMINOÁCIDOS.. 50
2.16.1    Aminoácidos no Sangue. 50
2.16.2    Destino dos Aminoácidos Absorvidos pelo Trato Gastrintestinal 50
2.16.3    Transporte Activo dos Aminoácidos nas Células. 51
2.16.4    Limiar Renal para os Aminoácidos. 51
2.16.5    Armazenamento dos Aminoácidos como Proteínas nas Células. 51
2.16.6    Liberação de Aminoácidos a partir das Células como Meio de Regular a Concentração Plasmática de Aminoácidos. 52
2.16.7    Equilíbrio Reversível entre as Proteínas em Diferentes Partes do Corpo. 52
2.16.8    Limite Superior para o Armazenamento de Proteínas. 52
2.17   PAPÉIS FUNCIONAIS DAS PROTÍNAS PLASMÁ TICAS.. 52
2.17.1    Formação das Proteínas Plasmáticas. 53
2.17.2    Utilização das Proteínas Plasmáticas como Fonte de Aminoácidos para os Tecidos  53
2.17.3    Equilíbrio Reversível entre as Proteínas Plasmáticas e as Proteínas Teciduais  53
2.17.4    Aminoácidos Essenciais e Não – essenciais. 54
2.17.5    Utilização das Proteínas como fonte de Energia. 54
2.17.6    Desaminação. 55
2.17.7    Oxidação dos Aminoácidos Desaminados. 55
2.17.8    Gliconeogénese e Cetogénese. 56
2.17.9    Degradação Obrigatória de Proteínas. 56
2.17.10     Efeito da Inanição sobre a Degradação de Proteínas. 56
2.18   REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO PROTÉICO.. 57
2.18.1    Harmónio do Crescimento. 57
2.18.2    Insulina. 57
2.18.3    Glicocorticóides. 57
2.18.4    Glicocorticóides. 57
2.18.5    Estrogénio. 58
2.18.6    Tiroxina. 58
3.    CONCLUSÃO.. 59
4.    REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.. 61






Os carboidratos são compostos que, em geral, apresentam a fórmulas empírica (CH2O)n e cujos representantes mais simples são chamados açúcares, como, por exemplo, a glicose. O tipo mais simples de carboidrato é constituído pelos monossacarídeos, chamados aldoses ou cetoses, segundo o grupo funcional que apresentam: aldeído ou cetona.

A glicose é o principal carboidrato na Terra, entrando na constituição monomérica de celulose e amido. É também o único combustível utilizado por todas as células do nosso corpo. A glicose é, quantitativamente, o principal substrato oxidável para a maioria dos organismos, quase todas as células são potencialmente capazes de atender suas demandas energéticas apenas a partir deste açúcar. Apesar de a dieta humana conter pouca glicose livre, esta aparece em proporções consideráveis como amido, sacarose e lactose.

A glicólise se caracteriza como uma via metabólica utilizada por todas as células do corpo, para extrair parte da energia contida na molécula da glicose, e gerar duas moléculas de lactato.

A glicólise se constitui na etapa inicial no processo da oxidação completa de carboidratos envolvendo oxigênio molecular. Trata-se de uma rota central quase universal do catabolismo da glicose, a rota com o maior fluxo de carbono na maioria das células. A quebra glicolítica de glicose é a única fonte de energia metabólica em alguns tecidos de mamíferos e tipos celulares (hemácias, medula renal, cérebro e esperma, por exemplo).

Nos próximos tópicos, descreveremos a oxidação total da glicose, bem como seu armazenamento e mobilização na forma de glicogênio (glicogênese e glicogenólise) e sua síntese de novo para suprir o cérebro (neoglicogênese).


Os próximos capítulos irão tratar do metabolismo do organismo, isto é, dos processos químicos que tomam possível a sobrevivência das células. Todavia, este livro não pretende fornecer detalhes químicos de todas as diversas reacções celulares, visto que isso pertence à bioquímica. Na verdade, esses capítulos têm por objectivo fazer (1) revisão dos principais processos químicos da célula e (2) análise de suas implicações fisiológicas, sobretudo em relação ao modo pelo qual esses processos se enquadram no conceito global da homeostasia.


Grande parte das reacções químicas que ocorrem nas células destina-se à obtenção de energia dos alimentos para uso pelos diversos sistemas fisiológicos da célula. Por exemplo, a energia é necessária para a actividade muscular, a secreção glandular, a manutenção dos potenciais de membrana pelas fibras nervosas e musculares, a síntese de substâncias nas células, a absorção de alimentos do trato gastrintestinal e muitas outras funções.


Todos os alimentos que contêm energia - carboidratos, lipídica e proteínas - podem ser oxidados nas células, com liberação de grande quantidade de energia nesse processo. Além disso, esses mesmos alimentos podem ser queimados com oxigénio puro fora do organismo, em verdadeira fogueira, também com liberação de grande quantidade de energia. Todavia, nessa situação, a energia é liberada subitamente, toda ela na forma de calor. A energia necessária para os processos fisiológicos das células não é o calor, mas sim a energia para desencadear o movimento mecânico no caso da função muscular, concentrar solutos no caso da secreção glandular e efectuar outras funções. Para fornecer essa energia, as reacções químicas devem ser "acopladas" aos sistemas responsáveis por essas funções fisiológicas.

Esse acoplamento é efectuado por sistemas enzimáticos celulares e por sistemas de transferência de energia especiais, alguns dos quais serão explicados neste capítulo, bem como em capítulos subsequentes.

"Energia Livre." A quantidade de energia liberada pela oxidação completa de um alimento é denominada energia livre de oxidação do alimento, geralmente representada pelo símbolo G. Em geral, a energia livre é expressa em termos de calorias por mol de substância. Assim, por exemplo, a quantidade de energia livre liberada pela oxidação de 1 mol de glicose (180 gramas de glicose) é de 686.000 calorias.




O trifosfato de adenosina (ATP) é um composto químico lábil encontrado em todas as células. Sua estrutura química é apresentada na Fig.1.

Nessa fórmula, podemos ver que o ATP é uma combinação de adenina, ribose e três radicais fosfato. Os dois últimos radicais fosfato estão ligados ao restante da molécula por meio das denominadas ligações de alta energia, que estão indicadas pelo símbolo ~. A quantidade de energia livre em cada uma dessas ligações de alta energia por moi de ATP é de cerca de 7.300 calorias em condições padrão e de cerca de 12.000 calorias nas condições de temperatura e concentração dos reagentes no organismo. Por conseguinte, no corpo, a remoção de cada um dos dois últimos radicais fosfato libera cerca de 12.000 calorias de energia. Após a perda de um radical fosfato do ATP, o composto torna-se o difosfato de adenosina (ADP) e, após a perda do segundo radical fosfato, o composto passa a ser o monofosfato de adenosina (AMP). As interconversões entre ATP, ADP e AMP são as seguintes:

O ATP é encontrado em todo o citoplasma e o nucleoplasma de todas as células, e praticamente todos os mecanismos fisiolágicos que necessitam de energia para operar a obtêm directamente do ATP (ou de outro composto semelhante de alta energia, como o trifosfato de guanosina GTPJ). Por sua vez, os alimentos nas células passam por oxidação gradual, e a energia liberada é utilizada para a 'reconstituição de novo ATP, mantendo, assim, suprimento permanente dessa substância. Todas essas transferências de energia ocorrem através de reacções acopladas.

Em síntese, o ATP é um composto intermediário que tem a capacidade peculiar de participarde várias reacções açopladas - reacções com o alimento para a obtenção de energia e reacções em muitos mecanismos fisiológicos para fornecer a energia necessária à sua operação. Por essa razão, o ATP foi denominado a moeda energética do organismo, passível de ser adquirida e usada repetidamente.

O principal propósito deste capítulo é explicar como a energia dos carboidratos pode ser utilizada na formação de ATP no interior das células. Em condições normais, 90% ou mais de todos os carboidratos utilizados pelo organismo são usados com esse objectivo.

  

Figura 2: Estrutura química do trifosfato de adeÍlosina.


Já vimos que os produtos finais da digestão dos carboidratos no trato alimentar consistem, quase exclusivamente, em glicose, frutose e galactose - representando a glicose cerca de 80%, em média. Após sua absorção no trato intestinal, grande parte da frutose e quase toda a galactose são, então, rapidamente convertidas em glicose no fígado. Por conseguinte, verifica-se a presença de quantidade muito pequena de frutose e de galactose no sangue circulante. Assim, a glicose constitui a via final comum para o transporte de quase' todos os carboidratos até as células teciduais.

Figura 3: Interconversão dos três monossacarídeos principais - glicose, frutose e galactose - nas células hepáticas.

Nas células hepáticas, existem enzimas apropriadas para promover as inter-conversões entre os monossacarídeos - glicose, frutose e galactose.

Além disso, a dinâmica das reacções é tal que, quando o fígado libera os monossacarídeos de volta para o sangue, o produto final consiste, quase inteiramente, em glicose. A razão disso é que as células hepáticas contêm grandes quantidades de glicose fosfatase. Por conseguinte, a glicose-6-fosfato pode ser degradada a glicose e fosfato, de modo que a glicose pode ser transportada de volta para o sangue através da membrana dos hepatócitos.

Mais uma vez, convém frisar que, em geral, mais de 95% de todos os monossacarídeos que circulam no sangue constituem o produto final de conversão, a glicose.


Para que a glicose possa ser utilizada pelas células do corpo, ela deve ser transportada através da membrana celular para o citoplasma. Todavia, a glicose não pode difundir-se através dos poros da membrana celular, visto que o peso molecular máximo das partículas que se podem difundir facilmente é de cerca de 100, enquanto o da glicose atinge 180. Mesmo assim, a glicose passa para o interior da célula com razoável grau de liberdade, através do mecanismo de difusão facilitada.

Basicamente, eles são os seguintes. Na matriz lipídica da membrana celular, existe grande número de moléculas de proteínas transportadoras que se podem ligar à glicose. Nessa forma ligada, a glicose pode ser transportada pela molécula transportadora de um lado a outro da membrana, sendo, então, liberada. Por conseguinte, se a concentração de glicose em um dos lados da membrana for maior do que no outro, haverá maior transporte de glicose da área de maior concentração para a área de baixa concentração do que na direcção oposta.

O transporte da glicose através das membranas da maioria das células teciduais é muito diferente do que ocorre através da membrana gastrintestinal ou através do epitélio dos túbulos renais. Nesses dois últimos casos, a glicose é transportada pelo mecanismo de co-transporte activo de sódio-glicose, em que o transporte activo de sódio fornece a energia necessária para a absorção da glicose contra uma diferença de concentração. Esse mecanismo de co-transporte do sódio só funciona em certas células epiteliais especiais, que estão, especificamente, adaptadas para a absorção activa da glicose. Em todas as outras membranas celulares, a glicose só é transportada de uma área de maior concentração para outra de menor concentração por difusão facilitada, que é possível devido às propriedades especiais de ligação da proteína transportadora de glicose da membrana. Os detalhes da difusão facilitada para o transporte através das membranas celulares são apresentados no Cap.4.


A velocidade de transporte da glicose, bem como a de alguns outros monossacarídeos, é acentuadamente aumentada pela insulina. Quando o pâncreas secreta grande quantidade de insulina, a velocidade de transporte da glicose, na maioria das células, aumenta por até 10 vezes ou mais em relação à velocidade observada na ausência da secreção de insulina. Por outro lado, a quantidade de glicose passível de se difundir à excepção das células hepáticas e cerebrais, é demasiado pequena para suprir a quantidade de glicose normalmente necessária para o metabolismo energético. Por conseguinte, a velocidade de utilização dos carboidratos pela maioria das células é, na verdade, controlada pela secreção de insulina pelo pâncreas.


Imediatamente após a sua entrada na célula, a glicose combina-se com um radical fosfato, de acordo com a seguinte reacção:

Essa fosforilação é promovida, principalmente, pela enzima g licocinase no fígado e pela hexocinase na maioria das outras células.

A fosforilação da glicose é quase totalmente irreversível, excepto nas células hepáticas, nas células epiteliais tubulares renais e nas células epiteliais intestinais. Nessas células, outra enzima, a glicose-fosfatase, também está disponível, e, quando activada, pode reverter a reacção. Por conseguinte, na maioria dos tecidos do corpo, a fosforilação serve para capturar a glicose no interior da célula. Em outras palavras, devido à sua ligação, quase instantânea, com fosfato, a glicose não se difunde para fora, excepto nas células especiais, em particular as células hepáticas, que têm fosfatase.


Após ser absorvida na célula, a glicose pode ser utilizada, imediatamente, para liberar energia para a célula, ou pode ser armazenada sob forma de glicogênio, que é um grande polímero de glicose.

Todas as células do organismo têm a capacidade de armazenar, pelo menos, algum glicogênio; entretanto, algumas células podem armazená-lo em grande quantidade, sobretudo as células hepáticas, que são capazes de armazenar até 5 a 8% de seu peso de glicogênio, e as células musculares, que podem armazenar até 1 a 3% de glicogênio. As moléculas de glicogênio podem ser polimerizadas até quase todo peso molecular, e o peso molecular médio é de 5 milhões ou mais. A maior parte do glicogênio precipita na forma de grânulos sólidos. Essa conversão dos monossacarídeos em um composto precipitado de alto peso molecular (glicogênio) toma possível o armazenamento de grande quantidade de carboidratos sem modificar significativamente a pressão osmótica dos líquidos intracelulares. A presença de altas concentrações de monossacarídeos solúveis de baixo peso molecular prejudicaria as relações osmóticas entre os líquidos intracelulares e extra celular.


A glicogénese refere-se ao processo de formação do glicogênio. As reacções químicas envolvidas são apresentadas na Fig. 2. Nessa figura, pode-se constatar que a glicose-6- fosfato pode ser transformada em glicose-1-fosfato; a seguir, esta última é convertida em uridina-difosfatoglicose, que é, finalmente, convertida em glicogênio. É necessária várias enzimas específicas para que essas conversões ocorram, e qualquer monossacarídeo passível de ser convertido em glicose pode entrar nessas reações. Alguns compostos menores, incluindo ácido láctico, glicerol, ácido pirúvico e alguns aminoácidos desaminados, também podem ser convertidos em glicose, ou em compostos estreitamente relacionados, e, portanto, em glicogénio.


A glicogenólise refere-se à degradação do glicogénio armazenado na célula para a nova formação de glicose. A seguir, a glicose pode ser utilizada para fornecer energia. A glicogenólise não ocorre por reversão das mesmas reacções químicas que serviram para formar o glicogênio; na verdade, cada molécula sucessiva de glicose, em cada ramificação do polímero de glicogénio, é clivada por um processo de fosforilação, catalisado pela enzimafos forilase.

Em condições de repouso, a fosforilase encontra-se em forma inactiva, de modo que O glicogénio permanece armazenado. Quando surge a necessidade de nova formação de glicose a partir do glicogénio, a fosforilase deve ser ativada inicialmente. Esse processo pode ocorrer de diversas maneiras, incluindo duas, que são descritas a seguir.

Figura 4: Reacções químicas da glicogênese e da glicogenólise, mostrando, também, as interconversões entre a glicose do sangue e o glicogênio hepático. (A fosfatase necessária para a liberação da glicose da célula é encontrada nas células hepáticas.


Dois hormónios, a epinefrina e o glucagon, podem activar, especificamente, a fosforilase e, portanto, resultar em glicogenólise rápida. O efeito inicial de cada um desses hormônios consiste em promover a formação de AMP cíclico nas células. A seguir, essa substância desencadeia uma cascata de reacções químicas que activa a fosforilase. Esse processo é discutido de modo pormenorizado no Cáp 78.

A epinefrina é liberada pela medula supra-renal quando o sistema nervoso simpático é estimulado. Por conseguinte, uma das funções do sistema nervoso simpático consiste em aumentar a disponibilidade de glicose para o rápido metabolismo enerco. Essa função da epinefrina ocorre, principalmente, nas células hepáticas e no músculo, contribuindo, juntamente com outros efeitos da estimulação simpática, para a preparação do corpo para a acção.

O glucagon é um hormônio secretado pelas células alfa do pâncreas quando o nível de glicemia cai para valores muito baixos. Esse hormônio estimula a formação de AMP cíclico principalmente nas células hepáticas, o que, por sua vez, promove a conversão do glicogénio hepático em glicose e sua liberação para o sangue circulante, com a conseqüente elevação dos níveis da glicemia.


Como a oxidação completa de 1 molécula-grama de glicose libera 686.000 calorias de energia, e visto que são necessárias apenas 12.000 calorias para formar uma molécula-grama de ATP, ocorreria grande desperdício de energia se a glicose fosse imediatamente decomposta em água e dióxido de carbono para formar apenas uma só molécula de ATP. Felizmente, todas as células do corpo contêm enzimas especiais que permitem a clivagem gradativa da molécula de glicose, uma parte de cada vez, em numerosas etapas sucessivas, sendo a energia liberada em pequenas quantidades para formar uma molécula de ATP de cada vez, com a formação de 38 moles de ATP, ao todo, para cada mol de glicose metabolizado pelas células.

O propósito das secções subsequentes é descrever os princípios básicos dos processos pelos quais a molécula de glicose é, progressivamente, dissecada e a sua energia liberada, para formar ATP.


Sem dúvida a maneira mais importante pela qual a molécula de glicose libera energia consiste no processo da glicôlise. A seguir, os produtos finais da glicólise são oxidados para fornecer energia. A glicólise refere-se à clivagem da molécula de glicose para formar duas moléculas de ácido pirúvico. Esse processo ocorre em 10 etapas sucessivas de reacções químicas, conforme ilustrado na Fig. 4. Cada etapa é catalisada, pelo menos, por uma enzima·específica. Convém observar que a glicose é, inicialmente, convertida em frutose-1-6 difosfato e, a seguir, clivada em duas moléculas de três carbonos, o gliceraldeído-3-fosfato, sendo cada uma delas convertida em ácido pirúvico através de cinco etapas adicionais.


Apesar das várias reacções químicas na via glicolítica, apenas pequena parte da energia livre na molécula de glicose é liberada na maioria das etapas. Todavia, entre as etapas do ácido 1,3-difosfoglicérico e do ácido 3-fosfoglicérico, bem como entre as etapas do ácido fosfoenolpirúvico e do ácido pínívíco, os pacotes liberados de energia são superiores a 12.000 calorias por mol, a quantidade necessária para a formação de ATP, sendo as reacções acopladas de modo a formar ATP. Por conseguinte, para cada moI de frutose-1,6-difosfato que é clivado em ácido pirúvico, formam-se, ao todo, 4 moles de ATP.

Ainda assim, são necessários 2 moles de ATP para fosforilar a glicose original na formação de frutose-1,6-difosfato para que a glicólise possa ser iniciada. Por conseguinte, o ganho efectivo de moléculas de ATP em todo o processo glicolítico é de apenas 2 moles para cada mol de glicose utilizado. Isso corresponde a 24.000 calorias de energia transferidas para o ATP; entretanto, durante a glicólise, ocorre perda total de 56.000 calorias a partir da glicose original, de modo que a eficiência global para a formação de ATP é de apenas 43%. Os 57% restantes de energia são perdidos em forma de calor.

Figura 5: Sequência e reacções químicas responsáveis pela glicólise.


A próxima etapa na degradação da glicose é a conversão, em duas etapas, das duas moléculas de ácido pirúvico mostradas na Fig. 5. em duas moléculas de acetil-coenzima A (acetil-Co.A), de acordo com a seguinte reacção:

0
II

2CH3-C-COOH + 2CoA-SH
cido pirúvico) (Coenzima A)
0
II
2CH3-C-S-CoA + 2C02 + 4H
(Acetil-CoA)

A partir dessa reacção, pode-se verificar que ocorre a liberação de duas moléculas de dióxido de carbono e quatro átomos de hidrogênio, enquanto as porções remanescentes das duas moléculas do ácido pirúvico combinam-se com a coenzima A, derivada do ácido pantotênico, para formar duas moléculas de acetil-CoA. Nessa conversão, não há formação de ATP; entretanto, são formadas até seis moléculas de ATP quando os quatro átomos de hidrogênio liberados são posteriormente oxidados, conforme discutido adiante.


A próxima etapa na degradação da molécula de glicose é conhecida como ciclo do ácido cítrico (também denominado ciclo do ácido tricarboxilico, ou ciclo de Krebs). Trata-se de uma seqüência de reações químicas nas quais a porção acetil da acetil-CoA é degradada a dióxido de carbono e átomos de hidrogénio. Todas essas reacções ocorrem na matriz das mitocôndrias. Os átomos de hidrogénio liberados contribuem para o número desses átomos, que serão, subsequentemente, oxidados, conforme discutido adiante, liberando enorme quantidade de energia para formar ATP.

A Fig. 5 mostra as diferentes etapas das reacções químicas do ciclo do ácido cítrico. As substâncias à esquerda são adicionadas durante as reacções químicas, e os produtos das reacções são mostrados à direita.

Observe que, na parte superior da coluna, o ciclo começa com o ácido oxaloacético, ao passo que, na parte inferior da cadeia de "reacções, forma-se, mais uma vez, ácido oxaloacético. Dessa maneira, o ciclo pode prosseguir indefinidamente.

Na etapa inicial do ciclo do ácido cítrico, a acetil-CoA combina-se com o ácido oxaloacético para formar ácido cítrico. A porção coenzima A da acetil-CoA é liberada e pode ser utilizada, repetidamente, para a formação de quantidades ainda maiores de acetil-CaA, a partir do ácido pirúvico. Todavia, a porção acetil passa a constituir parte integrante da molécula do ácido cítrico. Durante as etapas sucessivas do ciclo do ácido cítrico, são adicionadas várias moléculas de água, conforme mostrado à esquerda da figura, e ocorre liberação de dióxido de carbono e de átomos de hidrogénio em várias etapas do ciclo, conforme ilustrado à direita da figura.

O resultado final de todo o ciclo do ácido cítrico é apresentado na explicação existente na parte inferior da Fig. 5, mostrando que, para cada molécula de glicose originalmente metabolizada, duas moléculas de acetil-CoA entram no ciclo do ácido cítrico, juntamente com seis moléculas de água. Essas moléculas são, então, degradadas em quatro moléculas de dióxido de carbono, 16 átomos de hidrogénio e 2 moléculas de coenzima A. Além disso, são formados dois átomos de ATP, conforme descrito a seguir.



Não há liberação de grande quantidade de energia durante o ciclo do ácido cítrico em si; em apenas uma das reacções químicas - durante a transformação do ácido cetoglutárico em ácido succínico - forma-se uma molécula de ATP. Por conseguinte, para cada molécula de glicose metabolizada, duas moléculas de acetil-CoA passam pelo ciclo do ácido cítrico, formanda cada uma delas, uma molécula de ATP; ao todo, são formadas duas moléculas de ATP.


Conforme assinalado anteriormente em vário pontos dessa discussão, ocorre liberação de átomos de hidrogénio durante diversas reacções químicas do ciclo do ácido cítrico - quatro átomos de hidrogénio durante a glicólise, quatro durante a formação de acetil-CoA, a partir do ácido pirúvico, e 16 no ciclo do ácido cítrico, o que corresponde ao total de 24 átomos de hidrogênio para cada molécula original de glicose. Entretanto, os átomos de hidrogénio não são, simplesmente, deixados soltos no líquido intracelular. Com efeito, são liberados em pacotes de dois, e, em cada caso, essa liberação é catalisada por uma enzima específica, denominada desidrogenase. Vinte dos 24 átomos de hidrogénio combinam-se, imediatamente, com a nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD+), um derivado da vitamina niacina, de acordo com a seguinte reação:

H
Subtrato + NAD+ desidrogenase
H
NADH + H+ + Sustrato

Essa reacção não ocorre sem a intermediação da desidrogenase específica, nem na ausência de NAD+, para actuar como transportador de hidrogénio. Tanto o íon hidrogénio livre quanto o hidrogénio ligado ao NAD+ entram, subsequentemente, em múltiplas reacções químicas oxidativas, que formam enormes quantidades de ATP, conforme discutido adiante.

Figura 6: Reacções químicas do ciclo do ácido cítrico, mostrando a liberação de dióxido de carbono e de certo número de átomos de hidrogénio durante o ciclo.

Os quatro átomos de hidrogénio restantes, liberados durante a degradação da glicose - durante o ciclo do ácido cítrico, entre as etapas do ácido succínico e do ácido fumárico -, combinam-se com desidrogenase específica, porém não são, subsequentemente, liberados para o NAD+. Em vez disso, passam directamente da desidrogenase para o processo oxidativo.


Voltando, novamente, às reacções químicas do ciclo do ácido cítrico, bem como às reacções envolvidas na formação de acetil-CoA a partir do ácido pinivico, verificamos que existem três etapas nas quais ocorre liberação de dióxido de carbono. Para ocasionar a liberação de dióxido de carbono, outras enzimas específicas, denominadas descarboxilases, clivam o dióxido de carbono do substrato, Por sua vez, o dióxido de carbono dissolve-se nos líquidos corporais e, a seguir, é transportado até os pulmões, por onde é eliminado do organismo (ver Cap.40).


A despeito de todas as complexidades (1) da glicólise, (2) do ciclo do ácido cítrico, (3) da desidrogenação e (4) da descarboxilação, são formadas quantidades extremamente pequenas de ATP durante todos esses processos - apenas duas moléculas de ATP na glicólise e outras duas no ciclo do ácido cítrico para cada molécula de glicose metabolizada.

Com efeito, quase 90% do ATP total formado durante o metabolismo da glicose são produzidos durante a oxidação subsequente dos átomos de hidrogénio que são liberados durante as etapas iniciais da degradação da glicose. Na verdade, a principal função de todas essas etapas iniciais consiste em tornar o hidrogénio da molécula de glicose disponível em formas passíveis de serem oxidadas.

Conforme ilustrado na Fig. 6, a oxidação do hidrogénio é efectuada por uma série de reações, catalisadas por enzimas, nas mitocôndrias que (1) clivam cada átomo de hidrogênio em um íon hidrogénio e um electrão e (2) utilizam, eventualmente, os electrões para combinar o oxigênio dissolvido dos líquidos com moléculas de água, formando íons hidroxilo. A seguir, os íons hidrogénio e hidroxilo combinam-se uns com os outros para formar água. Durante essa sequência de reacções oxidativas, verifica-se a liberação de quantidade enorme de energia para formar ATP. A formação de ATP por esse processo é denominada fasforilação oxidativa. Todo o processo ocorre nas mitocôndrias, por mecanismo altamente especializado denominado mecanismo quimiosmótico.

Mecanismo Quimiosmótico das Mitocôndrias na Formação de ATP


A primeira etapa da fosforilação oxidativa nas mitocôndrias consiste em ionizar os átomos de hidrogénio que foram removidos dos substratos alimentares. Conforme descrito anteriormente, esses átomos de hidrogénio são removidos aos pares: um deles torna-se, imediatamente, um íon hidrogénio, H+, enquanto o outro se combina com NAD+ para formar NADH. A porção superior da Fig.6 mostra, em cor, o destino subsequente do NADH e do H+. O efeito inicial consiste na liberação de outro átomo de hidrogênio do NADH para formar outro íon hidrogénio, H+; esse processo também reconstitui o NAD+, que é reutilizado repetidamente.

Os electrões que são removidos dos átomos de hidrogénio para produzir ionização entram, imediatamente, na cadeia de transporte de aceptores de electrões, que constitui parte integrante da membrana interna (membrana da crista) da mitocôndria. Os aceptores de electrões podem ser, reversivelmente, reduzidos, ou oxidados, ao captarem, ou cederem, electrões. Os membros importantes dessa cadeia de transporte de electrões incluem flavoproteína, várias proteínas contendo sulfeto de ferro, ubiquinona e citocromos B, C, C, A e A3. Cada electrão passa de um desses aceptores para o próximo, até atingir, finalmente, o citocromo A3, denominado citocromo-oxidase, em virtude de sua capacidade, ao doar dois elétrons, de reduzir o oxigénio elementar para formar oxigénio iónico, que se combina, então, com íons hidrogénio para formar água.

Assim, a Fig.6 mostra o transporte de electrões ao longo da cadeia de electrões e, a seguir, seu uso final pela citocrorno-oxidase na formação de moléculas de água. Durante o transporte desses electrões pela cadeia de transporte de electrões, ocorre liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP, conforme descrito a seguir.

Figura 7: Mecanismo quimiosmótico mitocondrial da fosforilação oxidativa para a formação de grande quantidade de ATP. Essa figura mostra a relação das etapas oxidativa e de fosforilação das membranas externa e interna da mitocôndria.



À medida que os electrões passam pela cadeia de transporte de electrões, ocorre a liberação de grande quantidade de energia. Essa energia é utilizada para bombear íons hidrogénio da matriz interna da mitocôndria para a câmara externa, entre as membranas mitocondriais interna e externa (à esquerda). Esse processo gera elevada concentração de íons hidrogénio de carga positiva nessa câmara e também cria forte potencial eléctrico negativo na matriz interna.


A etapa seguinte da fosforilação oxidativa consiste em converter o ADP em ATP. Esse processo ocorre em conjunção com grande molécula protéica, que faz protrusão através de toda a membrana rnitocondrial interna, projectando-se na matriz interna sob a forma de cabeça arredondada. Essa molécula é uma ATPase, cuja natureza física é ilustrada na Fig.6. É denominada A TP-sintetase. A elevada concentração de íons hidrogénio com carga positiva na câmara externa e a grande diferença de potencial eléctrico através da membrana interna determinam o fluxo de íons hidrogénio para o interior da matriz mitocondrial, através da substância da molécula de ATPase. Ao fazer isso, a energia derivada desse fluxo de íons hidrogénio é utilizada pela ATPase para converter o ADP em ATP através da combinação do ADP com um radical fosfato iônicolivre (Pi), adicionando, assim, outra ligação de fosfato de alta energia à molécula.

A etapa final do processo consiste na transferência do ATP do interior da mitocôndria de volta para o citoplasma. Esse processo ocorre por difusão facilitada através da membrana interna e, a seguir, por difusão simples através da membrana mitocondrial externa permeável. Por sua vez, o ADP é continuamente transferido na outra direcção para sua conversão contínua em ATP.

Para cada dois electrões que passam por toda a cadeia de transporte de electrões (representando a ionização de dois átomos de hidrogénio), são sintetizadas até três moléculas de ATP.


Neste momento, já podemos determinar o número total de moléculas de ATP que, em condições óptimas, podem ser formadas a partir da energia de uma molécula de glicose.

1.    Durante a glicólise, são formadas quatro moléculas de ATP, enquanto ocorre consumo de duas para fosforilação inicial da glicose, a fim de iniciar o processo. Isso leva a um ganho efetivo de duas moléculas de ATP.

2.    Durante cada volta do ciclo do ácido cítrico, forma-se uma molécula de ATP. Entretanto, como cada molécula de glicose é clivada em duas moléculas de ácido pirúvico, ocorrem duas voltas do ciclo para cada molécula de glicose metabolizada, com a produção final de duas moléculas a mais de ATP.

3.    Durante todo o processo de degradação da glicose, verifica-se a liberação total de 24 átomos de hidrogénio durante a glicólise e o ciclo do ácido 'cítrico. São oxidados 20 desses átomos, juntamente com o mecanismo quimiosmótico ilustrado na Fig. 6, com liberação de três moléculas de ATP para cada dois átomos de hidrogénio metabolizado. Esse processo produz 30 moléculas de ATP.

Os quatro átomos de hidrogénio restantes são liberados pela sua desidrogenase no esquema oxidativo quimiosmótico da mitocôndria, depois da primeira etapa na Fig. 6, de modo que, para esses quatro átomos de hidrogénio são, habitualmente, liberadas duas moléculas de ATP para cada dois átomos de hidrogénio oxidados, produzindo um total de mais quatro moléculas de ATP.

Somando todas essas moléculas de ATP formadas, obtemos o número máximo de 38 moléculas de ATP, formadas para cada molécula de glicose degradada a dióxido de carbono e água. Por conseguinte, podem ser armazenadas 456.000 calorias de energia sob forma de ATP, enquanto são liberadas 686.000 calorias durante a oxidação completa de cada molécula-grama de glicose. Isso representa eficácia global máxima de transferência de energia de 66%. Os 34% restantes da energia transformam-se em calor e, portanto, não podem ser utilizados pelas células para desempenhar funções específicas.

Controle da Liberação de Energia a partir do Glicogénio Armazenado Quando o Organismo Necessita de Energia Adicional: Efeito das Concentrações de ATP e de ADP na Célula para o Controle da Velocidade da Glicólise

A liberação contínua de energia pela glicose quando não há necessidade de energia para as células seria um processo extremamente desperdiçador. Na verdade, a glicólise e a oxidação subsequente dosátomos de hidrogénio são controladas continuamente, de acordo com as necessidades de ATP das células. Esse controlo é efectuado por meio de múltiplos mecanismos de controlo de feedback nos sistemas químicos. Entre os mais importantes desses mecanismos destacam-se os efeitos das concentrações celulares de ADP e ATP no controle da velocidade das reacções químicas na sequência do metabolismo energético.

Uma maneira importante pela qual o ATP ajuda a controlar o metabolismo energético consiste em provoca inibição da enzima fosfofrutocinase. Como essa enzima promove a formação de frutose-1,6-difosfato, que é uma das etapas iniciais da série de reacções glicoliticas, o efeito final do excesso de ATP celular é, portanto, reduzir a velocidade ou, até mesmo, interromper a glicólise, o que, por sua vez, interrompe a maior parte do metabolismo dos carboidratos. Por outro lado, o ADP (bem como o AMP) produz alteração oposta nessa enzima, aumentando acentuadamente sua actividade. Por conseguinte, toda vez que o ATP for utilizado pelos tecidos para energizar uma fracção importante de quase todas as reacções químicas intracelulares, isso reduz a inibição da enzima fosfofrutocinase pelo ATP e, ao mesmo tempo, aumenta sua actividade em consequência da formação de ADP em excesso. Como resultado, o processo glicolítico é desencadeado. Em pouco tempo, ocorre reposição da reserva celular total de ATP.

Outro ponto de controlo é o íon citrato, formado no ciclo do ácido cítrico. A presença desse íon em excesso também inibe fortemente a fosfofrutocinase, impedindo, assim, que o processo glicolítico prossiga e supere a capacidade do ciclo do ácido cítrico de utilizar o ácido pinivico formado durante a glicólise.

Um terceiro mecanismo pelo qual o sistema de ATP-ADP-AMP controla o metabolismo dos carboidratos, bem como a liberação de energia das gorduras e das proteínas, é o seguinte: retomando às várias reacções químicas para a liberação de energia, podemos verificar que, se todo o ADP da célula já tiver sido convertido em ATP, simplesmente não pode ocorrer formação adicional de ATP. Por conseguinte, toda a sequência para o uso dos alimentos - glicose, lipídios e proteínas - na formação de ATP é interrompida. A seguir, quando o ATP é utilizado para energizar as diferentes funções fisiológicas na célula, o ADP e o AMP resultantes, recém-formados, activam novamente os processos energéticos, de modo que tanto o ADP quanto o AMP retomam quase instantaneamente ao estado de ATP. Dessa maneira, o organismo mantém, automaticamente, durante todo o tempo, reserva essencialmente completa de ATP, excepto durante a actividade celular extrema, como a que pode ocorrer durante o exercício físico intenso.


Por vezes, o oxigénio deixa de ser disponível ou toma-se insuficiente, impedindo, assim, a ocorrência da fosforilação oxidativa. Contudo, mesmo nessas condições, pequena quantidade de energia ainda pode ser liberada pelas células através da degradação de carboidratos pela glicólise, uma vez que as reacções químicas na degradação glicolitica da glicose a ácido pirúvico não necessitam de oxigénio. Esse processo desperdiça quantidade enorme de glicose, visto que são utilizadas apenas 24.000 calorias de energia para formar ATP para cada molécula de glicose metabolizada, o que representa pouco mais de 3% da energia total da molécula de glicose. Entretanto, essa liberação de energia glicolitica para as células, que é denominada energia anaeróbica, pode constituir medida capaz de salvar a vida durante alguns minutos, quando o oxigénio não está disponível.


A lei da acção das massas estabelece que, à medida que os produtos finais de uma reacção química acumulam-se no meio reagente, a velocidade da reacção aproxima-se de zero. Os dois produtos finais das reacções glicolíticas (ver Fig. 4) são (1) o ácido pirúvico e (2) átomos de hidrogénio combinados com NAD+ para formar NADH e H+. O acúmulo de cada um desses produtos, ou de ambos, interromperia o processo glicolítico e impediria a formação subseqüente de ATP. Quando suas quantidades começam a ficar excessivas, esses dois produtos finais reagem entre si, para formar ácido láctico, de acordo com a seguinte equação:

O
II
CH3-C-COOH + NADH + H+
(Ácido pirúvico)

OH
 I
CH3 -C-COOH + NAD+
 I
H
(Ácido láctico)

Por conseguinte, em condições anaeróbicas, a maior parte do ácido pirúvico é convertida em ácido láctico, que passa por rápida difusão das células para o líquido extra-celular e, até mesmo, para o líquido intracelular de outras células menos activas. Por conseguinte, o ácido láctico representa um tipo de "escoadouro", no qual os produtos finais da glicólise podem desaparecer, permitindo, assim, que a glicólise prossiga por mais tempo do que normalmente seria possível. Com efeito, a glicólise só poderia continuar por alguns segundos se não ocorresse essa conversão. Na verdade, ela pode prosseguir por vários minutos, fornecendo ao organismo quantidades consideráveis de ATP, mesmo na ausência de oxigénio respiratório.


Quando o indivíduo começa, novamente, a respirar oxigénio depois de um período de metabolismo anaeróbico, o ácido láctico é rapidamente convertido em ácido pirúvico e NADH mais H+. Grandes porções são, imediatamente, oxidadas para formar quantidade abundante de ATP. A seguir, esse excesso de ATP faz com que três quartos do ácido pirúvico remanescente sejam reconvertidos em glicose.

Por conseguinte, a grande quantidade de ácido láctico que se forma durante a glicólise anaeróbica não se perde no organismo, visto que, quando o oxigénio, novamente, se toma disponível, o ácido láctico pode ser reconvertido em glicose ou utilizado directamente para energia. Sem dúvida, a maior parte dessa reconversão ocorre no fígado, embora pequena quantidade também possa ocorrer em outros tecidos.


O músculo cardíaco tem a capacidade particular de converter o ácido láctico em ácido pirúvico, utilizando-o para obter energia. Isso ocorre, em grande parte, durante o exercício físico vigoroso, em que são liberadas grandes quantidades de ácido láctico no sangue a partir dos músculos esqueléticos; a seguir, esse ácido láctico é consumido como fonte adicional de energia pelo coração.


Embora, em quase todos os músculos do corpo, praticamente todos os carboidratos utilizados para energia sejam degradados a ácido pirúvico pela glicólise e, a seguir, oxidados, a via glicolítica não representa a única maneira pela qual a glicose pode ser degradada e utilizada para suprimento de energia. Um segundo mecanismo importante para a degradação e a oxidação da glicose é denominado via da pentose-fosfato (ou via do fosfogliconato), que é responsável por até 30% da degradação da glicose no fígado e por valor ainda maior nas células adiposas. Trata-se de uma via de suma importância, visto que"pode fornecer energia independentemente de todas as enzimas do ciclo do ácido cítrico, constituindo, portanto, via alternativa para o metabolismo energético quando ocorrem certas anormalidades enzimáticas nas células. Além disso,tem a capacidade especial de fornecer energia aos múltiplos sistemas de síntese celular, como veremos adiante.


A Fig. 7 mostra a maioria das reacções químicas básicas da via da pentose-fosfato. Demonstra que a glicose, durante várias etapas de conversão, libera uma molécula de dióxido de carbono e quatro átomos de hidrogénio, com a consequente formação de um açúcar de cinco carbonos, a D-ribulose. Por sua vez, esse açúcar pode transformar-se, progressivamente, em vários outros açúcares de cinco, quatro, sete e três carbonos. Por fim, diversas combinações desses açúcares podem levar a nova síntese de glicose. Entretanto, apenas cinco moléculas de glicose são novamente sintetizadas para cada seis moléculas de glicose que inicialmente entram nessas reacções. Em outras palavras, a via da pentose-fosfato é um processo cíclico, em que uma molécula de glicose é metabolizada para cada volta do ciclo. Por conseguinte, através das voltas repetidas do ciclo, toda a glicose pode acabar sendo convertida em dióxido de carbono e em hidrogénio; por sua vez, o hidrogénio pode entrar na via de fosforilação oxidativa para a formação de ATP ou, com mais frequência, ser utilizado para a síntese de gordura ou de outras substâncias, conforme descrito adiante.


O hidrogénio liberado durante o ciclo da pentose-fosfato não se combina com NAD+, como ocorre na via glicolítica, mas com o fosfato de nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NADP+), que é quase idêntico ao NAD+, à excepção de um radical fosfato adicional (P). Essa diferença é extremamente significativa, visto que apenas o hidrogénio ligado ao NADP+ sob a forma de NADPH pode ser utilizado para a síntese de lipídicos a partir dos carboidratos, bem como para a síntese de algumas outras substâncias. Quando a via glicolítica para a utilização de glicose toma-se lenta devido à inactividade celular, a via da pentose-fosfato permanece operante (principalmente no fígado) para degradar qualquer excesso de glicose transportada para o interior das células. O NADPH toma-se abundante para ajudar a conversão da acetil- CoA, também derivada da glicose, em ácidos graxos de cadeia longa. Trata-se de outro meio pelo qual a energia armazenada na molécula de glicose é utilizada, além da formação de ATP - nesse caso, para a formação e o armazenamento de gordura no corpo.

Figura 8: Via da pentose-fosfato para o metabolismo da glicose.


Quando não há necessidade imediata de glicose para energia, a glicose adicional que penetra continuamente nas células é armazenada sob a forma de glicogénio, ou convertida em gordura. A glicose é, de preferência, armazenada como glicogénio até que as células tenham armazenado o máximo possível de glicogénio - a quantidade suficiente para suprir as necessidades energéticas do organismo durante apenas 12 a 24 horas. Quando as células de armazenamento de glicogénio (principalmente as células hepáticas e musculares) aproximam-se do nível de saturação do glicogénio, a glicose adicional é convertida em gordura no fígado e nas células adiposas, e armazenada como gordura nas células adiposas.



Quando as reservas de carboidratos do organismo diminuem abaixo do normal, pode haver formação de quantidade moderada de glicose a partir de aminoácidos e do glicerol da gordura. Esse processo é denominado gliconeogénese.

Cerca de 60% dos aminoácidos nas proteínas corporais podem ser facilmente convertidos em carboidratos; os 40% restantes têm configurações químicas que dificultam, ou impossibilitam, esse processo. Cada aminoácido é convertido em glicose por um processo químico ligeiramente diferente. Por exemplo, a alanina pode ser convertida directamente em ácido pirúvico simplesmente por desaminação; a seguir, o ácido pirúvico é convertido em glicose, ou em glicogénio armazenado. Vários dos aminoácidos mais complicados podem ser convertidos em diferentes açúcares que contêm três, quatro, cinco ou sete átomos de carbono; a seguir, eles podem entrar na via do fosfogliconato e, eventualmente, formar glicose. Por conseguinte, através do processo de desarninação e de várias inter-conversões simples, muitos dos aminoácidos podem ser transformados em glicose. Inter-conversões semelhantes podem transformar o glicerol em glicose, ou em glicogénio.


A diminuição dos carboidratos nas células e a redução do nível da glicemia constituem estímulos básicos que aumentam a gliconeogénese. A diminuição dos carboidratos pode provocar, directamente, a reversão de muitas das reacções da glicose e da via do fosfogliconato, permitindo assim a conversão de aminoácidos desaminados e de glicerol em carboidratos. Além disso, o harmónio cortisol é particularmente importante nessa regulação, como veremos adiante.


Quando as células não, dispõem de quantidades normais de carboidratos, a adeno-hipófise, por razões que ainda não estão totalmente esclarecidas, começa a secretar quantidade aumentada do harmónio corticotropina. Esse harmónio estimula o córtex supra-renal a produzir grande quantidade de harmónios glicocorticóides, particularmente o cortisol. Por sua vez, o cortisol mobiliza proteínas de, praticamente, todas as células do corpo, tomando-as disponíveis, sob a forma de aminoácidos, nos líquidos corporais. Elevada proporção desses aminoácidos passa por desaminação imediata no fígado, fornecendo substratos ideais para a conversão em glicose. Por conseguinte, um dos meios mais importantes pelos quais a gliconeogénese é promovida é através da liberação de glicocorticóides pelo córtex-supra-renal.


A concentração normal de glicose no sangue de indivíduo que ainda não se alimentou durante 3 a 4 horas é de cerca de 90 mg/dl. Depois de uma refeição contendo grande quantidade de carboidratos, a glicernia rara- mente ultrapassa 140 mg/dl, a não ser que o indivíduo tenha diabete melito.

A regulação do nível de glicemia está intimamente relacionada aos harmónios pancreáticos insulina ou glucagon; que trata das funções desses harmónios.


Diversos compostos químicos nos alimentos e no organismo são classificados como lipídios. Incluem (1) as gorduras neutras, também conhecidas como triglicerídeos; (2) os fosfolipídios; (3) o colesterol; e (4) algumas outras substâncias de menor importância. Do ponto de vista químico, os componentes lipídicos básicos dos triglicerídeos e dos fosfolipídios são os ácidos graxos, que consistem, simplesmente, em ácidos orgânicos hidrocarbonados de cadeia longa. Um ácido graxo típico, o ácido palmítico, tem a seguinte fórmula:

CH3(CH2)14COOH

Apesar de o colesterol não conter ácido graxo, seu núcleo esterol é sintetizado a partir de porções de moléculas de ácidos graxos, conferindo-lhe, assim, muito das propriedades físicas e químicas de outras substâncias lipídicas.

Os triglicerídeos são utilizados no organismo principalmente para fornecer energia aos diferentes processos metabólicos; essa função é, quase igualmente, compartilhada com os carboidratos. Entretanto, alguns lipídios, sobretudo o colesterol, os fosfolipídios e pequenas quantidades de triglicerídeos, são utilizados em todo o organismo para formar as membranas de todas as células e para desempenhar todas as funções celulares.


Como a maior parte deste capítulo trata da utilização dos triglicerídeos para a obtenção de energia, é necessário compreender a seguinte estrutura típica da molécula de triglicerídeo.

Observe que três moléculas de ácido graxo de cadeia longa estão ligadas à molécula de glicerol. No organismo humano, os três ácidos graxos mais comummente encontrados nos triglicerídeos são: (1) o ácido esteárico (ilustrado no exemplo da tristearina), que tem cadeia de 18 carbonos totalmente saturada com átomos de hidrogénio; (2) o ácido oléico, que também tem cadeia de 18 carbonos, porém com dupla ligação na metade da cadeia; e (3) o ácido palmítico, com cadeia de 16 átomos de carbono totalmente saturada.



Quase todas as gorduras da dieta, com principal excepção de alguns ácidos graxos de cadeia curta, são absorvi das do intestino para a linfa. Durante a digestão, os triglicerídeos são, em sua maioria, desdobrados em monoglicerídeos e ácidos graxos. A seguir, ao passarem pelas células epiteliais do intestino, os monoglicerídeos e os ácidos graxos são ressintetizados em novas moléculas de triglicerídeos, que penetram na linfa sob a forma de diminutas gotícuIas dispersas, denominadas quilomicrons, cujo diâmetro é de 0,08 a 0,6 mícrones. Ocorre adsorção de pequena quantidade da proteína apoproteína B sobre a superfície externa dos quilomícrons. Em consequência, as demais moléculas de proteína projetam-se para a água circundante, o que aumenta a estabilidade de suspensão dos quilomícrons na linfa e impede sua aderência às paredes dos vasos linfáticos.

Além disso, o colesterol e os fosfolipídios absorvidos pelo trato gastrintestinal penetram, em sua maioria, nos quilomícrons. Por conseguinte, apesar de serem compostos, principalmente de triglicerídeos, os quilomícrons também contêm cerca de 9% de fosfolipídios, 3% de colesterol e 1% de apoproteína B. Os quilomícrons são, então, transportados pelo dueto torácico e desaguam no sangue venoso circulante, na junção das veias jugular e subclávia.


Cerca de I hora após refeição contendo grande quantidade de gordura, a concentração plasmática dos quilomícrons pode atingir valores de 1 a 2% do plasma total; devido ao grande tamanho desses quilomícrons, o plasma adquire aspecto turvo e, algumas vezes, amarelado. Entretanto, os quilomícrons têm meia-vida de menos de 1hora, de modo que o plasma readquire sua transparência em poucas horas. A gordura dos quilomícrons é removida, principalmente, da seguinte maneira.


Os quilomícrons são, em sua maior parte, removidos do sangue circulante à medida que passam pelos capilares do tecido adiposo e/uo tio fígado. Tanto o tecido adiposo quanto o fígado contêm grande quantidade da enzima denominada lipoproteína lipase. Essa enzima é, particularmente, activa no endotélio capilar, onde hidrolisa os triglicerídeos dos quilomícrons quando entram em contacto com a parede endotelial, com a consequente liberação de ácidos graxos e glicerol. Os ácidos graxos, por serem altamente miscíveis com as membranas celulares, difundem-se, imediatamente, para as células do tecido adiposo e para as células hepáticas. Uma vez no interior dessas células, os ácidos graxos são ressintetizados em triglicerídeos, e o novo glicerol é obtido dos processos metabólicos das células de armazenamento, conforme discutido adiante, neste capítulo. A lipase também causa hidrólise dos fosfolipídios, liberando ácidos graxos que são armazenados nas células pelo mesmo mecanismo.


Para que a gordura que foi armazenada no tecido adiposo seja utilizada em outras partes do corpo, ela deve ser, inicialmente, transportada do tecido adiposo para outros tecidos. Esse transporte é efectuado, principalmente, sob a forma de ácidos graxos livres, produzidos por hidrólise dos triglicerídeos em ácidos graxos e glicerol. Pelo menos duas classes de estímulos desempenham papéis importantes na promoção dessa hidrólise. Em primeiro lugar, quando a disponibilidade de glicose para a célula adiposa fica muito baixa, um de seus produtos de degradação, o a-glicerofosfato, também cai para níveis muitos baixos.

Como essa substância é necessária para manter o glicerol dos triglicerídeos, o resultado consiste em hidrólise dos triglicerídeos. Em segundo lugar, uma lipase celular sensível a harmónio, que pode ser activada por diversos harmónios das glândulas endócrinas, promove também a rápida hidrólise dos triglicerídeos. Esse processo é discutido adiante, neste capítulo.

Ao deixarem as células adiposas, os ácidos graxos têm forte ionização no plasma, e a porção iónica combina-se imediatamente com moléculas de albumina das proteínas plasmáticas. O ácido graxo ligado dessa maneira é denominado ácido graxo livre ou ácido graxo não-esterificado, para distingui-lo de outros ácidos graxos que ocorrem no plasma na forma de (1) ésteres de glicerol, (2) colesterol ou (3) outras substâncias.

A concentração plasmática de ácidos graxos livres em condições de repouso é de cerca de 15 mg/dl, o que corresponde a um total de apenas
0,45 grama de ácidos graxos em todo o sistema circulatório. Mesmo assim, é surpreendente que essa pequena quantidade seja responsável por quase todo o transporte dos ácidos graxos de determinada parte do corpo para outra, pelas seguintes razões:

1. Apesar da diminuta quantidade de ácidos graxos livres no sangue, sua velocidade de "renovação" é extremamente rápida; metade dos ácidos graxos plasmâticos é substituída por novos ácidos graxos a cada 2 a 3 minutos. Pode-se calcular que, com essa velocidade, quase todas as necessidades energéticas normais do organismo podem ser supridas pela oxidação dos ácidos graxos livres transportados, sem que haja qualquer utilização de carboidratos, ou de proteínas, para a obtenção de energia.

2. Todas as condições capazes de aumentar a velocidade de utilização das gorduras para a energia celular também elevam a concentração de ácidos graxos livres no sangue; com efeito, essa concentração aumenta, por vezes, até cinco a oito vezes. Esse aumento é observado, particularmente, na inanição e na diabete, em que o indivíduo obtém pouca ou até mesmo nenhuma energia metabólica dos carboidratos.

Em condições normais, apenas cerca de 3 moléculas de ácido graxo combinam-se com cada molécula de albumina; entretanto, até 30 moléculas de ácidos graxos podem combinar-se com uma mesma molécula de albumina, quando a necessidade de transporte de ácidos graxos se torna extrema. Isso mostra até que ponto o transporte dos lipídios podem variar em condições de diferentes necessidades fisiológicas.


No estado pós-absortivo, após remoção de todos os quilornícrons do sangue, mais de 95% de todos os lipídios no plasma encontram-se na forma de lipoproteínas. As lipoproteínas são pequenas partículas muito menores do que os quilornícrons, porém com composição qualitativamente semelhante, contendo triglicerideos, colesterol, fosfoliptdios e proteínas. A concentração total de lipoproteínas no plasma é, em média, de 700 mg por 100 ml de plasma - isto é, 700 mg/dl. Esse valor pode ser subdividido nos seguintes constituintes individuais das lipoproteínas:


Além dos quilornícrons, que são, eles próprios, lipoproteínas muito grandes, existem quatro classes principais de lipoproteínas, classificadas de acordo com suas densidades, medidas por ultra-centrifugação: (1) lipoproteínas de densidade muito baixa, que contêm altas concentrações de triglicerídeos e concentrações moderadas de colesterol e de fosfolipídios; (2) lipoproteínas de densidade intermediária, que são lipoproteínas de densidade muito baixa, das quais foi removida parte dos triglicerídeos, com o conseqüente aumentam das concentrações de colesterol e de fosfolipídios; (3) lipoproteinas de densidade baixa, que derivam de lipoproteínas de densidade intermediária após remoção de quase todos os triglicerídeos, deixando concentrações particularmente elevadas de colesterol e concentrações moderadamente altas de fosfolipídios; e (4) lipoproteínas de alta densidade, que contêm altas concentrações de proteínas, de cerca de 50%, com concentrações menores de colesterol e de fosfolipídios.


Quase todas as lipoproteínas são formadas no fígado, onde ocorre, também, a síntese da maior parte do colesterol, dos fosfolipídios e dos triglicerídeos plasmáticos. Além disso, são sintetizadas pequenas quantidades de lipoproteínas de alta densidade, no epitélio intestinal, durante a absorção de ácidos graxos pelo intestino.

A principal função das lipoproteínas consiste em transportar seus componentes lipídicos no sangue. As lipoproteínas de densidade muito baixa transportam triglicerídeos sintetizados no fígado principalmente para o tecido adiposo, enquanto as outras lipoproteínas são especialmente importantes nas diferentes etapas do transporte de fosfolipídios e do colesterol do fígado para os tecidos periféricos, ou da periferia para o fígado. Mais adiante, neste capítulo, consideraremos de modo mais detalhado certos problemas especiais do transporte de colesterol em relação à doença conhecida como aterosclerose.



A gordura é armazenada em grande quantidade em dois tecidos principais do corpo: o tecido adiposo e o figado. O tecido adiposo é, habitualmente, denominado depósito de gordura ou, simplesmente, gordura tecidual.

A principal função do tecido adiposo consiste em armazenar os triglicerídeos até que se tomem necessários para o suprimento de energia em outras partes do corpo. Outra função consiste em proporcionar isolamento térmico ao organismo.


As células do tecido adiposo são fibroblastos modificados que têm a capacidade de armazenar triglicerídeos quase puros, em quantidades que correspondem a até 80 a 95% de seu volume. Em geral, os triglicerídeos no interior das células adiposas estão na forma líquida. Quando os tecidos ficam expostos ao frio por período de tempo prolongado, as cadeiasede ácidos graxos dos triglicerídeos celulares, no decorrer de algumas semanas, ficam mais curtas, ou menos saturadas, para diminuir o seu ponto de fusão, permitindo, assim, que a gordura permaneça no estado líquido. Esse aspecto é particularmente importante, visto que apenas a gordura líquida pode ser hidrolisada e transportada para fora das células.

As células adiposas podem sintetizar quantidade muito pequena de ácidos graxos e de triglicerídeos a partir dos carboidratos. Essa função suplementa a síntese de gordura no fígado, conforme discutido adiante, neste capítulo.


Conforme assinalado antes, verifica-se a presença de grande quantidade de lipases no tecido adiposo. Algumas dessas enzimas catalisam a deposição de triglicerídeos dos quilornícrons e das lipoproteínas. Outras, quando activadas por determinados hormônios, produzem a clivagem dos triglicerídeos das células adiposas, com liberação de ácidos graxos livres. Devido às rápidas trocas dos ácidos graxos, os triglicerídeos nas células adiposas são renovados, aproximadamente, uma vez a cada 2 ou 3 semanas, o que significa que a gordura armazenada nos tecidos hoje não é a mesma que foi depositada no mês passado, dando ênfase, portanto, ao estado dinâmico da gordura armazenada.


As principais funções do fígado no metabolismo dos lipídios consistem em (1) degradar os ácidos graxos em compostos pequenos, passíveis de serem utilizados como fonte de energia; (2) sintetizar triglicerídeos, principalmente a partir dos carboidratos e, em menor grau, a partir das proteínas; e (3) sintetizar outros lipídios a partir dos ácidos graxos, particularmente colesterol e fosfolipídios.

Surge grande quantidade de triglicerídeos no fígado (1) durante os estágios iniciais de inanição, (2) na presença de diabete melito e (3) em qualquer condição em que as gorduras, em lugar dos carboidratos, estão sendo utilizadas como fonte de energia. Nessas situações, são mobilizadas grandes quantidades de triglicerídeos do tecido adiposo; esses triglicerídeos são transportados na forma de ácidos graxos livres no sangue e, a seguir, redepositados sob a forma de triglicerídeos no fígado, onde começam as etapas iniciais de grande parte da degradação das gorduras. Por conseguinte, em condições fisiológicas normais, a quantidade total de triglicerídeos no fígado é determinada, em grande parte, pela velocidade global de utilização dos lipídios como fonte de energia.

As células hepáticas, além de triglicerídeos, contêm também grande quantidade de fosfolipídios e de colesterol, que são, continuamente, sintetizados pelo fígado. Além disso, as células hepáticas são muito mais capazes do que outros tecidos de dessaturar os ácidos graxos, de modo que os triglicerídeos hepáticos, normalmente, são muito mais insaturados do que os do tecido adiposo. Essa capacidade do fígado de dessaturar os ácidos graxos é funcionalmente importante para todos os tecidos do corpo, visto que muitos membros estruturais de todas as células contêm quantidade razoável de gordura insaturada, sendo o fígado sua principal fonte. Essa dessaturação é catalisada por uma desidrogenase nas células hepáticas.


Cerca de 40% das calorias na dieta americana normal provêm de gorduras, o que quase corresponde às calorias derivadas dos carboidratos. Por conseguinte, a utilização das gorduras pelo organismo como fonte de energia é tão importante quanto a dos carboidratos. Além disso, muitos dos carboidratos ingeridos a cada refeição são convertidos em triglicerídeos, armazenados e, posteriormente, utilizados na forma de ácidos graxos liberados dos triglicerídeos como fonte de energia.


A primeira etapa na utilização dos triglicerídeos para a obtenção de energia consiste na sua hidrólise a ácidos graxos e glicerol. A seguir, tanto os ácidos graxos quanto o glicerol são transportados no sangue até os tecidos activos, onde são oxidados para produzir energia. Quase todas as células, à exceção, em certo grau, do tecido cerebral, podem utilizar os ácidos graxos, em lugar da glicose, para a obtenção de energia.

Ao entrar no tecido ativo, o glicerol é imediatamente convertido, por enzimas intracelulares, em glicerol-3-fosfato, que entra na via glicolítica de degradação da glicose, sendo utilizado, dessa maneira, para a produção de energia. Todavia, para que possam ser utilizados como fonte de energia, os ácidos graxos precisam ser processados conforme descrito a seguir.


A degradação e a oxidação dos ácidos graxos só ocorrem nas mitocôndrias, Por conseguinte, a primeira etapa na utilização dos ácidos graxos consiste em seu transporte até as rnitocôndrias. Trata-se de processo mediado por transportador, que utiliza a carnitina como transportador. Uma vez no interior das mitocôndrias, o ácido graxo separa-se da carnitina e passa pordegradação e oxidação.


A molécula de ácido graxo passa por degradação nas mitocôndrias através da liberação progressiva de fragmentos de dois carbonos, na forma de acetil-coenzima A (acetil-CoA). Esse processo, é denominado processo de beta-oxidação para a degradação dos ácidos graxos.

Para entender as etapas essenciais do processo de beta-oxidação, observe que, na Equação 1, a primeira etapa consiste na combinação da molécula de ácido graxo com a coenzima A (CoA), para formar acetil-(CoA) de ácido graxo.

A seguir, nas Equações 2,3 e 4, o carbono beta (o segundo carbono a partir da direita) da acetil-CoA de ácido graxo liga-se a uma molécula de oxigénio - isto é, ocorre oxidação do carbono beta.

A seguir, na Equação 5, a porção de dois carbonos da molécula à direita é clivada, para liberar acetil-CoA no líquido celular. Ao mesmo tempo, outra molécula de coenzima A (CoA) liga-se à extremidade da porção remanescente da molécula de ácido graxo, formando nova molécula de acetil-CoA de ácido graxo; todavia, dessa vez, a molécula tem dois átomos de carbono a menos do que antes, devido à perda do primeiro acetil-CoA de sua extremidade terminal.

A seguir, a acetil-CoA de ácido graxo mais curta entra na Equação 2 e progride através das Equações 3, 4 e 5 até liberar outra molécula de acetil-CoA, reduzindo, assim, a molécula original de ácido graxo através da eliminação de outros dois carbonos.


Além das moléculas de acetil-CoA liberadas, quatro átomos de hidrogénio também são liberados, ao mesmo tempo, da molécula de ácido graxo, totalmente separada da acetil-CoA.


As moléculas de acetil-CoA formadas pela beta-oxidação de ácidos graxos nas mitocôndrias entram imediatamente no ciclo do ácido cítrico, combinando-se, inicialmente, com ácido oxaloacético para formar ácido cítrico, que é, então, degradado em dióxido de carbono e em átomos de hidrogénio.

Subsequentemente, o hidrogénio é oxidado pelo sistema oxidativo quimiosmótico das mitocóndrias. A reacção final do ciclo do ácido cítrico para cada molécula de acetil-CoA é a seguinte:

CH3COCo-A + Ácido oxaloacético + 3H20 + ADP
Ciclo do ácido oxaloacético

2C02 + 8H + HCo-A + ATP + Ácido oxaloacético

Por conseguinte, após a degradação inicial dos ácidos graxos a acetil-CoA, sua degradação final é, precisamente, a mesma que a da acetil-CoA formada a partir do ácido pirúvico durante o metabolismo da glicose. Os átomos adicionais de hidrogénio também são oxidados pelo mesmo sistema oxidativo quimiosmótico das mitocóndrias que é utilizado na oxidação dos carboidratos, com a liberação de grande quantidade de ATP.


Na Fig. 9, observe que os quatro átomos de hidrogénio liberados, toda vez que uma molécula de acetil-CoA é clivada da cadeia de ácido graxo, são liberados sob a forma de FADH2, NADH e H+. Por conseguinte, para cada molécula do ácido graxo esteárico clivada para formar nove moléculas de acetil-CoA, são removidos 32 átomos adicionais de hidrogénio. Além disso, para cada uma das nove moléculas de acetil-CoA subsequentemente degradadas pelo ciclo do ácido cítrico, são removidos mais oito átomos de hidrogénio, perfazendo o total de 72 hidrogénios adicionais. Esses átomos, somados aos 32 átomos de hidrogénio, perfazem o total de 104 átomos de hidrogénio, liberados na degradação de cada molécula de ácido esteárico. Desse total, 34 são removidos, a partir da degradação do ácido graxo, por flavoproteínas, enquanto 70 são removidos pela nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+), sob a forma de NADH e de H+. Esses dois grupos de átomos de hidrogénio são oxidados nas mitocóndrias, todavia, eles entram no sistema oxidativo em diferentes pontos, de modo que ocorre síntese de uma molécula de ATP para cada um dos 34 hidrogénios de flavoproteína, enquanto ocorre síntese de 1,5 molécula de ATP para cada um dos 70 hidrogênios do NADH e do H+. Ao todo, são formadas 34 mais 105, ou um total de 139 molécula Ias de ATP, pela oxidação do hidrogénio derivado de cada molécula de ácido esteárico. Outras 9 moléculas de ATP são formadas no próprio ciclo do ácido cítrico (distintas do ATP liberado por oxidação do hidrogénio), uma para cada uma das 9 moléculas de acetil-CoA metabolizadas. Por conseguinte, formam-se, ao todo, 148 moléculas de ATP durante a oxidação completa de uma molécula de ácido esteárico. Entretanto, são consumidas duas ligações de alta energia na combinação inicial da coenzima A com a molécula de ácido esteárico, resultando em ganho efectivo de 146 moléculas de ATP.

Figura 9: Beta-oxidação dos ácidos graxos, produzindo acetil-coenzima A.



Grande parte da degradação inicial dos ácidos graxos ocorre no fígado, particularmente quando quantidades excessivas de lipídios estão sendo utilizadas para a obtenção de energia. Todavia, o fígado só utiliza pequena proporção dos ácidos graxos para seus próprios processos metabólicos intrínsecos. Com efeito, quando as cadeias de ácidos graxos são clivadas em acetil-CoA, duas moléculas de acetil-CoA condensam-se para formar uma molécula de ácido acetoacético que, a seguir, é transportada no sangue para outras células do organismo, onde é utilizada para a produção de energia. Os processos químicos envolvidos são os seguintes:

2CH3COCo-A + H20 Células hepáticas
Acetil-CoA


Parte do ácido acetoacético também é convertida em ácido f3-hidroxibutírico, enquanto diminutas quantidades são convertidas em acetona, de acordo com as seguintes reacções:

CH3COCH2COOH + 2HCo-A
Ácido acetoacético

O ácido acetoacético, O ácido j3-hidroxibutírico e a acetona têm difusão livre através das membranas das células hepáticas e são transportados pelo sangue circulante até os tecidos periféricos. Nesses tecidos, difundem-se, novamente, para as células, onde ocorrem reações inversas, com a formação de moléculas de acetil-CoA. Estas, por sua vez, entram no ciclo do ácido cítrico e são oxidadas para a produção de energia, conforme explicado anteriormente.

Em condições normais, o ácido acetoacético e o ácido p-hidroxibutírico que entram na corrente sangüínea são transportados tão rapidamente para os tecidos, que suas concentrações plasmáticas combinadas, raramente, se elevam acima de 3 mg/dl. Ainda assim, a despeito dessa pequena concentração no sangue, na verdade são transportadas grandes quantidades, como ocorre com o transporte de ácidos graxos livres.
O rápido transporte de ambas as substâncias resulta de sua alta solubilidade das membranas das células-alvo, permitindo sua difusão quase instantânea para as células.


Por vezes, as concentrações de ácido acetoacético, de ácido j3-hidroxibutírico e de acetona elevam-se muitas vezes acima da faixa normal no sangue e nos líquidos intersticiais. Essa condição é denominada cetose, uma vez que o ácido acetoacético é um cetoácido. Os três compostos são denominados corpos cetônicos. A cetose é observada, particularmente, na inanição, no diabete melito e, algumas vezes, até mesmo quando a dieta do indivíduo é composta quase inteiramente de gordura. Em todos esses estados, praticamente nenhum carboidrato é metabolizado - na inanição e após dieta rica em gordura, devido à falta de disponibilidade de carboidratos, e a diabete, devido à falta de insulina para promover o transporte de glicose para o interior das células.

Quando os carboidratos não são utilizados para a obtenção de energia, quase toda a energia do organismo deve provir do metabolismo das gorduras. Como veremos adiante neste capítulo, a falta de disponibilidade de carboidratos aumenta, automaticamente, a velocidade de remoção dos ácidos graxos do tecido adiposo; além disso, diversos factores hormonais - como aumento da secreção de glicocorticóides pelo córtex supra-renal, secreção aumentada de glucagon pelo pâncreas e diminuição da secreção de insulina pelo pâncreas - aumentam ainda mais a remoção de ácidos graxos dos tecidos adiposos. Como consequência, grande quantidade de ácidos graxos fica disponível (1) para as células dos tecidos periféricos para a produção de energia e (2) para as células hepáticas, na qual grande parte dos ácidos graxos é convertida em corpos cetónicos.

Os corpos cetônicos são liberados do fígado e transportados até as células. Todavia, as células são limitadas quanto à quantidade de corpos tectónicos que podem oxidar, devido a várias razões, das quais a mais importante é a seguinte: um dos produtos do metabolismo dos carboidratos é o oxaloacetato, necessário para sua ligação à acetil-CoA para que esta possa ser processada no ciclo do ácido cítrico. Por conseguinte, a deficiência de oxaloacetato proveniente de carboidratos limita a entrada de acetil-CoA no ciclo do ácido cítrico; quando ocorre a liberação simultânea de grande quantidade de ácido acetoacético e de outros corpos cetônicos pelo fígado, as concentrações sanguíneas de ácido acetoacético e de ~-hidroxibutírico elevam-se, em alguns casos, até 20 vezes acima da faixa normal, resultando, assim, no desenvolvimento de acidose extrema.

A acetona formada durante a cetose é substância volátil, e parte é eliminada em pequenas quantidades no ar expirado, conferindo, frequentemente, à respiração um odor de acetona. Esse hálito costuma ser utilizado como critério diagnóstico de cetose.


Ao substituir, lentamente, uma dieta com carboidratos para uma dieta constituída, quase exclusivamente, de gordura, o organismo do indivíduo adapta-se no sentido de utilizar maiores quantidades de ácido acetoacético do que o habitual, de modo que, nessa situação, não ocorre, normalmente, cetose. Por exemplo, os inuit (esquimós), que, algumas vezes, vivem quase totalmente de dieta à base de gordura, não desenvolvem cetose. Sem dúvida, diversos factores que ainda não foram elucidados aumentam a velocidade do metabolismo do ácido acetoacético nas células. Até mesmo as células cerebrais, cuja energia, normalmente, provém quase toda da glicose, tomam-se capazes de obter 50 a 75% de sua energia a partir das gorduras, depois de algumas semanas.



Toda vez que o organismo recebe quantidade de carboidratos maior do que a que pode ser utilizada imediatamente como fonte de energia, ou depositada sob a forma de glicogênio, o excesso é, rapidamente, convertido em triglicerídeos e armazenado sob essa forma no tecido adiposo. Nos seres humanos, a síntese de triglicerídeos ocorre, em sua maior parte, no fígado; entretanto, quantidades muito pequenas também são sintetizadas no próprio tecido adiposo. Os triglicerídeos formados no fígado são transportados, principalmente, pelas lipoproteínas de densidade muito baixa até o tecido adiposo, onde são armazenados.


A primeira etapa na síntese de triglicerídeos consiste na conversão dos carboidratos em acetil-CoA. No início deste capítulo, verificamos também que os ácidos graxos são, na realidade, grandes polímeros de ácido acético. Por conseguinte, é fácil entender como a acetil-CoA pode ser convertida em ácidos graxos.

Todavia, a síntese dos ácidos a partir da acetil-CoA não é efectuada, simplesmente" através da reversão da degradação oxidativa descrita anteriormente. Com efeito, ocorre pelo processo em duas etapas apresentado na Fig. 10, que utiliza malonil-CoA e NADPH como principais intermediários no processo de polimerização.


Quando atingem 14 a 18 átomos de carbono, as cadeias de ácidos graxos sintetizadas se ligam ao glicerol formando triglicerídeos. As enzimas responsáveis por essa conversão são muito específicas para ácidos graxos com cadeias de 14 átomos de carbono ou mais, factor que controla a qualidade física dos triglicerídeos armazenados no organismo.

Figura 10:Síntese de ácidos graxos.

Conforme ilustrado na Fig. 10, a porção glicerol do triglicerídeo é fomecida pelo «-glicerofosfato, que é outro produto derivado da via glicolítica de degradação da glicose. Esse mecanismo é discutido no Cap.67.


Durante a síntese de triglicerídeos, apenas cerca de 15% da energia original, na glicose, são perdidos como calor, enquanto o restante, isto é, 85%, é transferido para os triglicerídeos armazenados.


A síntese de gordura a partir dos carboidratos é particularmente importante por duas razões:

A capacidade das diferentes células do organismo de armazenar carboidratos na forma de glicogénio é geralmente pequena; pode ser armazenada quantidade máxima de apenas algumas centenas de gramas de glicogénio no fígado, no músculo-esquelético e em todos os outros tecidos do organismo em seu conjunto. Por outro lado, podem ser armazenados muitos quilogramas de gordura. Assim, a síntese de gordura proporciona um meio pelo qual a energia dos carboidratos ingeridos em excesso (e também das proteínas) pode ser armazenada para uso posterior. Com efeito, o indivíduo médio tem quase 150 vezes mais energia armazenada na forma de gordura do que na forma de carboidratos.

Cada grama de gordura contém quase duas vezes e meia mais calorias e energia do que cada grama de glicogénio. Por conseguinte, para determinado ganho de peso, o indivíduo pode armazenar muito mais energia sob a forma de gordura do que sob a forma de carboidrato, o que é de suma importância quando o animal deve manter alta mobilidade para sobreviver.

Incapacidade de Sintetizar Gorduras a partir de Carboidratos na Ausência de Insulina. Quando não há disponibilidade de insulina, conforme observado na diabete melito grave, a síntese de gordura torna-se pequena, ou até ausente, pelas seguintes razões: em primeiro lugar, quando não há disponibilidade de insulina, a glicose não penetra satisfatoriamente nas células adiposas e hepáticas, de modo que a pouca quantidade da acetil-CoA e do NADPH necessária para a síntese de gordura pode ser obtida a partir da glicose. Em segundo lugar, a ausência de glicose nas células adiposas reduz acentuadamente a disponibilidade de o glicerofosfato, o que também dificulta a síntese de triglicerídeos pelos tecidos.


Muitos aminoácidos podem ser convertidos em acetil-CoA. A seguir, a acetil-CoA pode ser sintetizada em triglicerídeos. Por conseguinte, quando o indivíduo recebe, na dieta, quantidade de proteína maior do que a que pode ser utilizada pelos tecidos, grande parte do excesso é armazenada sob a forma de gordura.


Na presença de quantidades excessivas de carboidrato no organismo, eles são usados preferencialmente aos triglicerídeos para a obtenção de energia. Existem várias razões para explicar esse efeito "poupador de gordura dos carboidratos". Uma das mais importantes é a seguinte: as gorduras presentes nas células do tecido adiposo se encontram sob duas formas: triglicerídeos armazenados e pequena quantidade de ácidos graxos livres. Essas duas formas estão em constante equilíbrio. Quando existe quantidade excessiva de aglicerofosfato (o que ocorre quando há disponibilidade de carboidratos em excesso), o glicerofosfato em excesso liga-se aos ácidos graxos livres na forma de triglicerídeos armazenados. Em consequência, o equilíbrio entre os ácidos graxos livres e os triglicerídeos é desviado em favor dos triglicerídeos armazenados; por conseguinte, apenas diminutas quantidades de ácidos graxos tomam-se disponíveis para a obtenção de energia. Como o glicerofosfato é importante produto do metabolismo da glicose, a disponibilidade de grande quantidade de glicose inibe, automaticamente, a utilização dos ácidos graxos como fonte de energia.

Em segundo lugar, quando existe carboidrato em excesso, a síntese de ácidos graxos é mais rápida do que a sua degradação. Esse efeito é causado, em parte, pelas grandes quantidades de acetil-CoA formadas a partir dos carboidratos e pela baixa concentração de ácidos graxos livres no tecido adiposo, criando, assim, condições apropriadas para a conversão de acetil-CoA em ácidos graxos. Efeito ainda mais importante, que promove a conversão dos carboidratos em gordura, é o seguinte: a primeira etapa, que limita a velocidade do processo de síntese de ácidos graxos, consiste na carboxilação da acetil-CoA para formar malonil-CoA. A velocidade dessa reacção é controlada, primariamente, pela enzima acetil-CoA carboxilase, cuja atividade é acelerada em presença dos intermediários do ciclo do ácido cítrico. Quando estão sendo utilizadas quantidades excessivas de carboidratos, esses intermediários aumentam, determinando, automaticamente, aumento da síntese de ácidos graxos. Por conseguinte, a presença de carboidratos em excesso na dieta não apenas actua como poupador de gordura como também aumenta a gordura nos depósitos. Com efeito, todo o excesso de carboidrato não utilizado para a produção de energia ou armazenado nos pequenos depósitos de glicogénio do corpo é convertido em gordura e armazenado como tal.


Todos os efeitos poupadores de gordura dos carboidratos são perdidos e,' na verdade, revertidos quando não se dispõe de carboidratos. Por conseguinte, o equilíbrio é, agora, desviado na direcção oposta, e a gordura é mobilizada das células adiposas e utilizada em lugar dos carboidratos ausentes para a obtenção de energia.

Todavia, as várias alterações hormonais que OCOl Tempara promover a rápida mobilização dos ácidos graxos a partir do tecido adiposo também são importantes. Entre as mais relevantes, destaca-se a acentuada redução da secreção pancreática de insulina causada pela ausência de carboidratos. Isso não apenas reduz a velocidade de utilização da glicose pelos tecidos como também diminui o armazenamento de gordura, desviando ainda mais o equilíbrio em favor do metabolismo das gorduras em lugar dos carboidratos.


Pelo menos sete dos harmónios secretados pelas glândulas endócrinas exercem efeitos significativos, ou até mesmo pronunciados, sobre a utilização da gordura. Além do efeito importante da ausência de insulina, discutido no parágrafo anterior, são mencionados, a seguir, alguns efeitos hormonais importantes sobre o metabolismo da gordura.

Provavelmente, o aumento mais notável que ocorre na utilização da gordura é o observado durante o exercício intenso. Isso resulta, quase inteiramente, da liberação de epinefrina e de norepinefrina pela medula supra-renal durante o exercício, em consequência da estimulação simpática. Esses dois harmónios activam directamente a triglicerídeo lipase sensível ao harmónio, encontrada em quantidade abundante nas células adiposas, resultando na rápida degradação dos triglicerídeos e em mobilização dos ácidos graxos. Algumas vezes, a concentração de ácidos graxos livres no sangue do indivíduo praticando exercício físico aumenta por até oito vezes, com aumento correspondente da utilização desses ácidos graxos pelos músculos como fonte de energia. Outros tipos de estresse que activam o sistema nervoso simpático também podem aumentar a mobilização de ácidos graxos e sua utilização de modo semelhante.

O estresse também provoca a liberação de grande quantidade de corticotropina pela hipófise anterior, o que, por sua vez, estimula o córtex supra-renal a secretar quantidade adicional de glicocorticóides. Tanto a corticotropina quanto os glicocorticóides activam a mesma triglicerídeo lipase sensível ao harmónio activada pela epinefrina e pela norepinefrina, ou uma lipase semelhante. Por conseguinte, trata-se de outro mecanismo para aumentar a liberação de ácidos graxos do tecido adiposo. Quando a corticotropina e os glicocorticóides são secretados em quantidade excessiva por longos períodos de tempo, como ocorre na doença endócrina conhecida como doença de Cushing, as gorduras são, freqüentemente, mobilizadas, a ponto de resultar no desenvolvimento de cetose. Esse efeito da corticotropina e dos glicocorticóides é conhecido como efeito cetogénico.

O harmónio do crescimento exerce efeito semelhante, porém menor do que a corticotropina e os glicocorticóides, na activação da lipase sensível a harmónio. Por conseguinte, o harmónio do crescimento, também, pode exercer efeito cetogénico.

Por fim, o harmónio tireóideo causa rápida mobilização de gordura, que se acredita possa resultar, indirectamente, do aumento global do metabolismo energético de todas as células do organismo sob a influência desse harmónio. A consequente redução da acetil-CoA e de outros intermediários do metabolismo das gorduras e dos carboidratos nas células constitui, então, estímulo para a mobilização de gordura.

Os efeitos dos diferentes harmónios sobre o metabolismo são discutidos com maiores detalhes nos capítulos destinados a cada um deles.


A obesidade refere-se à deposição de gordura em excesso no organismo. todavia, em poucas palavras, a obesidade é causada pela ingestão de alimentos em maior quantidade do que a que pode ser utilizada pelo organismo para a obtenção de energia. O excesso de alimento, seja na forma de gorduras, carboidratos ou proteínas, é, então, armazenado, quase inteiramente, como gordura no tecido adiposo para ser utilizado posteriormente como fonte de energia.

Em algumas cepas de ratos, foi constatada a ocorrência de obesidade hereditária. Em pelo menos uma dessas linhagens, a obesidade é causada pela mobilização ineficaz de gordura do tecido adiposo pela lipase tecidual, enquanto a síntese e o armazenamento de gordura prosseguem normalmente. Esse processo unidireccional causa aumento progressivo dos depósitos de gordura, resultando em obesidade grave.



Os principais tipos de fosfolipídios encontrados no organismo são as lecitinas, as cefalinas e a esfingomielina.

Os fosfolipídios sempre contêm uma ou mais moléculas de ácido graxo e um radical de ácido fosfórico e, em geral, contêm uma base nitrogenada. Apesar de as estruturas químicas dos fosfolipídios serem algo variáveis, suas propriedades físicas são semelhantes, Visto que todos são lipossolúveis, transportados por lipoproteínas e utilizados de modo semelhante por todo o organismo para uma variedade de finalidades estruturais, como, por exemplo, nas membranas celulares e nas membranas intracelulares.


Os fosfolipídios são sintetizados em, praticamente, todas as células do organismo, embora algumas delas tenham capacidade especial de sintetizá-los em grande quantidade. Provavelmente 90% são formados nas células hepáticas; quantidades razoáveis também são sintetizadas pelas células epiteliais intestinais durante a absorção intestinal de lipídios.

A velocidade de síntese dos fosfolipídios é determinada, até certo ponto, pelos factores habituais que controlam a velocidade global do metabolismo das gorduras, visto que, quando os triglicerídeos são depositados no fígado, a velocidade de formação dos fosfolipídios aumenta. Além disso, certas substâncias químicas específicas são necessárias para a formação de alguns lipídios. Por exemplo, a colina, obtida na dieta ou sintetizada no organismo, é necessária para a formação de lecitina, visto ser a colina a base nitrogenada da molécula de lecitina. Além disso, o inositol é necessário para a formação de algumas cefalinas.


Os fosfolipídios desempenham várias funções distintas: (1) Os fosfolipídios constituem componente importante das lipoproteínas no sangue e, portanto, são essenciais para a formação e a função da maioria delas; na sua ausência, podem ocorrer graves anormalidades no transporte de colesterol e de outros lipídios. (2) A tromboplastina, que é necessária para iniciar o processo da coagulação, é composta principalmente por uma das cefalinas. (3) Existe grande quantidade de esfingomielina no sistema nervoso; essa substância actua como isolante eléctrico nas bainhas de mielina em tomo das fibras nervosas. (4) Os fosfolipídios são doadores de radicais fosfatos quando estes se tomam necessários para diferentes reacções químicas no tecido. (5) Talvez a mais importante de todas as funções dos fosfolipídios seja a sua participação na formação de elementos estruturais - principalmente membranas - nas células de todo o organismo, conforme discutido na próxima secção, em relação a função semelhante do colesterol.


O colesterol, é encontrado na dieta de todas as pessoas e pode ser absorvido lentamente pelo trato gastrintestinal para a linfa intestinal. É muito lipossolúvel, porém apenas ligeiramente solúvel em água. O colesterol tem a capacidade específica de formar ésteres com ácidos graxos. Com efeito, cerca de 70% do colesterol nas lipoproteínas do plasma encontram-se na forma de éster de colesterol.


Alem do colesterol absorvido diariamente a partir do trato gastrintestinal, que é denominado colesterol exógeno, quantidade ainda maior é sintetizada nas células do corpo, o chamado colesterol endógeno. Praticamente todo o colesterol endógeno que circula nas lipoproteínas do plasma é formado pelo fígado; entretanto, todas as outras células do corpo, também, sintetizam, pelo menos, algum colesterol, o que está de acordo com o fato de que muitas das estruturas membranosas de todas as células são constituídas, em parte, por essa substância.

Conforme ilustrado pela fórmula do colesterol, sua estrutura básica consiste no núcleo esterol, que é totalmente sintetizado a partir de múltiplas moléculas de acetil-CoA. Por sua vez, o núcleo esterol pode ser modificado por meio de várias cadeias laterais para formar (1) colesterol; (2) ácido cólico, que constitui a base dos ácidos biliares formados no fígado; e (3) muitos harmónios esteróides importantes secretados pelo córtex supra-renal, pelos ovários e pelos testículos (esses harmónios são discutidos em capítulos posteriores).


Entre os factores importantes que afectam a concentração plasmática de colesterol destacam-se os seguintes:

1. O aumento da quantidade diária de coles te rol ingerido eleva, ligeiramente, suas concentrações plasmáticas. Entretanto, quando o colesterol é ingerido, a concentração crescente de colesterol inibe a enzima mais importante para sua síntese endógena, a 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA-redutase, proporcionando, assim, um sistema de controle intrínseco, por feedback, para evitar qualquer aumento excessivo na concentração plasmática de colesterol. Como consequência, a concentração plasmática de colesterol, geralmente, não se altera por mais de ± 15% quando se modifica a quantidade de colesterol da dieta, apesar de haver notável diferença na resposta dos indivíduos.

2. Dieta com gorduras altamente saturadas aumenta a concentração sanguínea de colesterol por 15 a 25%. Esse aumento resulta da maior deposição de gordura no fígado, o que fornece quantidade aumentada de acetil-CoA às células hepáticas para a formação de colesterol. Por conseguinte, para diminuir a concentração sanguínea de colesterol, é, geralmente, tão ou mais importante manter dieta com baixo teor de gorduras saturadas do que manter dieta pobre em colesterol.

3. Em geral, a ingestão de gordura contendo ácidos graxos altamente insaturados diminui, em grau leve a moderado, a concentração sanguínea de colesterol. O mecanismo desse efeito permanece desconhecido, embora essa observação constitua a base de grande parte das estratégias dietéticas nos dias actuais.

4. A ausência de insulina ou de harmónio tireóideo aumenta a concentração sanguínea de colesterol, enquanto o excesso de harmónio tireóideo a diminui. Esses efeitos são, provavelmente, causados, em grande parte, por alterações do grau de activação das enzimas específicas responsáveis pelo metabolismo de substâncias lipídicas.


Sem dúvida, o maior uso de colesterol não membranoso no corpo consiste ria formação de ácido cólico no fígado. Até 80% do colesterol são convertidos em ácido cólico. Esse ácido é conjugado com outras substâncias para formar sais biliares, que promovem a digestão e a absorção das gorduras.

Pequena quantidade de colesterol é utilizada (1) pelas glândulas supra-renais para formar os harmónios córtico-supra-renais, (2) pelos ovários, na formação de progesterona e de estrogénio, e (3) pelos testículos, para formar testosterona. Essas glândulas também podem sintetizar seus próprios esteróis e, a seguir, formar seus harmónios a partir deles, conforme discutido mais adiante nos capítulos dedicados à endocrinologia.

Grande quantidade de colesterol se precipita na camada córnea da pele. Esse colesterol, juntamente com outros lipídios, toma a pele altamente resistente à absorção de substâncias hidrossolúveis, bem como à acção de vários agentes químicos, visto que o colesterol e outros lipídios da pele são muito inertes a ácidos e a diferentes solventes que, de outro modo, poderiam facilmente penetrar no corpo. Além disso, essas substâncias lipídicas ajudam a evitar a evaporação de água pela pele. Sem essa protecção, a quantidade de evaporação (como a que ocorre em pacientes queimados que perderam pele) pode atingir 5. a 10 litros por dia, em lugar dos 300 a 400 mililitros habituais.


Os usos mencionados anteriormente dos fosfolipídios e do colesterol são, apenas, de menor importância se comparados com sua relevância na formação de estruturas especializadas em todas as células do corpo, principalmente na formação de membranas.

Foi assinalada, anteriormente, a presença de grande quantidade de fosfolipídios e de colesterol tanto na membrana celular quanto nas membranas das organelas internas de todas as células. Sabe-se, também, que a proporção entre o colesterol e os fosfolipídios nas membranas é particularmente importante para determinar a fluidez das membranas celulares.

Para haver a formação de membranas, é necessária a disponibilidade de substâncias insolúveis em água. Em geral, as únicas substâncias no organismo que não são solúveis em água (além das substâncias inorgânicas do osso) são os lipídios, bem como algumas proteínas. Por conseguinte, a integridade física das células em todo o organismo baseiase, principalmente, em fosfolipídios, colesterol e certas proteínas insolúveis. As cargas polares dos fosfolipídios também reduzem a tensão na interface entre as membranas celulares e os líquidos circundantes.

Outros aspecto que reforça a importância dos fosfolipídios.e do colesterol na formação de elementos estruturais das células consiste nas baixas velocidades de renovação dessas substâncias na maioria dos tecidos não hepáticos - velocidades e renovação da ordem de meses ou anos. Assim, por exemplo, sua função nas células do cérebro para suprir os processos da memória está, principalmente, relacionada às suas propriedades físicas indestrutí veis.


A aterosclerose é uma doença das artérias de grande calibre e de calibre intermediário, caracterizada pelo desenvolvimento de lesões gordurosas, denominadas placas ateromatosas, na superfície interna das paredes arteriais. Essas placas começam a surgir em consequência da deposição de diminutos cristais de colesterol na íntima e no músculo liso subjacente. Com o decorrer do tempo, os cristais crescem e coalescem, formando grandes leitos de cristais. Além disso, o tecido fibroso circundante e o músculo liso proliferam, formando placas cada vez maiores. Os depósitos de colesterol, juntamente com a proliferação celular, podem tornar-se tão grandes a ponto de a placa projetarse para o lúmen da artéria, podendo reduzir acentuadamente o fluxo sanguíneo e, algumas vezes, causar até mesmo oclusão completa do vaso. Mesmo sem oclusão, os fibroblastos da placa acabam depositando quantidades tão grandes de tecido conjuntivo denso que a esclerose (fibrose) fica muito pronunciada, com consequente rigidez das artérias. Posteriormente, é comum haver precipitação de sais de cálcio com o colesterol e outros lipídios das placas, resultando em calcificações duras como osso, que transformam, algumas vezes, as artérias em tubos rígidos. Esses últimos estágios da doença são denominados "endurecimento das artérias".

As artérias arterioscleróticas perdem a maior parte de sua distensibilidade e, devido às áreas degenerativas em suas paredes, se rompem com facilidade. Além disso, nos locais onde as placas fazem protrusão para o fluxo sanguíneo, a aspereza de suas superfícies provoca a formação de coágulos sanguíneos, com a consequente formação de trombos, ou êmbolos, bloqueando, subitamente, todo o fluxo sanguíneo na artéria.

Quase metade de todos os indivíduos nos Estados Unidos e na Europa morre de arteriosclerose. Cerca de dois terços dessas mortes são provocados por trombose de uma ou mais artérias coronárias. O terço restante é causado por trombose, ou por hemorragia de vasos, em outros órgãos do corpo, particularmente o cérebro, causando acidente vascular cerebral, mas também nos rins, no fígado, no trato gastrintestinal, nos membros etc.


O factor mais importante no processo de desenvolvimento da aterosclerose consiste na presença de altas concentrações plasmáticas de colesterol na forma de lipoproteínas de baixa densidade. Conforme explicado antes neste capítulo, a concentração plasmática dessas lipoproteínas de baixa densidade ricas em colesterol aumenta directamente em decorrência da ingestão de gordura altamente saturada na dieta diária. Essa concentração também é aumentada, porém em menor grau, pela ingestão de quantidade aumentada de colesterol na dieta. Por conseguinte, um, ou ambos, desses abusos dietéticos podem contribuir para o desenvolvimento da aterosclerose. Exemplo interessante é observado em coelhos, que, normalmente, apresentam baixas concentrações plasmáticas de colesterol em virtude de sua dieta vegetariana. O simples suprimento de grande quantidade de colesterol a esses animais como parte de sua nutrição diária resulta no aparecimento de placas ateroscleróticas graves em todo o sistema arterial.




A hipercolesterolemia familiar é uma doença hereditária em que o indivíduo herda genes defeituosos para a formação dos receptores de lipoproteínas de baixa densidade na superfície da membrana das células. Na ausência desses receptores, o fígado é incapaz de absorver as lipoproteínas de densidade intermediária, ou as de baixa densidade. Sem essa absorção, a maquinaria do colesterol das células hepáticas é estimulada a produzir novo colesterol e a não responder mais à inibição do excesso de colesterol plasmático por feedback. Como consequência, o número de lipoproteínas de densidade muito baixa liberado pelo fígado no plasma aumenta acentuadamente, e o paciente com hipercolesterolemia familiar plenamente desenvolvida apresenta concentrações sanguíneas de colesterol de 600 a 1.000 mg/dl, ou seja, quatro a seis vezes o valor normal. Quase todos esses pacientes morrem antes dos 20 anos de idade, algumas vezes, entre os 4 e os 6 anos, devido a infarto do miocárdio ou a outras sequelas do bloqueio aterosclerótico dos vasos sanguíneos em todo o corpo.


Sabe-se bem menos sobre a função das lipoproteínas de alta densidade do que sobre as lipoproteínas de baixa densidade. As lipoproteínas de alta densidade têm história totalmente diferente das lipoproteínas de densidade muito baixa, de densidade intermediária e de baixa densidade.

Acredita-se que as lipoproteínas de alta densidade possam, na realidade, absorver cristais de colesterol que estão começando a se depositar nas paredes arteriais. Independentemente de esse mecanismo ser verdadeiro ou não, as lipoproteínas de alta densidade ajudam a proteger o indivíduo contra o desenvolvimento de aterosclerose. Por conseguinte, quando a pessoa apresenta alta proporção entre lipoproteínas de alta densidade e lipoproteínas de baixa densidade, a probabilidade de desenvolver aterosclerose fica acentuadamente reduzida.


Em alguns indivíduos com níveis perfeitamente normais de colesterol e de lipoproteínas, verifica-se, mesmo assim, o desenvolvimento de aterosclerose. Na maioria dos casos, desconhece-se a razão disso. Diversos factores especiais predispõem ao desenvolvimento de aterosclerose, incluindo (1) diabete melito, (2) hipotireoidismo e (3) tabagismo. Além disso, o indivíduo do sexo masculino em seus primeiros anos de idade ou na metade de sua vida adulta tem maior probabilidade de desenvolver aterosclerose do que a mulher, sugerindo que os harmónios sexuais masculinos podem ser aterogónicos ou, ao contrário, que os harmónios sexuais femininos podem ser protectores. Alguns desses factores provocam aterosclerose ao aumentarem a concentração plasmática das lipoproteínas de baixa densidade. Outros levam à aterosclerose ao produzirem alterações locais nos tecidos vasculares, que, por sua vez, predispõem à deposição de colesterol.

Para aumentar a complexidade da aterosclerose, os estudos experimentais realizados sugerem que a presença de níveis sanguíneos excessivos de ferro pode resultar em aterosclerose, talvez através da formação no sangue de radicais livres que lesam as paredes vasculares. Em cerca de um quarto de todos os indivíduos, verifica-se a presença de um tipo especial de lipoproteína de baixa densidade, denominado lipoproteína(a), que contém uma proteína adicional, a apoproteinaia), que quase duplica a incidência de aterosclerose. Os mecanismos desses efeitos aterogénicos ainda precisam ser elucidados.


Sem dúvida, a medida preventiva mais importante contra o desenvolvimento de aterosclerose consiste em seguir dieta com baixo teor de gordura, contendo, principalmente, gordura insaturada com baixo teor de colesterol.

Além disso, vários tipos de terapia farmacológica mostraram-se de grande valia. Por exemplo, a maior parte do colesterol formado no fígado é convertida em ácidos biliares e secretada sob essa forma no duodeno; a seguir, mais de 90% desses ácidos biliares são reabsorvidos no íleo terminal e utilizados, repetidamente, na bile. Por conseguinte, qualquer agente capaz de se combinar com os ácidos biliares no trato gastrintestinal e de impedir sua reabsorção para a circulação pode diminuir o reservatório total de ácidos biliares no sangue circulante. Por sua vez, isso determina a conversão de quantidade muito maior de colesterol hepático em novos ácidos biliares. Por conseguinte, a simples ingestão de farelo de aveia, que se liga aos ácidos biliares e faz parte de muitos cereais ingeridos no desjejum, aumenta a proporção de colesterol hepático envolvido na formação de novos ácidos biliares, em lugar de formar novas lipoproteínas de baixa densidade e placas aterogónicas.

Em geral, estudos preliminares mostram que, para cada redução de 1 mg/dl nos níveis plasmáticos de colesterol das lipoproteínas de baixa densidade, ocorre redução de cerca de 2% na taxa de mortalidade por cardiopatia aterosclerótica. Por conseguinte, as medidas preventivas apropriadas são, certamente, de grande valia na redução da incidência de ataques cardíacos.


Cerca de três quartos dos sólidos corporais consistem em proteínas. Incluem proteínas estruturais, enzimas, nucleoproteínas, proteínas que transportam oxigénio, proteínas dos músculos que causam contracção muscular e muitos outros tipos que exercem funções específicas, tanto em nível intracelular quanto em nível extra-celular.

As propriedades químicas básicas das proteínas que explicam suas diversas funções são tão extensas que constituem parte importante da bioquímica como disciplina. Por esse motivo, a presente exposição limita-se a alguns aspectos específicos do metabolismo das proteínas, que são importantes como base para outras discussões no texto.



Os principais constituintes das proteínas são os aminoácidos, dos quais 20 estão presentes nas proteínas corporais em quantidades significativas. A Fig. 11 apresenta as fórmulas químicas desses 20 aminoácidos, mostrando que todos eles têm duas características em comum: cada aminoácido tem um grupo ácido (-COOH) e um átomo de nitrogénio ligado à molécula, geralmente representado pelo grupo amino (-NH2).


Nas proteínas, os aminoácidos estão unidos em longas cadeias por meio de ligações peptidicas. A natureza química dessa ligação é demonstrada pela seguinte
Reacção:

Outras Ligações nas Moléculas Protéicas. Algumas moléculas protéicas são constituídas por várias cadeias peptídicas em lugar de uma só cadeia; por sua vez, essas cadeias ligam-se umas às outras por meio de outras ligações, frequentemente por pontes de hidrogénio entre os radicais CO e NH dos peptídios, conforme ilustrado a seguir:

Além disso, muitas cadeias peptídicas enrolam-se ou dobram-se, e as dobras sucessivas são mantidas em espiral apertada, ou em outras formas, por pontes de hidrogénio semelhantes e por outras forças.



A concentração normal de aminoácidos no sangue situa-se entre 35 e 65 mg/dl. Isso corresponde, em média, a cerca de 2 mg/dl para cada um dos 20 aminoácidos, embora alguns estejam presentes em maior quantidade do que outros. Como os aminoácidos são ácidos relativamente fortes, eles se encontram no sangue principalmente no estado ionizado, resultando da remoção de um átomo de hidrogénio do radical NH2. Na verdade, representam 2 a 3 mil equivalentes dos íons negativos presentes no sangue. A distribuição exacta dos diferentes aminoácidos no sangue depende, até certo ponto, dos tipos de proteínas ingeridas; todavia, as concentrações de pelo menos alguns aminoácidos individuais são reguladas por síntese selectiva nas diferentes células.


Assinalamos que os produtos da digestão e absorção das proteínas no trato gastrintestinal consistem, quase exclusivamente, em arninoácidos, e que apenas raros polipeptídios, ou moléculas proteicas inteiras, são absorvidos do tubo digestivo para o sangue. Imediatamente após uma refeição, a concentração sanguínea de aminoácidos aumenta; todavia, essa elevação costuma ser de apenas alguns miligramas por decilitro, por duas razões: em primeiro lugar, a digestão e a absorção das proteínas estendem-se, habitualmente, por um período de 2 a 3 horas, permitindo a absorção de apenas pequenas quantidades de aminoácidos de cada vez. Em segundo lugar, após penetrarem na corrente sanguínea, os aminoácidos em excesso são absorvidos, dentro de 5 a 10 minutos, por células de todo o corpo, sobretudo pelo fígado. Por conseguinte, quase nunca ocorre acúmulo de grandes concentrações de aminoácidos no sangue circulante e nos líquidos teciduais. Todavia, a intensidade da renovação dos aminoácidos é tão rápida, que muitos gramas de proteínas podem ser transportados de uma parte do corpo a outra sob a forma de aminoácidos, a cada hora.


As moléculas de todos os aminoácidos são muito grandes para se difundirem através dos poros das membranas celulares. Por conseguinte, os aminoácidos só podem ser transportados em quantidade significativa através da membrana, por transporte facilitado, ou por transporte activo, utilizando mecanismos transportadores. A natureza de alguns desses mecanismos de transporte ainda não está bem esclarecida.


Nos rins, todos os diferentes aminoácidos podem passar por reabsorção activa através do epitélio tubular proximal, removendo-os do filtrado glomerular e devolvendo-os ao sangue, caso sejam filtrados para os túbulos renais através da membrana glomerular. Entretanto, como ocorre com outros mecanismos de transporte activo nos túbulos renais, existe limite superior para o transporte de cada tipo de aminoácido. Por essa razão, quando um tipo particular de aminoácido atinge concentração muito elevada no plasma e no filtrado glomerular, o excesso, que não pode ser activamente reabsorvido, é perdido na urina.


Quase imediatamente após sua entrada nas células, os aminoácidos combinam-se entre si por ligações peptídicas, sob a direcção do RNAmensageiro e do sistema ribossomico da célula, formando proteínas celulares. Por conseguinte, as concentrações de aminoácidos livres no interior das células geralmente permanecem baixas. Assim, não ocorre armazenamento de grande quantidade de aminoácidos livres nas células; com efeito, são armazenados, principalmente, sob a forma de proteínas. Entretanto, muitas dessas proteínas intracelulares podem, novamente, passar por rápida decomposição em seus aminoácidos, sob a influência de enzimas digestivas lisossórnicas intracelulares; por sua vez, esses aminoácidos podem ser transportados, novamente, das células para o sangue. As excepções especiais incluem as proteínas nos cromossomas do núcleo e as proteínas estruturais, como o colágeno e as proteínas contrácteis dos músculos, uma vez que elas não participam significativamente nesse processo de digestão inversa e transporte para fora das células.
Alguns tecidos do corpo participam, mais do que outros, do armazenamento de aminoácidos. Por exemplo, o fígado, que é um grande órgão dotado de sistemas especiais para o processamento de aminoácidos, é capaz de armazenar grande quantidade de proteínas de intercâmbio rápido; essa capacidade também é observada, embora em menor grau, nos rins e na mucosa intestinal.


Toda vez que as concentrações plasmáticas dos aminoácidos caem abaixo de sua faixa normal, os aminoácidos necessários é transportada para fora das células, a fim de repor o suprimento plasmático. Dessa maneira, a concentração plasmática de cada tipo de aminoácido é mantida dentro de um valor razoavelmente constante. Posteriormente, veremos que alguns dos harmónios secretados pelas glândulas endócrinas são capazes de alterar o equilíbrio entre as proteínas residuais e os aminoácidos circulantes. Por exemplo, o harmónio do crescimento e a insulina aumentam a formação de proteínas teciduais, enquanto os harmónios glicocorticóides, do córtex supra-renal, elevam a concentração plasmática de aminoácidos.


Como as proteínas celulares no fígado (e, em grau bem menor, nos outros tecidos) podem ser rapidamente sintetizadas a partir dos aminoácidos do plasma, e tendo em vista que muitas delas podem, por sua vez, ser degradadas e retomar ao plasma quase tão rapidamente, há intercâmbio e equilíbrio constantes entre os aminoácidos do plasma e as proteínas lábeis, em praticamente todas as células do corpo. Por exemplo, se qualquer tecido, em particular, necessitar de proteínas, ele pode sintetizá-las a partir dos aminoácidos do sangue; por sua vez, esses aminoácidos são repostos pela degradação de proteínas de outras células do organismo, sobretudo das células hepáticas. Esses efeitos são particularmente evidentes em relação à síntese de proteínas nas células cancerosas. Com frequência, essas células utilizam quantidades abundantes de aminoácidos, de modo que pode ocorrer acentuada depleção das proteínas das outras células.


Cada tipo, particular de célula tem um limite superior no que concerne à quantidade de proteínas que pode armazenar. Quando todas as células atingem seus limites, os aminoácidos em excesso que ainda estão na circulação são degradados em outros produtos e utilizados como fonte de energia, conforme discutido adiante, ou são convertidos em gordura, ou glicogénio, e armazenados nessas formas.


Os principais tipos de proteínas presentes no plasma são a albumina, a globulina e ofibrinogênio.
A principal função da albumina consiste em estabelecer a pressão coloidosmôtica no plasma, que, por sua vez, impede a perda de plasma pelos capilares.

As globulinas desempenham diversas funções enzimáticas no plasma; todavia, igualmente importante é o facto de serem, principalmente, responsáveis pela imunidade, tanto natural quanto adquirida, que o indivíduo tem contra microrganismos invasores, conforme descrito no Cap.34.

O fibrinogónio passa por polimerização em longos filamentos de fibrina durante a coagulação sanguínea, formando, assim, coágulos sanguíneos que ajudam a reparar os vazamentos no sistema circulatório.


Praticamente toda a albumina e o fíbrínogénío do plasma, bem como 50 a 80% das globulinas, são formados no fígado. O restante das globulinas é formado quase totalmente nos tecidos linfóides. Incluem principalmente as gamas globulinas, que constituem os anticorpos utilizados pelo sistema imune, conforme assinalado antes.

A velocidade de síntese das proteínas plasmáticas pelo fígado pode ser extremamente alta, atingindo 30 g/dia. Certas condições mórbidas frequentemente provocam perda rápida das proteínas plasmátícas; as queimaduras graves que afectam grandes áreas de superfície da pele podem causar a perda de vários litros de plasma por dia, através das áreas desnudas. A rápida produção de proteínas plasmáticas pelo fígado é de grande valia para evitar a morte nesses estados. Além disso, por vezes, o indivíduo com doença renal grave perde até 20 gramas de proteínas plasmáticas diariamente na urina, durante meses, e essa perda é continuamente reposta sobretudo através da produção hepática das proteínas necessárias.


Quando ocorre depleção das proteínas nos tecidos, as proteínas plasmáticas podem actuar como fonte para sua rápida reposição. Com efeito, as proteínas plasmáticas podem ser totalmente assimiladas pelos macrófagos teciduais através do processo da pinocitose; a seguir, uma vez no interior dessas células, são degradadas a aminoácidos, que são transportados de volta ao sangue e utilizados por todo o organismo para a formação de proteínas celulares, quando necessário. Dessa maneira, as proteínas plasmáticas funcionam como meio de armazenamento lábil de proteínas e constituem fonte rapidamente disponível de aminoácidos, toda vez que eles forem necessários para determinado tecido.


Existe um estado constante de equilíbrio, entre as proteínas plasmáticas, os aminoácidos do plasma e as proteínas teciduais. Com base em estudos que utilizaram marcadores radioactivos, estimou-se que, normalmente, cerca de 400 gramas de proteínas corporais são sintetizados e degradados diariamente, como parte do estado contínuo de fluxo de aminoácidos. Isso demonstra, mais uma vez, o princípio geral de troca reversível de amino ácidos entre as diferentes proteínas do organismo. Mesmo durante a inanição, ou na presença de doenças debilitantes graves, a relação entre proteínas teciduais totais e proteínas plasmáticas totais no corpo permanece relativamente constante, de cerca de 33 para 1.

Devido a esse equilíbrio reversível entre as proteínas plasmáticas e outras proteínas do organismo, uma das terapias de maior eficácia para a deficiência aguda e grave de proteínas corporais consiste na transfusão venosa de proteínas plasmáticas. Em poucos dias, algumas vezes dentro de várias horas, os aminoácidos das proteínas administradas distribuem-se por todas as células do corpo, para a síntese de novas proteínas onde elas são necessárias.


Dez dos aminoácidos normalmente presentes nas proteínas animais podem ser sintetizados pelas células, enquanto os outros 10 não podem ser, ou só podem ser formados em quantidades demasiado pequenas para suprir as necessidades do organismo. Os aminoácidos do segundo grupo que não podem ser sintetizados são denominados aminoácidos essenciais. O uso do termo "essencial" não significa que os outros 10 aminoácidos "não essenciais" não sejam, igualmente, essenciais para a formação das proteínas, mas apenas que os outros não são essenciais na dieta devido à capacidade do organismo de sintetizá-los.

A síntese dos aminoácidos não essenciais depende, principalmente, da formação especial dos o-cetoácidos apropriados, que são os precursores dos respectivos aminoácidos. Por exemplo, o ácido pirúvico, que é formado em grande quantidade durante a degradação glicolítica da glicose, é o cetoácido precursor do aminoácido alanina. A seguir, pelo processo de transaminação, um radical amino é transferido para o cetoácido, enquanto o oxigénio ceto é transferido para o doador do radical aminoObserve que, nessa reacção, o radical amino é transferido para o ácido pirúvico a partir de outra substância estreitamente associada aos aminoácidos, a glutamina. A glutamina é encontrada em grande quantidade nos tecidos, e uma de suas principais funções consiste em atuar como depósito de radicais amino. Além disso, os radicais amino podem ser transferidos da asparagina, do ácido glutãmico e do ácido aspártico.

A transaminação é promovida por várias enzimas, entre as quais estão as aminotransferases, derivadas da piridoxina, uma das vitaminas B (B6). Na ausência dessa vitamina, os aminoácidos são sintetizados apenas em quantidade insuficiente, de modo que a formação de proteínas não pode prosseguir normalmente.


Quando as células atingem seu limite de armazenamento de proteínas, quaisquer aminoácidos adicionais nos líquidos corporais são degradados e utilizados como fonte de energia, ou armazenados principalmente sob a forma de gordura ou, secundariamente, sob a forma de glicogénio. Essa degradação ocorre quase totalmente no fígado e começa com o processo de desaminação, que é explicado na secção seguinte.


A desaminação refere-se à remoção dos grupos amino dos aminoácidos. Esse processo ocorre, principalmente, por transaminação, que significa a transferência do grupo amino para alguma substância aceptora, que é o inverso da transarninação, explicada anteriormente, em relação à síntese de aminoácidos.

A maior parte da parte da desaminação ocorre através do seguinte esquema de transaminação:

Observe que, nesse esquema, o grupo arnino do arninoácido é transferido para o ácido o-cetoglutárico, que se transforma em ácido glutâmico. A seguir, o ácido glutâmico pode transferir o grupo amino para outras substâncias, ou liberá-lo, sob a forma de amónia (NH). No processo de perda do grupo amino, o ácido glutâmico transforma-se, novamente, em ácido a-cetoglutárico, de modo que o ciclo pode ser repetido indefinidamente.

Para iniciar esse processo, os aminoácidos presentes em excesso nas células, sobretudo no fígado, induzem a activação de grande quantidade de aminotransferases, as enzimas responsáveis pela iniciação do processo de desarninação.

Formação da Uréia pelo Fígado. A amónia liberada durante a desaminação dos arninoácidos é quase totalmente removida do sangue por sua conversão em uréia; duas moléculas de amónia e uma molécala de dióxido de carbono combinam-se, de acordo com a seguinte reacção:

Praticamente toda a uréia formada no organismo humano é sintetizada no fígado. Na ausência do fígado, ou na presença de hepatopatia grave, a amónia acumula-se no sangue. Por sua vez, esse acúmulo é extremamente tóxico, sobretudo para o cérebro, resultando, frequentemente, no estado denominado coma hepático.

As etapas na formação da uréia são basicamente as seguintes.

Após sua formação, a uréia difunde-se das células hepáticas para os líquidos corporais, sendo excretada pelo rim.


Após a desaminação dos aminoácidos, os cetoácidos resultantes podem, na maioria dos casos, ser oxidados, liberando energia para a actividade metabólica. Em geral, isso envolve dois processos sucessivos: (1) O cetoácido é transformado em substância química apropriada, capaz de entrar no ciclo do ácido cítrico, e (2) essa substância é degradada no ciclo e utilizada como fonte de energia, da mesma maneira que a acetil coenzima A (acetil-CoA), derivada do metabolismo dos carboidratos e lipídios, é utilizada, como foi explicado nos dois capítulos anteriores.

Em geral, a quantidade de trifosfato de adenosina (ATP) formada por cada grama de proteína oxidada é ligeiramente menor do que a formada para cada grama de glicose oxidada.


Certos aminoácidos desaminados são semelhantes aos substratos normalmente utilizados pelas células, sobretudo as células hepáticas, para a síntese de glicose ou de ácidos graxos. Por exemplo, a alanina desaminada é o ácido pirúvico. Este último pode ser transformado em glicose, ou em glicogénio, ou pode ser convertido em acetil-CoA, que pode ser, então, polimerizado, produzindo ácidos graxos. Além disso, duas moléculas de acetil-CoA podem condensar-se para formar ácido acetoacético, que é um dos corpos cetônicos.

A conversão de aminoácidos em glicose, ou em glicogénio, é denominada gliconeogênese, enquanto a conversão de aminoácidos em cetoácidos, ou em ácidos graxos, é denominada cetogênese. Dezoito dos 20 arninoácidos desarninados têm estruturas químicas que permitem sua conversão em glicose, enquanto 19 podem ser convertidos em ácidos graxos.



Quando O indivíduo não ingere proteína, certa proporção de suas próprias proteínas corporais continua sendo degradada a aminoácidos que, a seguir, são desaminados e oxidados. Essa degradação envolve 20 a 30 gramas de proteína por dia, constituindo a denominada perda obrigatória de proteínas. Por conseguinte, para impedir a perda efectiva de proteínas do organismo, o indivíduo deve ingerir uma quantidade mínima diária de 20 a 30 gramas de proteína; para manter a margem de segurança, recomenda-se, habitualmente, a ingestão mínima de 60 a 75 gramas.

As proporções entre os diferentes aminoácidos na proteína dietética devem ser, aproximadamente, iguais às nos tecidos corporais, para que toda a proteína dietética possa ser utilizada na formação de novas proteínas nos tecidos. Se a concentração de um tipo particular de aminoácido essencial estiver baixa, os outros aminoácidos não podem ser utilizados, visto que as células sintetizam proteínas completas, ou não sintetizam.Os aminoácidos que não podem ser utilizados são desarninados e oxidados. Proteína com proporção de aminoácidos diferente da proporção observada nas proteínas corporais em geral é denominada proteína parcial ou proteína incompleta, e essa proteína é menos valiosa para a nutrição do que a proteína completa.


À excepção da degradação obrigatória diária de 20 a 30 gramas de proteína, o organismo utiliza quase exclusivamente os carboidratos, ou as gorduras, para a obtenção de energia, enquanto esses estiverem disponíveis. Entretanto, depois de várias semanas de inanição, quando a quantidade de carboidratos e gorduras armazenados começa a se esgotar, os aminoácidos do sangue começam a passar por rápidas desaminação e oxidação para a obtenção de energia. A partir desse momento, as proteínas dos tecidos têm rápida degradação - até 125 gramas por dia, e, em consequência, as funções celulares deterioram precipitadamente.

Como a utilização dos carboidratos e das gorduras para a obtenção de energia normalmente prevalece sobre a utilização de proteínas, os carboidratos e as gorduras são denominados poupadores de proteínas.



O harmónio do crescimento aumenta a velocidade de síntese das proteínas celulares, determinando aumento na quantidade das proteínas em cada tecido. Desconhece-se o mecanismo exacto pelo qual o harmónio do crescimento aumenta a velocidade de síntese de proteínas, mas acredita-se que ele possa resultar, principalmente, do transporte aumentado de aminoácidos através das membranas celulares e/ou da aceleração dos processos de transcrição e tradução do DNA e RNA para a síntese de proteínas.

A ausência total de insulina reduz a síntese de proteínas para quase zero. O mecanismo pelo qual isso ocorre também é desconhecido, mas sabemos que a insulina acelera o transporte de alguns aminoácidos para as células, o que poderia representar o estímulo para a síntese de proteína. Além disso, a insulina aumenta a disponibilidade de glicose para as células, de modo que há redução consequente na necessidade de aminoácidos para a produção de energia.


Os glicocorticóides secretados pelo córtex suprarenal diminuem a quantidade de proteínas na maioria dos tecidos, enquanto elevam a concentração de aminoácidos no plasma, bem como as proteínas hepáticas e as proteínas plasmáticas. Acredita-se que os glicocorticóides possam actuar aumentando a degradação das proteínas extra-hepáticas, com a consequente disponibilidade de quantidade aumentada de aminoácidos nos líquidos corporais. Por sua vez, esse processo supostamente permite que o fígado sintetize quantidade aumentada de proteínas celulares hepáticas e proteínas plasmáticas.


Os glicocorticóides secretados pelo córtex suprarenal diminuem a quantidade de proteínas na maioria dos tecidos, enquanto elevam a concentração de aminoácidos no plasma, bem como as proteínas hepáticas e as proteínas plasmáticas. Acredita-se que os glicocorticóides possam actuar aumentando a degradação das proteínas extra-hepáticas, com a consequente disponibilidade de quantidade aumentada de aminoácidos nos líquidos corporais. Por sua vez, esse processo supostamente permite que o fígado sintetize quantidade aumentada de proteínas celulares hepáticas e proteínas plasmáticas.


O estrogénio, que é o principal harmónio sexual feminino, também induz alguma deposição de proteína, porém seu efeito é relativamente insignificante, em comparação com o da testosterona.


A tiroxina aumenta a velocidade do metabolismo de todas as células e, portanto, afecta indirectamente o metabolismo proteico. Se houver quantidade insuficiente de carboidratos e gorduras disponíveis para a obtenção de energia, a tiroxina causa rápida degradação das proteínas que são utilizadas para a produção de energia. Por outro lado, em presença de quantidade adequada de carboidratos e gorduras e disponibilidade de aminoácidos em excesso nos líquidos extracelulares, a tiroxina pode, realmente, aumentar a velocidade de síntese de proteínas. Nos animais ou nos seres humanos em fase de crescimento, a deficiência de tiroxina causa acentuada inibição do crescimento, devido à falta de síntese protéica.

Em essência, acredita-se que a tiroxina exerça pouco efeito directo específico sobre o metabolismo das proteínas, enquanto tem importante efeito geral ao aumentar a velocidade das reacções anabólicas e catabólicas normais das proteínas.








Após a absorção dos carboidratos nos intestinos, a veia porta hepática fornece ao fígado uma quantidade enorme de glicose que vai ser liberada para o sangue e suprir as necessidades energéticas de todas as células do organismo.

As concentrações normais de glicose plasmática (glicemia) situam-se em torno de 70 – 110 mg/dl, sendo que situações de hipergicemia tornam o sangue concentrado alterando os mecanismos de troca da água do LIC com o LEC, além de ter efeitos degenerativos no SNC. Sendo assim, um sistema hormonal apurado entra em ação para evitar que o aporte sanguíneo de glicose exceda os limites de normalidade.

Os hormônios pancreáticos insulina e glucagon possuem ação regulatória sobre a glicemia plasmática. Não são os únicos envolvidos no metabolismo dos carboidratos (os hormônios sexuais, epinefrina, glicocorticóides, tireoidianos, GH e outros também têm influenciam a glicemia), porém, sem dúvida, são os mais importantes.

A insulina é produzida nas células b das ilhotas de Langerhans e é armazenada em vesículas do Aparelho e Golgi em uma forma inativa (pró-insulina). Nessas células existem receptores celulares que detectam níveis de glicose plasmáticas (hiperglicemia) após uma alimentação rica em carboidratos. Há a ativação da insulina com a retirada do peptídeo C de ligação, com a liberação da insulina na circulação sangüínea. Como efeito imediato, a insulina possui três efeitos principais:

Estimula a captação de glicose pelas células (com exceção dos neurônios e hepatócitos);

Estimula o armazenamento de glicogênio hepático e muscular (glicogênese); e

Estimula o armazenamento de aminoácidos (fígado e músculos) e ácidos graxos (adipócitos).

Como resultado dessas ações, há a queda gradual da glicemia (hipoglicemia) que estimula as células a-pancreáticas a liberar o glucagon. Este hormônio possui ação antagônica à insulina, com três efeitos básicos:

Estimula a mobilização dos depósitos de aminoácidos e ácidos graxos;

Estimula a glicogenólise
Estimula a neoglicogênse.
Esses efeitos hiperglicemiantes possibilitam nova ação insulínica, o que deixa a glicemia de um indivíduo normal em torno dos níveis normais de 70 – 110 mg/dl .

A captação de glicose pela célula se dá pelo encaixe da insulina com o receptor celular para insulina. Esse complexo sofre endocitose, permitindo a entrada de glicose, eletrólitos e água para a célula; a glicose é metabolizada (através da glicólise e Ciclo de Krebs), a insulina degradada por enzimas intracelulares e o receptor é regenerado, reiniciando o processo.

Quanto mais complexo insulina/receptor é endocitado, mais glicose entra na célula, até que o plasma fique hipoglicêmico. Esta hipoglicemia, entretanto, não é imediata, pois a regeneração do receptor é limitante da entrada de glicose na célula, de forma a possibilitar somente a quantidade de glicose necessária evitando, assim, o excesso glicose intracelular.

Nos músculos, a glicose em excesso é convertida em glicogênio, assim como a glicose que retorna ao fígado.

A grande maioria das células do organismo são dependentes da insulina para captar glicose (o neurônio e os hepatócitos são exceções, pois não tem receptores para insulina, sendo a glicose absorvidos por difusão).

A deficiência na produção ou ausência total de insulina ou dos receptores caracteriza uma das doenças metabólicas mais comuns: o diabetes mellitus.






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