MÓDULO II.I – BIOQUÍMICA

AULAS TEÓRICO-PRÁTICAS

METABOLICAMENTE EXPLICADO

RESOLUÇÃO TP6-TP13

MIGUEL MIRANDA

miguel.miranda@campus.ul.pt

FACULDADE DE MEDICINA DA

UNIVERSIDADE DE LISBOA

CURSO DE MESTRADO INTEGRADO EM MEDICINA

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Caro Caloiro,

Findo o primeiro ano do Mestrado Integrado em Medicina, candidatei-me a monitor

de Bioquímica. Até aqui tudo bem (pensava eu até me lembrar que o 2ºano dá uma

quantidade ridícula de trabalho)… Mas bastaram alguns minutos após o envio da

candidatura para perceber que, infelizmente, glicoses e -cetoglutaratos tinham sido

substituídos por órgãos e cenas do segundo semestre. Com o intuito de me aliviar a

consciência, surgiu este documento. Infelizmente, até à data, continuo bioquicamente

inculto!

Aqui, encontrarás a resolução das fichas das TPs de Bioquímica, a partir da TP6.

Digamos que ao fim de 8 fichas resolvidas, a minha consciência já não me levantava

grandes problemas, ficando as 5 primeiras por resolver em prol da grande missão de

pôr os filmes e as séries em dia. De qualquer forma, as fichas que costumam ficar pior

resolvidas são as dos metabolismos, especialmente porque o tempo começa a apertar

(não estivéssemos nós preocupados com os buracos do esfenoide e com a oral de

Janeiro).

Agora a parte mais séria: muito do que está aqui foi transcrito dos grandes senhores

do 1ºsemestre (atrás do Rouviére, como é óbvio), aka. Stryer e Lehninger. Não posso

esquecer, também, de agradecer à maior ajuda dos estudantes de medicina do 1º ao

6ºano, a nossa querida Wikipedia.

Existirão muitas parecenças com a Pipoca Sexy, não guiasse ela a resolução das fichas

de Bioquímica há anos. Estão, ainda, presentes algumas alterações às correções desta

grande senhora, anotadas em sala de aula nos meus tempos de caloiro!

É natural não compreender algumas respostas à primeira. Faz parte do processo de

entender conceitos bioquimicamente complexos (com nomes com números e letras

gregas). Pode ajudar tentar esquematizar o que é dito para melhor entender. Para

aliviar este processo, tentei pôr algumas imagens e esquemas. Algumas respostas

apresentam pormenor em excesso propositadamente: pequenos detalhes poderão a

ajudar a completar o raciocínio.

Por último, fica um agradecimento ao João Patrício, pela criatividade por detrás do

nome da sebenta (ainda que as sugestões anteriores tivessem falhado, retirando

qualquer credibilidade que este documento alguma vez pudesse ter).

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ÍNDICE

Págs.

TP6 Receptores 4

TP7 Glicólise 12

TP8 Ciclo de Krebs e Respiração Celular 20

TP9 Metabolismo Glicídico 31

TP10 Metabolismo Lipídico 42

TP11 Biossíntese Lipídica 49

TP12 Metabolismo Proteico 60

TP13 Inter-relação metabólica 69

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

6.ª Aula Teórico-Prática – Recetores: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO

Alterações compatíveis com isquemia aguda;

Administração de um nitrato sublingual;

Após administração, súbita diminuição da tensão arterial;

Tinha havido consumo prévio de sildenafil (citrato de sildenafila é um fármaco

que é vendido sob os nomes de Viagra – disfunção eréctil e impotência sexual –

e Revatio – hipertensão arterial pulmonar)

Pergunta 1

Enunciado: nitratos → libertação de monóxido de azoto → ativação guanilato

ciclase → ↗[GMPc intracelular] no músculo liso vascular → desfosforilação da cadeia

leve de miosina → relaxamento da parede vascular.

Resposta: Um agonista (os nitratos) liga-se ao recetor (complexo ligando-

recetor), permitindo a transdução de sinal. Isto, por sua vez, leva a um aumento da

produção da proteína efetora, a guanilato ciclase. Esta vai ativar fosfocinases, as quais

serão responsáveis pela fosforilação de certas proteínas, as quais levam à

desfosforilação de 2 fosfatos (GTP → GMP). Assim, aumenta a concentração

intracelular de GMPc, o que provoca a abertura dos canais de sódio e,

consequentemente, leva ao relaxamento muscular.

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Pergunta 2

Enunciado: sildenafil=inibidor da isoforma 5’ da fosfodiesterase: GMPc (activa)

→GMP (inativa)

Resposta: Em situações normais, as artérias coronárias dilatam-se e contraem-

se, alterando a afluência de sangue ao miocárdio, consoante a dependência de

oxigénio. O paciente foi diagnosticado com isquemia aguda, querendo isto dizer que as

coronárias são incapazes de realizar esta função. Para aumentar urgentemente o seu

volume verificou-se a ingestão de nitratos. Desta forma, verifica-se vasodilatação e

relaxamento dos vasos sanguíneos, aumentando o fluxo sanguíneo para o miocárdio.

Contudo, existiu consumo prévio de sildenafil. Este ao inibir a isoforma 5’ da

fosfodiesterase permite a acumulação de GMPc. Como sabemos através da pergunta

anterior, o ↗[GMPc intracelular] no músculo liso vascular leva ao relaxamento da

parede vascular.

A ação combinada dos nitratos + sildenafil leva ao perigoso efeito de vasodilatação

excessiva, o que está por detrás da queda de tensão arterial.

Pergunta 3

Os recetores constituem os elementos sensores no sistema de comunicações químicas

que coordena a função de todas as diferentes células do corpo, sendo os mensageiros

químicos representados por várias hormonas, transmissores e outros mediadores.

Existem 4 tipos de recetores:

Tipo I: canais iónicos regulados por ligantes (ionotrópicos)

Tipo II: acoplados à proteína G

Tipo III: recetores ligados à quinase

Tipo IV: recetores nucleares

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Pergunta 4

VANTAGENS DESVANTAGENS

Amplificação de sinal

Afinidade entre moléculas

intervenientes

Maior controlo de resposta

Os segundos mensageiros

Amplificação de sinal

Processo mais lento (em

comparação à ativação direta)

Maior dispêndio de energia

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difundem-se livremente para

outros compartimentos,

influenciando vários processos

celulares

“Conversa cruzada”

CÓLERA (bactéria Vibrio cholerae)

Sintoma: Diarreia – resultado direto da toxina produzida pela bactéria; toxina provoca

ADP-ribosilação (modificação covalente da subunidade α da proteína G intestinal, a

qual passa a ter uma maior atividade).

Pergunta 5

As proteínas G consistem em 3 subunidades, . Os nucleótidos da guanina ligam-

se à subunidade α, que apresenta atividade enzimática, catalisando a conversão do

GTP em GDP. As subunidades permanecem unidas na forma de um complexo .

Todas as subunidades estão ancoradas à membrana através de uma cadeia de ácidos

gordos acoplada à proteína G por meio de uma reação conhecida por prenilação. As

proteínas G parecem ser livremente difusíveis no plano da membrana; por

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conseguinte, um único reservatório de proteína G numa célula pode interagir com

vários recetores e efetores diferentes, de uma maneira essencialmente promíscua.

No estado de “repouso”, a proteína G encontra-se na forma de um trímero não

fixo, ocupando o GDP o sítio na subunidade . Quando o GPCr é ocupado por uma

molécula agonista, ocorre uma alteração da sua conformação, envolvendo o domínio

citoplasmático do receptor, resultando na aquisição de uma alta afinidade pelo trímero

. A associação do trímero com o recetor provoca a dissociação do GDP ligado

e a sua substituição por GTP (troca de GDP/GTP) que, por sua vez, causa a dissociação

do trímero da proteína G, com consequente libertação das subunidades e .

Tratam-se das formas ativas da proteína G, que sofrem difusão na membrana e podem

associar-se a diversas enzimas e canais iónicos, induzindo ativação ou inativação,

conforme o caso.

O processo é concluído quando ocorre hidrólise do GTP a GDP, através da atividade da

GTPase da subunidade . O resultante dissocia-se então do efetor e une-se

ao complexo, completando o ciclo.

A ligação da subunidade a uma molécula efectora aumenta realmente a sua

atividade GTPase, sendo a magnitude desse aumento diferente para diferentes tipos

de efetores. Como a hidrólise do GTP constitui a etapa que interrompe a capacidade

da subunidade de produzir o seu efeito, a regulação da sua atividade de GTPase pela

proteína efetora significa que a ativação do efetor tende a ser autolimitada. O

mecanismo resulta em ampliação, visto que um único complexo agonista-recetor é

capaz de ativar várias moléculas de proteína G, podendo cada uma delas permanecer

associada à enzima efetora durante um tempo suficiente para produzir muitas

moléculas do produto. O produto é, com frequência, um segundo mensageiro, e

ocorre amplificação adicional antes que seja produzida a resposta celular final.

In Rangdale, 5ªEdição

Pergunta 6

A toxina da cólera catalisa a ribosilação do ADP, levando à ativação descontrolada da

adenilato ciclase e produção de AMPc. Basicamente, a proteína enterotoxina provoca

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o bloqueio da GTPase, prevenindo-se assim a inibição do complexo G .

Consequentemente, a secreção de fluídos pelo epitélio gastrointestinal será excessiva.

Pergunta 7

Fosforilação (ativação das cinases)

Pergunta 8

Depende das enzimas (mecanismo on e off)

Exemplo:

Pergunta 9

Agonista: Ligante que, ao se ligar ao recetor proteico, ativa a transdução do sinal

(caracterizada pela passagem de um sinal de uma célula para células – alvo por meio

do ambiente extracelular e compreendendo descodificação).

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Agonista total (resposta máxima) ou parcial (pode funcionar como antagonista

relativo: inibição competitiva)

Não falamos em eficácia, mas em afinidade.

Antagonista: Ligante que impede a transdução do sinal quando se liga ao recetor.

Pergunta 10

Segundos mensageiros solúveis em água (cAMP, cGMP, inositol trifosfato)

Segundos mensageiros lipídicos (DAG ou PIP3)

Iões (se o fluxo iónico for suficientemente grande ou se for a corrente

predominante através da membrana)

Pergunta 11

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A fosfolipase C é uma enzima da face interna da membrana que catalisa a hidrólise de

um fosfolípido membranar, o PIP2 (Fosfatidilinositol-4,5-bifosfato), havendo

consequente formação de 2 mensageiros em funções distintas, o DAG e o IP3 (1,4,5-

trifosfato de inositol). O IP3 é um segundo mensageiro que controla múltiplos

processos celulares, através da geração de sinais internos de cálcio. O cálcio libertado

ativa proteínas dependentes de cálcio, as quais são responsáveis pelo desencadear de

uma determinada resposta celular.

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

7.ª Aula Teórico-Prática – Glicólise: RESOLUÇÃO

Pergunta 1

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1ªfase: priming (fase preparatória) – reações endergónicas, onde ocorrem 2

fosforilações e uma isomerização;

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2ªfase: splitting stage – clivagem aldólica, transformando a frutose-1,6-

difosfato em 2 trioses;

3ªfase: oxireduction-phosphorylation stage: gasto de 2 moléculas de ATP

compensado pela formação de 4 moléculas de ATP.

Reações irreversíveis (praticamente irreversíveis in vivo) – ver info no Lehninger (532):

1. Fosforilação do grupo OH do Carbono 6 (a membrana celular é impermeável a

6-fosfato de glicose); Enzima: Hexocinase (ou glicocinase, se no fígado)

2. Fosforilação de 6-fosfato de frutose a

1,6-bifosfato de frutose (esta

transformação faz com que, a partir

deste momento, a glicose já não

possa ser utilizada noutra via

metabólica)

3. Transferência do grupo fosforil do fosfoenolpiruvato para o ADP

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Pergunta 2

As hexocinases são membros da família das cinases que catalisam a fosforilação da

glucose na via glicolítica, existindo 3 isoenzimas (I, II e III). Estas hexocinases são

inibidas alostericamente pelo seu produto, o 6-fosfato de glucose, sendo uma forma

de regulação da entrada de glucose na célula. Assim, no caso da célula se encontrar

com um potencial energético elevado (concentração de ATP elevada), a glicólise

diminui o seu ritmo, acumulando, entre outros intermediários, 6-fosfato de glicose.

Tendo em conta que o valor de para a reação 6-fosfato de glucose a originar 6-

fosfato de frutose é de 0,4kJ/mol, vai existir uma acumulação de 6-fosfato de glucose.

Como as hexocinases I e II são inibidas pelo seu produto, o 6-fosfato de glucose, a

glucose intracelular deixa de ser fosforilada, impedindo assim a entrada de mais

glucose, desnecessária para a célula.

As hexocinases I e II ligam-se específica e reversivelmente à membrana externa da

mitocôndria, um fenómeno que se pensa ser regulador da atividade enzimática.

As hexocinases existem em todo o corpo, mas atingem o ponto máximo da sua

importância no cérebro e nos músculos, onde a necessidade energética dita uma

grande velocidade da reação.

A maior diferença entre a glucocinase e a hexocinase é a afinidade para a glicose.

Assim, enquanto a glucocinase apresenta um Km para a glucose de 10 mM, a

hexocinase tem um Km inferior a 0,1 mM. Apresentando uma baixa afinidade para a

glicose, a enzima apenas atuará quando a concentração for demasiado elevada. Desta

forma, a glucocinase está bem adaptada para lidar com influxos elevados de glucose

no fígado. Sendo assim, a glicose é convertida a 6-fosfato de glucose (a qual não inibe a

glucocinase). Este composto é impedido de sair do fígado, dado a membrana celular

ser impermeável à substância. Desta forma, é possível diminuir a taxa de glicose no

sangue.

Pergunta 3

Os destinos metabólicos serão a formação de glicogénio (gliconeogénese), a glicólise e

a via das fosfopentoses.

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A fosforilação da glucose origina 6-fosfotoglucose. Este posteriormente origina

piruvato.

AEROBIOSE ANAEROBIOSE

Piruvato é catalisado a acetato, que segue

para o ciclo do ácido cítrico, de modo a

ser completamente oxidado a dióxido de

carbono e água.

Fermentação alcoólica: 2 mol de etanol;

Fermentação láctica: 2 mol de + 2

mol de lactato.

NADH é oxidado a NA na cadeia

transportadora de eletrões. 3-fosfato de

gliceraldeído desidrogenase pode

continuar a atuar.

é regenerado na passagem de

piruvato a lactato.

, mitocôndrias Eritrócitos dependem de anaerobiose,

por não apresentarem mitocôndrias

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Pergunta 4

A reação de formação de 1,6-bifosfato de frutose é irreversível;

Clivagem aldólica é reversível e endergónica;

A conversão de Fosfato dihidroxiacetona em Gliceraldeído-3-fosfato é uma

reação rápida e reversível. No equilíbrio, 96% da triose fosfato é representada

pela di-hidroxiacetona fosfato. Contudo, a reação processa-se prontamente da

di-hidroxiacetona fosfato para o gliceraldeído-3-fosfato, devido à remoção

deste produto pelas reações subsequentes;

Por todas estas razões, para direcionar a reação no sentido de gliceraldeído-3-

fosfato, este forma-se e é consumido.

Para concentrações intracelulares menores de reagentes, a energia livre de

Gibbs não é tão positiva e a reação é facilmente revertida (o que se verifica na

formação de glicogénio).

Pergunta 5.a)

A anemia hemolítica resulta da hemólise, a nível dos vasos sanguíneos e noutros locais

do corpo. Este processo pode ser inofensivo ou ameaçar a vida. O tratamento vai

depender da causa da hemólise.

Os eritrócitos apresentam certas exigências que só são respondidas com o transporte

ativo de certas substâncias, logo implicando um gasto energético. Perante deficiência

nas enzimas da glicólise, não se produz eficazmente ATP e estas condições não são

mantidas, comprometendo a integridade da membrana e levando à lise celular.

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Pergunta 5.b)

A via de Rapport-Luebering diz respeito à formação de 2,3-BPG por desvio da glicose.

Através da ação de uma mutase sobre o ácido 1,3-bisfosfoglicérico

Através da ação de uma cinase sobre o ácido 3-fosfoglicérico (3-fosfoglicerato).

O 2,3-BPG tem grande afinidade com a hemoglobina desoxigenada. Desta forma,

quando se liga à Hb parcialmente oxigenada, promove, alostericamente, a libertação

de todo o oxigénio ligado à Hb, aumentando a capacidade de libertação do oxigénio

pelos eritrócitos junto dos tecidos.

Dependendo das necessidades, esta via produz ou não 2,3-bisfosfoglicerato. A via

serve, então, como uma espécie de “energy buffer”, fornecendo rapidamente energia

quando necessária. (muito presente nos habitantes dos Himalaias)

Pergunta 6.

Perfil de um doente com enfarte agudo do miocárdio=?

Enfarte agudo do miocárdio: necrose parcial do músculo cardíaco por falta de

nutrientes e oxigénio.

Isoenzimas nos soros humanos resultam da libertação por lise celular: que lise celular?

Músculo do coração. O coração está muito dependente de , pelo que se verifica lise

dos miócitos e não dos eritrócitos. Desta forma, verifica-se o aumento da

concentração sanguínea das enzimas.

No caso de enfarte/obstrução de artéria, não existe para a formação de ATP. Assim,

os gradientes osmóticos não são controlados, levando à lise celular com consequente

libertação de enzimas (perfil A).

O perfil C pertencerá mais provavelmente a um problema hepático (“ou de uma noite

de copos”).

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Pergunta 7.

As células cancerosas crescem mais rapidamente do que os vasos sanguíneos que as

nutrem; assim, quando os tumores sólidos crescem, são incapazes de obter oxigénio

de modo eficiente. Começam a experimentar hipoxia. Nestas condições, a glicólise

produz ácido láctico e essa fermentação torna-se a fonte principal de ATP, em vez de

seguir a via da fosforilação oxidativa, originando e uma maior quantidade

de ATP. Existe, assim, défice de ATP, o que pode ser responsável pela lise celular (a

diminuição de pH por presença de lactato não é suficiente para lise celular; tem que se

considerar efeito cumulativo da aceleração da via glicolítica e o estabelecimento de

novos vasos sanguíneos).

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

8.ª Aula Teórico-Prática – Ciclo de Krebs e Respiração Celular:

RESOLUÇÃO

Pergunta 1

Mitocôndria (matriz)

Pergunta 2

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O oxigénio molecular não participa diretamente no ciclo de Krebs. Contudo, o ciclo

opera somente sob condições aeróbias, porque o e o só podem ser

reoxidados na mitocôndria pela transferência de eletrões para o oxigénio molecular

(enquanto é reduzido a ).

A glicólise tem tanto uma modalidade aeróbia quanto uma anaeróbia, enquanto o ciclo

do ácido cítrico é estritamente aeróbio. A glicólise pode ocorrer, sob condições

anaeróbias, porque o NADH é regenerado na transformação do piruvato a lactato ou

etanol.

Pergunta 3

A fosforilação do substrato corresponde à formação de moléculas energéticas, ATP e

GTP (formação/quebra de ligações de alta energia), simultâneas à transformação

enzimática do substrato, originando os intermediários metabólicos. Corresponde,

assim, a um ponto de intersecção entre vários metabolismos.

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Pergunta 4

A fosforilação de GTP dá-se ao nível da 5ªreação do ciclo de Krebs: tiólise da succinil-

CoA em sucinato. Esta reação, catalisada pela succinil-Coa sintetase, apresenta uma

variação da energia livre de Gibbs padrão muito negativa, devido à hidrólise da ligação

tioéster, a qual é acoplada na síntese de uma ligação fosfoanidra de alta energia,

gerando GTP (ou ATP) a partir de GDP (na presença de fosfato inorgânico) e surgindo

em virtude da libertação oxidativa do -cetoglutarato.

Pergunta 5

Beribéri: sintomas neurológicos e cardíacos; o dano no sistema nervoso periférico

expressa-se como dor nos membros, fraqueza muscular, sensação cutânea e débito

cardíaco inadequado.

A tiamina (vitamina B1) é o precursor do co-factor tiamina pirofosfato (TPP). Este co-

fator é o grupo prostético de 3 enzimas importantes: piruvato desidrogenase, -

cetoglutarato desidrogenase e transcetalase (via pentose fosfato).

O aspeto comum das reações que recorrem a TPP é a transferência de uma unidade

aldeídica ativada.

Na patologia do beribéri, os níveis de piruvato e de -cetoglutarato no sangue estão

mais altos que o normal. O aumento do nível de piruvato no sangue é especialmente

pronunciado após a ingestão de glicose. Tal justifica-se porque, nos doentes, as

atividades dos complexos de piruvato e de -cetoglutarato desidrogenases in vivo

estão anormalmente baixas.

O piruvato, produto da glicose aeróbia, só pode entrar na via através do complexo

piruvato desidrogenase. Como a enzima está desativada, o sistema nervoso não

recebe a energia que necessita, resultando em problemas neurológicos (já que não

consegue utilizar lípidos como fonte de energia).

A mesma explicação pode ser utilizada para o complexo -cetoglutarato

desidrogenase, que catalisa uma reação muito semelhante à anterior. A deficiência da

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TPP não permite a conversão de -cetoglutarato em succinil-CoA, o que leva à sua

acumulação após ingestão de glicose.

(Tratamento: injeções de tiamina)

Sintomas parecidos com envenenamento por mercúrio: chapeleiro louco

CASO CLÍNICO

Mialgias e fraqueza muscular, agravamento progressivo

Escurecimento da urina que ficou de “cor alaranjada”

Obs. física não revelou palpação dolorosa de massas musculares ou falta de

força muscular

Elevação da creatina cinase (CK=365 U/L)

Urina II com mioglobina (+++)

Após prova de esforço: CK=780 U/L; Lactato 0,6mmol/L; pH arterial 7,31

Eletromiograma: miopatia ligeira

Valores anormalmente baixos de atividade de NADH-citocromo c redutase e

succinato-citocromo c redutase

Atividade normal de NADH desidrogenase, succinato desidrogenase e

citocromo c oxidase.

Creatina fosfocinase: produto da degradação da fosfocreatina no músculo; é produzida

a uma taxa praticamente constante, que é diretamente proporcional à massa muscular

da pessoa.

Mioglobinúria: presença de mioglobina na urina. A mioglobina transporta oxigénio.

Diferença entre mioglobina e hemoglobina? Local de atuação.

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Pergunta 6.a)

CK elevada (365 U/L, 780U/L, após prova de esforço, para VR de 195U/L). CK é produto

da degradação da fosfocreatina em creatina nos músculos. Se se encontra na corrente

sanguínea=lise de células musculares.

Não existe respiração celular → produção de energia anaerobiamente → produção

menor de ATP + produção de lactato (explica valor acima de VR) → diminuí pH (acidose

metabólica)

Pergunta 6.b)

Após prova de esforço, verificou-se um aumento da concentração sanguínea de CK e

de lactato e a diminuição do pH arterial.

O aumento da concentração de lactato é explicado pela realização de fermentação

láctica por parte do músculo esquelético. Este tipo de fermentação é um processo que

ocorre de forma alternativa, frente a situações em que o organismo não realiza

respiração aeróbia. Considerado um artifício metabólico de curto prazo, ativado

quando o organismo é submetido a um intenso esforço físico em condições de baixa

oxigenação muscular.

Em comparação com a respiração aeróbia, a fermentação láctica apenas leva à

formação de duas moléculas de ATP. Perante um cenário de baixa energia, verificou-se

um aumento dos níveis de creatina cinase. A CK funciona como um catalisador, sendo

a sua principal função nas células a de adicionar um grupo de fosfato à creatina,

formando uma molécula de fosfocreatina. A fosfocreatina é utilizada pelo organismo

para fornecer energia às células.

Contudo, isto é um processo intracelular. Como se explicam então os elevados valores

de CK no sangue? A explicação passará pelo processo de rabdomiolise (sinónimo de

lise de células do músculo esquelético). Durante o processo de degeneração muscular,

as células do músculo esquelético lisam e libertam o seu conteúdo para a corrente

sanguínea, incluindo a CK, mioglobina e o lactato.

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Sendo o lactato uma substância ácida, justifica-se a descida do pH arterial (acidose

metabólica).

NOTAS:

Creatina: presente no cérebro e nas fibras musculares. Fonte endógena: fígado;

CK é a primeira enzima do coração a surgir no sangue após enfarte do

miocárdio; também desaparece rapidamente da corrente sanguínea;

Medicação para colesterol também poderá elevar valores de CK, assim como os

para o hipotiroidismo;

http://www.youtube.com/watch?v=BR3dDO1Sz0E

Pergunta 6.c)

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Valores anormalmente baixos de NADH-citocromo c reductase e succinato-citocromo C

reductase* (considerei Q-cytochrome c oxidoreductase): problema ao nível do

complexo III. Sabendo que o complexo III é o responsável por fazer seguir os eletrões

sequencialmente para o citocromo c, o qual os transporta para o complexo IV;

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compreende-se que a passagem de para o citosol fique comprometida, diminuindo

a eficiência da redução do citocromo c e, consequentemente, impedindo o normal

desenrolar da cadeia de eletrões.

A passagem de para o citosol necessita de ATP: congruência com o caso clínico.

Pergunta 6.d)

Antimicina A: inibidor do complexo III – paralisação irreversível do fluxo de eletrões na

cadeia transportadora. Deixa de se gerar potencial redutor, logo não há consumo de

e não se forma ATP. Resultados esperados são os mesmos.

NOTA:

Inibição complexo III: grave (nem NADH nem FAD entram)

Inibição complexo I: continua a existir produção energética (não entra NADH,

mas entra FAD )

Pergunta 7.

Peter D. Mitchell proposed the chemiosmotic hypothesis in 1961. The theory suggests

essentially that most ATP synthesis in respiring cells comes from the electrochemical

gradient across the inner membranes of mitochondria by using the energy of NADH

and FADH2 formed from the breaking down of energy-rich molecules such as glucose.

Molecules such as glucose are metabolized to produce acetyl CoA as an energy-rich

intermediate. The oxidation of acetyl CoA in the mitochondrial matrix is coupled to the

reduction of a carrier molecule such as NAD and FAD. The carriers pass electrons to the

electron transport chain (ETC) in the inner mitochondrial membrane, which in turn pass

them to other proteins in the ETC. The energy available in the electrons is used to pump

protons from the matrix across the inner mitochondrial membrane, storing energy in

the form of a transmembrane electrochemical gradient. The protons move back across

the inner membrane through the enzyme ATP synthase. The flow of protons back into

the matrix of the mitochondrion via ATP synthase provides enough energy for ADP to

combine with inorganic phosphate to form ATP. The electrons and protons at the last

pump in the ETC are taken up by oxygen to form water.

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This was a radical proposal at the time, and was not well accepted. The prevailing view

was that the energy of electron transfer was stored as a stable high potential

intermediate, a chemically more conservative concept.

The problem with the older paradigm is that no high energy intermediate was ever

found, and the evidence for proton pumping by the complexes of the electron transfer

chain grew too great to be ignored. Eventually the weight of evidence began to favor

the chemiosmotic hypothesis, and in 1978, Peter Mitchell was awarded the Nobel Prize

in Chemistry. Chemiosmotic coupling is

important for ATP production in chloroplasts

and many bacteria and archaea. Wikipedia

“Chemiosmotic theory readily explains the

dependence of electron transfer on ATP

synthesis in mitochondria. When the flow of

protons into the matrix through the proton

channel of ATP synthase is blocked (with

oligomycin, for example), no path exists for the

return of protons to the matrix, and the

continued extrusion of protons driven by the

activity of the respiratory chain generates a

large proton gradient. The proton-motive force

builds up until the cost (free energy) of pumping

protons out of the matrix against this gradient

equals or exceeds the energy released by the

transfer of electrons from NADH to O2. At this

point electron flow must stop; the free energy

for the overall process of electron flow coupled to proton pumping becomes zero, and

the system is at equilibrium.” in Lehninger

Quanto maior for o consumo de , mais ATP é formado! São necessárias moléculas,

como NADH e , que provêm do ciclo de Krebs – só acontece aerobicamente).

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Pergunta 8.

2,4-dinitrofenol: desacoplador – substância que consegue desacoplar a

oxidação da fosforilação. Quando mitocôndrias intactas são alvo desta

substância, os fragmentos resultantes de membrana conseguem, ainda,

catalisar a transferência de eletrões do succinato ou do NADH para o , mas

não existe produção de ATP acoplada a esta respiração.

A energia é dissipada sob a forma de calor

“In living cells, DNP acts as a proton ionophore, an agent that can shuttle

protons (hydrogen cations) across biological membranes. It defeats the proton

gradient across mitochondria and chloroplast membranes, collapsing the

proton motive force that the cell uses to produce most of its ATP chemical

energy. Instead of producing ATP, the energy of the proton gradient is lost as

heat”, Wikipedia

NOTA: DNP foi utilizado durante muitos anos em comprimidos para emagrecer

Consumo de Oxigénio: Aumenta

Produção de ATP: Diminuí

INFORMAÇÃO EXTRA

Desacoplador (atua a nível da ATP sintetase)

• Permite que uma reação ocorra e outra não.

• Desagrega a geração de energia, que iria ser utilizada.

• Há consumo de O2.

• Não permite a formação de ATP

Inibidor (atua ao nível dos complexos)

• Inibe a atividade

• Não se chega a gerar o potencial redutor

• Não há consumo de O2

• O O2 não recebe eletrões e não se forma ATP

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

9.ª Aula Teórico-Prática – Metabolismo Glicídico: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO 1

Rapaz recebeu imunizações adequadas e iniciou profilaxia com antimaláricos;

Cansaço + urina escura;

Mucosas pouco coradas e as esclerosas subictéricas (coloração amarelada da

pele e mucosas);

HC: episódios semelhantes após ingestão de favas (contêm flavinas – grande

potencial redutor; divicina – ingrediente tóxico das favas).

Deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase?

RETICULÓCITOS: precursores dos eritrócitos, ainda possuindo muitos organelos. Não

se destroem tão facilmente devido a apresentarem mitocôndrias;

VGM: Volume Globular Médio – primeiro passo para o diagnóstico de anemia

hipo ou hiperproliferativa;

BILIRRUBINA TOTAL: principal produto do metabolismo do heme da

hemoglobina. Cerca de 70% a 80% da bilirrubina são provenientes da

destruição das hemácias velhas, 15% de fontes hepáticas e o restante é

proveniente da destruição de hemácias defeituosas na medula óssea e nos

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citocromos; A bilirrubina, principal componente dos pigmentos biliares, é o

produto final da destruição da porção “heme” da hemoglobina e outras

hemoproteínas.

A dosagem das bilirrubinas é um exame que pode avaliar ao mesmo tempo

lesão hepatocelular, fluxo biliar e função de síntese do fígado;

TGO: transaminase glutâmico oxaloacética ou Aspartato aminotransferase

(AST) – é uma enzima que catalisa a reação: aspartato + -cetoglutarato =

oxaloacetato + glutamato; é encontrada em altas concentrações no citoplasma

e nas mitocôndrias do fígado, músculos esquelético e cardíaco, rins, pâncreas e

eritrócitos; quando qualquer um desses tecidos é danificado, a AST é liberada

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no sangue; como não há um método laboratorial para saber qual a origem da

AST encontrada no sangue, o diagnóstico da causa do seu aumento deve levar

em consideração a possibilidade de lesão em qualquer um dos órgãos onde é

encontrada; valores normais: até 31 U/L (mulheres) e 37 U/L (homens);

TGP: transaminase glutâmico pirúvica ou Alanina aminotransferase (ALT); é

uma enzima que catalisa a reação: alanina + -cetoglutarato = piruvato +

glutamato; é encontrada em altas concentrações apenas no citoplasma do

fígado, o que torna o seu aumento mais específico de lesão hepática; no

entanto, pode estar aumentada em conjunto com a AST em miopatias (doenças

musculares) severas; valores normais: até 31 U/L (mulheres) e 41 U/L

(homens);

Relação AST/ALT

a) além das características individuais, a relação entre o aumento das enzimas

tem valor diagnóstico

b) tanto a AST quanto a ALT costumam subir e descer mais ou menos na mesma

proporção em doenças hepáticas

c) elevações pequenas de ambas, ou apenas de ALT em pequena proporção, são

encontradas na hepatite crónica (especialmente hepatite C e esteato-hepatite

não alcoólica)

d) como na hepatite alcoólica há maior lesão mitocondrial, proporcionalmente, do

que nas outras hepatopatias, observa-se tipicamente elevação mais acentuada

(o dobro ou mais) de AST (que é encontrada nas mitocôndrias) do que de ALT,

ambas geralmente abaixo de 300 U/L

e) elevações de ambas acima de 1.000 U/L são observadas em hepatites agudas

virais ou por drogas

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LDH: Lactato Desidrogenase; é observado em lesões hepatocelulares de modo

geral; pode ser útil na diferenciação entre hepatite aguda viral e lesão causada

por isquemia ou paracetamol; sugere-se que, em elevações de

aminotransferases acima de 5 vezes o limite superior, uma relação ALT/DHL

maior que 1,5 sugere hepatite viral; valores normais: 24-480 U/L.

TESTE DE COMBS DIRETO: utilizado para diagnosticar doenças autoimunes.

Através do Teste de Combs Direto pode-se evidenciar os anticorpos contra

antígenos dos eritrócitos, isto é, se “in vivo” há anticorpos incompletos fixos à

membrana eritrocitária. O teste de Combs direto é usado no diagnóstico de

doenças autoimunes e doença hemolítica do recém-nascido. Este detecta

anticorpos ligados à superfície das hemácias.

Pergunta 1

Via fosfato pentose – fase oxidativa

O carbono aldeídico (C1) é oxidado a ácido carboxílico

NOTA: Enzima específica ao substrato

Causas do aumento de aminotransferases no sangue

Doenças Hepatobiliares

Doenças do Miocárdio

Doença Pancreática

Doença Muscular

Álcool

Ligação a imunoglobulina (rara)

Doença não-hepatobiliar com envolvimento hepático

Obesidade/diabetes

Hemocromatose

Deficiência de alfa-1-tripsina

Infecção pelo HIV

Hipertiroidismo

Doença Celíaca

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Pergunta 2.a)

Urina escura: presença de hemoglobina, devido à lise dos eritrócitos. Daí valor de

hemoglobina sanguínea inferior ao tabelado por referência.

Cansaço: baixa concentração de hemoglobina no sangue, processo de produção

energética aeróbio menos eficiente. Produção de energia por via anaeróbia – o que

explica os valores de LDH (regeneração de NAD+).

Com a diminuição do número de eritrócitos, devido à lise celular, verifica-se um

aumento da resposta da medula, levando a uma maior produção de reticulócitos. Estes

precursores de eritrócitos apresentam, ainda, organelos intracelulares, o que justifica a

sua dimensão superior (quando em comparação com o eritrócito). Verifica-se, deste

modo, um aumento do VGM.

Aumento da concentração de bilirrubina: hemólise leva á libertação de hemoglobina.

Bilirrubina é o principal resultado do metabolismo do grupo heme da hemoglobina.

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Valores de TGO/AST elevados: presente no sangue quando hepatócitos, músculo

esquelético e cardíaco, rins, pâncreas ou eritrócitos se danificam. Neste caso,

eritrócitos estão danificados, o que explica o valor. Também pode verificar-se maior

atividade hepática.

Valor de TGP/ALT dentro dos valores de referência: indicativo que a lesão não é

hepática.

Teste de Combs negativo: distúrbios não foram causados por doença autoimune.

Pergunta 2.b)

Hipótese: deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase

Resposta Lehninger: G6PD catalyzes the first step in the pentose phosphate pathway

(see Fig. 14–21), which produces NADPH. This reductant, essential in many biosynthetic

pathways, also protects cells from oxidative damage by hydrogen peroxide (H2O2) and

superoxide free radicals, highly reactive oxidants generated as metabolic byproducts

and through the actions of drugs such as primaquine and natural products such as

divicine—the toxic ingredient of fava beans. During normal detoxification, H2O2 is

converted to H2O by reduced glutathione and glutathione peroxidase, and the oxidized

glutathione is converted back to the

reduced form by glutathione reductase

and NADPH (Fig. 1). H2O2 is also broken

down to H2O and O2 by catalase, which

also requires NADPH. In G6PD-deficient

individuals, the NADPH production is

diminished and detoxification of H2O2 is

inhibited. Cellular damage results: lipid

peroxidation leading to breakdown of

erythrocyte membranes and oxidation

of proteins and DNA.

Ver página 551 do Lehninger

Relendo o caso clinico, verificamos:

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Profilaxia com anti-maláricos – anemia hemolítica induzida por medicamentos

fruto da deficiência de G6PD.

Medicamentos anti maláricos, como a pamaquina, podem levar ao desenvolvimento

de urina escura, icterícia e queda abrupta da taxa de hemoglobina sanguínea quando

associados a uma carência de G6PD.

Este defeito, que é herdado no cromossoma X, é a enzimopatia mais comum, afetando

centenas de milhões de pessoas. As células com níveis reduzidos de glicose-6-fosfato

desidrogenase são especialmente sensíveis à lesão oxidativa, pois produzem menos

NADPH, necessário para restaurar o antioxidante glutatião reduzido. Esta agressão é

mais aguda nas hemácias porque elas, não tendo mitocôndrias, não têm mecanismos

alternativos para gerar poder redutor. Hemácias com um nível reduzido de glutatião

são mais suscetíveis à lise.

Os antimaláricos, glicosídeos purínicos de favas, são agentes oxidantes que levam à

geração de peróxido, forma química reativa de oxigénio que pode lesar membranas,

assim como outras biomoléculas.

Na ausência de G6PD, os peróxidos continuam a lesar as membranas, pois não está a

ser produzido NADPH para a restauração do glutatião reduzido. Além disso, as

sulfidrilas da hemoglobina não se podem manter por muito tempo na forma reduzida.

As moléculas de hemoglobina ligam-se, então, formando agregados, os corpos de

Heinz, nas membranas celulares. As membranas lesionadas pelos corpos de Heinz e

pelas formas químicas reativas de oxigénio tornam-se deformadas, e é provável que a

célula sofra lise.

Pergunta 3.

Importância metabólica do NADPH e do glutatião para a integridade da membrana

eritrocitária = respondido na pergunta anterior.

↙atividade de G6PD → ↙ NADPH → ↙taxa de redução do glutatião (cisteína, glicina e

glutamato) → acumulação de radicais de + formação de corpos de Heinz →oxidação

das membranas (em especial, eritrócitos) → hemólise.

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Pergunta 4.

Os eritrócitos, a fim de poderem fornecer oxigénio a todo o organismo, necessitam de

mudar de forma. Consequentemente, perdem todos os organitos celulares, inclusive

as mitocôndrias (onde se processa o ciclo de Krebs). Não tendo mitocôndrias, não

existem mecanismos alternativos para gerar poder redutor. O principal papel do

NADPH nas hemácias é reduzir a forma dissulfeto do glutatião para a forma sulfidrílica,

numa reação catalisada pela flavoproteína glutatião redutase. A forma reduzida de

glutatião serve como um tampão de sulfidrilas que mantém as cisteínas da

hemoglobina e de outras proteínas das hemácias no estado reduzido.

Na ausência de G6PD, não existe restauração do glutatião reduzido. Além disso, as

sulfidrilas da hemoglobina não se podem manter por muito tempo na forma reduzida.

As moléculas de hemoglobina formam agregados, os corpos de Heinz, nas membranas

celulares. As membranas lesadas pelos corpos de Heinz e pelas formas reativas de

tornam-se deformadas e é provável que a célula sofra lise.

As outras células têm outras fontes de na mitocôndria.

NOTA: principais grupos de agentes oxidativos: fármacos, infeções e favas.

CASO CLÍNICO 2

Hepatomegália;

Episódios frequentes de vómitos e irritabilidade;

Primeira filha de pais saudáveis, sem laços de consanguinidade conhecidos;

Acumulação de glicogénio nos hepatócitos;

Atividade enzimática da glicose-6-fosfatase francamente diminuída;

Doença de Von Gierke (distúrbio metabólico hereditário autossómico recessivo

de acumulação de glicogénio);

Recomendação de dieta polifraccionada.

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Pergunta 5.a)

O bebé foi diagnosticado com a doença de Von Gierke. Esta doença carateriza-se por

uma deficiência na enzima glicose-6-fosfatase ou sistema de transporte.

A ausência de glicose-6-fosfatase no fígado leva a hipoglicemia, dado não ser possível

formar glicose a partir da glicose-6-fosfato. Essa ose fosforilada não saí do fígado

porque não pode atravessar a membrana da célula. A acumulação de glicose-6-fosfato

está por detrás da hepatomegálica demonstrada pela paciente. A presença de glicose-

6-fosfato em excesso dispara um aumento da glicólise hepática, levando a um alto

nível de lactato e piruvato no sangue. Sendo estas substâncias ácidas, facilmente se

percebe a diminuição de pH arterial à medida que se prolonga o jejum.

O elevado valor de triacilglicerois justifica-se, sabendo que os portadores da doença de

Von Gierke são muito mais dependentes do metabolismo lipídico que um individuo

normal (suplementação das necessidades energéticas). Lembremos que estes

indivíduos produzem mais ácido láctico, o qual fica disponível para a síntese lipídica.

Os valores baixos de glicose dizem respeito aos episódios de hipoglicémia entre as

refeições, sendo que o nível de glicose sanguínea não se eleva nem com a

administração de epinefrina nem glucagina. Os vómitos e a irritabilidade são, muito

provavelmente, consequências de quebras de tensão arterial recorrentes do baixo

nível de glicose no sangue.

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Pergunta 5.b)

São clinicamente indistinguíveis – não distinguíveis por exame físico. Os pacientes com

falta da enzima desramificadora ( ) apresentam a estrutura do

glicogénio do fígado e do músculo anormal e a quantidade é pronunciadamente

aumentada. As ramificações externas do glicogénio são muito curtas, dado serem as

únicas que estes conseguem utilizar.

Pergunta 6.

GLICOGÉNIO MUSCULAR GLICOGÉNIO HEPÁTICO

Reserva de glicose para produção de ATP nos tecidos. A maior parte do glicogénio é consumido sem formação de glicose livre.

Reversa para manutenção de glicémia. Os níveis de glicogenia, no fígado, após as refeições, são elevados, baixando lentamente no espaço entre refeição e sono.

Pergunta 7.

FIBRAS MUSCULARES VERMELHAS FIBRAS MUSCULARES BRANCAS

Considerável fluxo sanguíneo

Grande quantidade de mioglobina

Presença de muitas mitocôndrias

Metabolismo aeróbio promove contração relativamente larga

Glicogénio decomposto em piruvato, o qual entra para o ciclo TCA

Atividade longa, logo a glicose é necessária em intervalos maiores que a fermentação láctica.

Maior capacidade para a glicogenólise e glicólise, mas só funcionam em capacidade máxima em períodos curtos

Menos mioglobina

Menos mitocôndrias

Produção final de lactato

Em aerobiose, degradação lipídica;

Em anaerobiose e aerobiose, degradação do glicogénio

VELOCISTA MARATONISTA

Fibras Brancas

CK

Glicose de glicogénio muscular:

glicólise anaeróbia

Glicogénio rápido/depletado

Fibras Vermelhas

ATP

Glicose sanguínea + ácidos gordos

livres

Glicogénio lento/degradado

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Pergunta 8.

UTP →PPi→2Pi

A reação ocorre sempre no sentido direto, porque o Pi resultante é utilizado noutras

reações.

NOTA: UDP – glicose e uma molécula de glicose “ativada” a partir da qual o glicogénio

pode ser sintetizado.

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

10.ª Aula Teórico-Prática – Metabolismo Lipídico: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO

Fraqueza muscular e letargia (perda da sensibilidade) após ingestão de

alimentos e náuseas;

Fadiga muscular regularmente;

OF: hepatomegália discreta, fraqueza muscular das extremidades, restante

exame objetivo normal;

Terapêutica com soro glicosado e dieta pobre em gorduras, verificando-se

melhoria clínica;

BIÓPSIA MUSCULAR: células musculares preenchidas com vacúolos contendo

lípidos; concentração elevada de Triacilgliceróis e concentração baixa de

carnitina (1/6 do normal).

Pergunta 1.

A paciente apresenta hipoglicémia, muito provavelmente com origem na inexistência

de uma alimentação normal, devido às náuseas.

A biópsia muscular revelou uma concentração baixa de carnitina. [A carnitina revela-se

essencial para o metabolismo dos ácidos gordos: os ácidos gordos são ativados na

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membrana mitocondrial externa, mas são oxidados na matriz mitocondrial. É, então,

necessário um sistema de transporte que permita levar as moléculas de acil CoA de

cadeia longa através da membrana mitocondrial interna. Numa reação catalisada pela

carnitina aciltransferase I, o grupo acil é transferido do átomo de enxofre da CoA para

o grupo hidroxilo da carnitina, formando acilcarnitina. A acilcarnitina é então

transportada através da membrana mitocondrial interna por uma translocase. Aí

verifica-se a reação inversa à supracitada, catalisada pela carnitina aciltransferase II,

regenerando-se a carnitina.]

Perante valores baixos de carnitina, os ácidos gordos não são transportados para o

interior da mitocôndria, ficando de fora do processo de -oxidação. Sem -oxidação,

não se forma acetil-CoA, não se seguindo a via da cetogénese. Verifica-se a

acumulação de ácidos gordos não metabolizados, explicando a hepatomegália.

(Perante um jejum prolongado, seria de esperar a produção anormal de corpos

cetónicos, que iriam suplantar 75% das necessidades cerebrais. Contudo, na ausência

de carnitina, não se forma acetil-CoA. Sendo o primeiro passo da cetogénese a

condensação de 2 moléculas de acetil-CoA, formando-se acetoacetil-CoA, é natural

que se verifique um aumento de corpos cetónicos)

Fraqueza muscular: falta de energia disponível – alimentação fraca, afetando a

glicólise; a deficiência do metabolismo lipídico afeta a -oxidação.

Aumento dos triglicéridos: esterificação de ácidos gordos, levando ao preenchimento

das células musculares por vacúolos que contém lípidos.

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Pergunta 2.

Corpos cetónicos: forma de energia hidrossolúvel; derivados da reação de

condensação de 2 moléculas de acetil-CoA (não absorvidas pelo ciclo de Krebs).

Formação essencialmente ao nível das mitocôndrias hepáticas (hepatócitos) ou no rim

(nefrónios), partindo daí para todo o organismo.

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Pergunta 3.

Em situações normais, o músculo cardíaco e o córtex renal dão preferência

ao acetoacetato sobre a glicose. Ao contrário, a glicose é o alimento

principal para o cérebro, para os glóbulos vermelhos e para o fígado numa

pessoa bem nutrida com alimentação equilibrada.

Em casos de jejum prolongado e diabetes, o cérebro adapta-se ao

acetoacetato (suprimindo cerca de 75% das necessidades energéticas),

ainda que os corpos cetónicos lhe sejam prejudiciais.

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NOTA: em jejum, a glicose provem de outras vias alternativas como a gliconeogénese e

metabolismo proteico (caquéxia – perda de peso, atrofia muscular, fadiga, fraqueza e

perda de apetite). Ao consumir menos glicose, previne-se o metabolismo proteico.

Pergunta 4.

Os corpos cetónicos não estão aumentados, porque, na paciente, não se seguiu a via

da cetogénese. Os baixos níveis de carnitinina impossibilitam o transporte de ácidos

gordos para o interior da mitocôndria, onde ocorre a -oxidação, necessária para a

cetogénese.

Pergunta 5.

LIPÓLISE

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+ FORMAÇÃO DE CORPOS CETÓNICOS NO INTERIOR DA

MITOCÔNDRIA

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Pergunta 5.a)

Sim, pode. A falta de carnitina impede a degradação lipídica, levando à formação de

corpos cetónicos (o que justifica a elevada concentração de triacilgliceróis). A fadiga

muscular pode também ser entendida, devido à falha no metabolismo lipídico,

responsável por satisfazer partes das necessidades energéticas humanas.

Pergunta 5.b)

Sim. A carnitina aciltransferase I permite a transferência do grupo acil da CoA para a

carnitina. O grupo acil e a carnitina livre são transportados por antiporte por outra

enzima. Se a carnitina aciltransferase I não funcionasse, o acil-CoA continuava a não

sofrer degradação na .

Pergunta 5.c)

: sequência de 4 reações (Oxidação →

Hidratação → Oxidação → Tiólise) que vai permitir a

oxidação do acil CoA em acetil-CoA, havendo a

produção de 1-acetil-CoA, 1 FADH2 e 1 NADH em cada

ciclo (realizado na membrana interna da mitocôndria).

Este processo é depois completado pelo ciclo de Krebs,

onde elementos redutores são transferidos para o ,

fornecendo a energia necessária para a produção de

ATP durante a fosforilação oxidativa.

Pergunta 5.d)

A baixa concentração de carnitina implica que não exista degradação de acil-CoA em

acetil-CoA. Assim, os lípidos acumulam-se ao nível do tecido muscular. Este, por sua

vez, apresenta capacidade de biossíntese de triacilgliceróis, o que justifica a sua

elevada concentração no sangue da paciente.

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Pergunta 6.

Reduzida pela falta de substrato

Pergunta 7.

Ímpares. Nestes casos, não se pode formar apenas acetil-CoA. A reação final termina

com a formação de acil-CoA com 3 carbonos, o propionil-CoA. O propionil-CoA

transformar-se-á em succinil-CoA através de um conjunto de reações intermediárias. O

succinil-CoA integra o ciclo de Krebs numa etapa muito mais avançada do que o acetil-

CoA, ou seja, a disponibilização de energia será mais célere. Para além disso, permitir-

se-á a síntese de oxaloacetato, o que é fundamental para obter glicose (intermediário

da glicogénese). Tal acontece devido à função do succinato enquanto transportador

para o oxaloacetato.

Pergunta 8.

O propionil ao entrar a meio do ciclo, permite saltar uma descarboxilação e origina 1

molécula de oxaloacetato, permitindo continuar a produzir energia. Para além disso, o

propionil-CoA é o único factor capaz de fazer gluconeogenese: oxaloacetato-piruvato-

glicose

Descarboxilação

Reordenamento molecular

Transformação em succinil-

CoA

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

11.ª Aula Teórico-Prática – Biossíntese Lipídica: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO

32 anos, sexo masculino;

Hábitos tabágicos marcados;

Dor pré-cordial (dor, peso ou pressão na face anterior do tórax) intensa (angina

de peito/enfarte) com súbita irradiação para o braço esquerdo iniciada há cerca

de 6 horas;

ECG com alterações compatíveis;

Elevação da concentração sanguínea da CK-MB (enzima presente no músculo,

responsável pela catálise da reação de transferência de um grupo fosfato da

creatina fosfato para o ADP, restabelecendo as reservas de ATP);

Diagnóstico: enfarte agudo do miocárdio

EO: xantomas (deposição de material de cor amarelada, rico em colesterol) nas

mãos; tendões de Aquiles espessados; xantelasmas (pequenos depósitos de

matéria gordurosa sob a superfície da pele);

História familiar de patologia coronária;

Angiografia coronária: estenose (estreitamento anormal de um vaso sanguíneo)

marcada do tronco comum da artéria coronária esquerda;

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PTCA e colocação de stent + sinvastatina e dieta.

Pergunta 1.

Colesterol e ésteres de colesterol (TAG e fosfolípidos): essencialmente insolúveis em

água.

Transporte feito através do plasma sob a forma de lipoproteínas (complexos

macromoleculares de proteínas transportadoras específicas, apoliproteínas, com várias

combinações de fosfolípidos, colesterol, ésteres de colesterol e TAG). Estes complexos

macromoleculares esféricos apresentam um núcleo central que contém lípidos

neutro/apolares, rodeado por uma camada monolípidica com fosfolípidos e colesterol

simples e, ainda, uma camada de apoproteínas mais superficial.

6 tipos:

Quilomicras (transporte de TAG exógenos);

Quilomicras remanescentes (transporte de colesterol da dieta);

VDL;

IDL;

LDL;

HDL.

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Pergunta 2.

Scavenger cell: fagócito que remove o agente patogénico ou tecido deficiente

CICLO EXÓGENO:

1. Micela é alvo das lípases, transformando-se em monoacilgliceróis e ácidos

gordos; estes passam outra vez a TAG e juntam-se à APOB48;

2. Formam-se Quilomicras; estas vão para a linfa do intestino;

3. Agora na corrente sanguínea, sofrem a ação da lipoproteína lípase, levando à

perca de TAG, que é transportado através do endotélio que contacta com o

sangue até aos órgãos que precisam de TAG (tecido adiposo e músculos)

4. Formam-se Quilomicras remanescentes (que vão para o fígado).

ATENÇÃO: HDL não são transportadas auxiliadas pela APOB48, mas sim pela APO A.

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CICLO ENDOGÉNO:

1. Fígado produz VLDL;

2. VLDL sofre ação da lipoproteína lípase + ação de HDL (que transfere APO C e

APO E para VLDL);

3. A perda de TAG leva à formação de IDL. Do IDL formado, uma parte é

transportada para o fígado; outra sofre nova ação enzimática, formando LDL

(%CE é muito maior). A LDL é a principal lipoproteína que transporta colesterol

para os órgãos que dele precisam (formação dos sais biliares, hormonas,

membranas, vitamina D);

NOTA: O fígado também pode produzir HDL.

Densidade Diâmetro %TAG %CE %P

VLDL IDL LDL HDL

-

↓ +

+

↑

-

+

↑

-

- +

++ +

-

↓ +

Pergunta 3.

Tabagismo, sedentarismo, dieta desequilibrada;

Diabetes (tipo 2 especialmente). A insulina inibe a lípase: ↙Insulina → ↗Lipase

→ Degradação de TAG em Acetil-CoA → possível aumento do colesterol

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(reação da célula a aparente situação de hipoglicémia; recorre-se a TAG para

produzir energia);

Deficiência ao nível dos pontos de regulação do metabolismo do colesterol

(HGM CoA redutase, por exemplo);

Deficiência dos recetores de LDL;

Baixas concentrações de HDL (portadores de lecitina colesterol

acetiltransferase, que esterifica o colesterol das células);

Hipercolesterolémia familiar, hipertiroidismo e doença hepática crónica (o

fígado é responsável por excretar colesterol sob a forma de sais biliares. Desta

forma, uma deficiência ao nível do fígado interfere com esta via metabólica).

Pergunta 4.

LDL: lipoproteína rica em colesterol endógeno (46-50%), estando a maior parte

esterificada (80-87%). 95% das apoproteínas são representadas pela APO B 100 e a

APO E.

Recetores de LDL: presentes em todas as células do nosso organismo, ainda que os

alvos sejam as células suprarrenais. A formação do complexo recetor-lipoproteína é

fundamental para a degradação de LDL nos lisossomas. Defeito nos recetores de LDL é

o resultado de hipercolesterolemia familiar.

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Resposta: Perante baixa atividade dos recetores de LDL, a entrada de LDL no fígado

e noutras células está prejudicada, levando a um aumento no plasma. Ainda mais,

menos IDL entra nas células hepáticas, dado o recetor ser o mesmo. Assim, o IDL

permanece mais tempo no sangue e dela transforma-se ainda mais LDL. Aumenta,

assim, a probabilidade das LDL serem oxidadas, tornando-se aterogénicas: sendo

captadas por macrófagos e como não foram degradadas devidamente, vão

movimentar-se pela corrente sanguínea, depositando-se e dando origem a

trombos (depósitos em paredes das artérias). Tal facto pode originar enfartes do

miocárdio.

Pergunta 5.

HMG-CoA redutase: ponto essencial de controlo na via da biossíntese lipídica. Os níveis

de colesterol no plasma caem em 50% em muitos pacientes que tomam inibidores

(como a levastatina) acompanhados de inibidores de reabsorção de sais biliares.

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Síntese de colesterol:

1. Síntese de ácido mevalónico;

2. Formação de isopreno ativado;

3. Síntese de esqualeno;

4. Síntese de colesterol

Caso a primeira etapa seja suspensa, impede-se a formação de mais ácido mevalónico,

anulando uma das principais causas patológicas.

A diminuição drástica do colesterol presente na corrente sanguínea pode ser explicada

pelo mecanismo de p regulation:

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Pergunta 6.

Problemas na biossíntese lipídica: ação combinada de terapia antidislipidémica + dieta

apropriada.

Objetivo: obter valores de HDL mais elevados, removendo o colesterol em excesso das

artérias (redução de valores de HDL podem ser resultado de uma componente

genética acentuada – predisposição para a aterosclerose); reduzir valores de colesterol

total (LDL e TAG). Pretende-se, assim, uma interferência em ambos os ciclos endógeno

e exógeno.

Através de uma dieta apropriada, reduz-se o colesterol total (evitando ácidos gordos

trans, por exemplo). Existem, ainda, alimentos que permitem aumentar os valores de

HDL (cranberry juice,…).

A terapêutica farmacológica permite reduzir a produção endógena de colesterol e

aumentar os valores de HDL.

A ação acoplada destes dois fatores permite atingir resultados mais significativos.

Pergunta 7.

a) Glicose → Acetil-CoA (oxidação do piruvato) + catabolismo dos esqueletos de

carbono dos aminoácidos na matriz mitocondrial; estes acabam por passar para

o citosol, com auxílio do transportador de citrato.

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b) NADPH+

Via dos fosfatos de pentose (principal)

Oxidação do malato em piruvato pela enzima extra-mitocondrial,

malato desidrogenase/NADPH ou pela enzima málica, isoenzima do

malato desidrogenase mitocondrial;

Conversão do isocitrato em pela isocitrato

desidrogenase citoplasmática

Todas as fontes de NADPH estão associadas ao metabolismo glicídico.

Pergunta 8.

A síntese de TAG apresenta dois precursores, sendo que ambos necessitam de

ativação: ácidos gordos e glicerol. (Os TAG podem provir, também, diretamente do

tecido adiposo)

A forma ativa do glicerol é o glicerol-3-fosfato. A glicerocinase, presente no fígado, rim

e glândulas mamárias em lactação, catalisa a fosforilação do glicerol.

Nos tecidos como o músculo ou tecido adiposo (não tem ou tem pouco glicerocinase),

o glicerol-3-fosfato forma-se pela redução da fosfo-hidroxiacetona pela ação da

glicerofosfato desidrogenase.

Já a ativação dos ácidos gordos, formando acil-CoA, resulta da combinação de ácidos

gordos com a coenzima A, na presença de ATP.

A primeira etapa da síntese de TAG é a formação de ácido fosfatídico. O glicerofosfato

combina-se com um acil-CoA pela ação da aciltransferase para originar o 3-fosfato de

monoacilglicerol que, pela ação de outra aciltransferase, se transforma no

diacilglicerilfosfato ou ácido fosfatídico.

Seguidamente, o ácido fosfatídico transforma-se em triglicéridos. A fosfatase do ácido

fosfatídico retira um fosfato para originar 1,2-diacilglicerol que, de seguida, é acilado

pela aciltransferase para dar um TAG.

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

12.ª Aula Teórico-Prática – Metabolismo Proteico: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO

Bebé de 5 meses com queixas de episódios de vómitos e dificuldade em

aumentar peso;

Alternação de períodos de irritabilidade com letargia;

Electroencefalograma anormal;

Aumento da concentração de amónia plasmática;

Concentrações de glutamina superiores às normais, mas baixas concentrações

de citrulina;

Tratamento: solução de glicose a 10%, fenilacetato, benzoato de sódio e

arginina endovenosos;

Alta com dieta rica em glícidos e lípidos e pobre em proteínas, com suplemento

de arginina;

Biópsia posterior do fígado: nível de atividade de ornitina transcarbamoilase no

tecido hepático correspondente a 10% do normal;

Pergunta 1.

A ornitina transcarbamoilase catalisa a doação do grupo carbamoil do carbamoil-

fosfato à ornitina, formando citrulina. Perante uma atividade enzimática reduzida,

verificar-se-ão concentrações de glutamina excessivas contrastantes com baixas

concentrações de citrulina. Sendo assim, fica comprometida a segunda

condensação do ciclo de ureia, ciclo responsável pela excreção maioritária da ureia.

Se a excreção não é eficaz, verifica-se hiperamoniémia.

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Pergunta 2.

Previamente ao metabolismo proteico, verifica-se degradação lipídica.

Poderemos, então, deduzir a presença de corpos cetónicos na corrente

sanguínea, induzindo alterações no EEG;

Deficiência enzimática no ciclo da ureia → acumulação de . Toxicidade

ainda é um mistério. Possivelmente: níveis elevados de glutamina, formada

a partir de e glutamato, produzindo efeitos osmóticos que levem

diretamente a edema cerebral;

Acumulação de glutamato ( + →glutamato) vai

interferir no EEG, devido às suas propriedades enquanto neurotransmissor;

A acumulação de pode influenciar a retirada de

ao ciclo de Krebs, provocando decréscimo energético e comprometendo o

correto funcionamento cerebral. Verificar-se-ia hipoglicémia, que levaria a

acidémia e, consequentemente, a episódios de vómitos e irritabilidade.

Pergunta 3.

À criança foi receitada uma dieta rica em glícidos e lípidos e pobre em proteínas, com

suplemento de arginina.

Basicamente, a criança está em jejum e tem uma deficiência ao nível do ciclo da ureia.

Com o objetivo de evitar lesões cerebrais, pretende-se que não ocorra a degradação

proteica como fonte energética. Para tal, recorre-se a glícidos e lípidos, compostos

energéticos por excelência.

A utilização do benzoato de sódio e fenilacetato vai permitir a excreção de glutamina,

impedindo a sua acumulação. O benzoato é ativado a benzoil CoA, que reage com a

glicina, formando hipurato. Do mesmo modo, o fenilacetato é ativado a fenilacetil CoA,

que reage com a glutamina, formando fenilacetil glutamina. Estes conjugados

substituem a ureia na excreção de nitrogénio. Portanto, vias bioquímicas lactantes

podem ser ativadas para contornar parcialmente um defeito genético.

Por último, a utilização de arginina tem uma dupla função: por um lado, a arginina

mostra-se importante na síntese de creatinina que pode atuar como fonte energética;

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por outro lado, a creatinina origina ornitina. Pelo princípio de Le Chatelier, a

acumulação de ornitina irá melhorar a eficácia enzimática, ou seja, verificar-se-á uma

maior conversão de carbamoil-fosfato em citrulina, ativando indiretamente o ciclo da

ureia.

Pergunta 4.

Apenas através do estudo enzimático se torna possível a determinação do ponto exato

da via metabólica que se encontra em disfunção. Desta forma, é possível planear uma

terapêutica adequada.

Pergunta 5.a)

Aminoácidos/derivados de aminoácidos (grupos amina e carboxilo)

Pergunta 5.b)

Relativamente à ureia, um dos átomos de nitrogénio da ureia sintetizado neste ciclo

metabólico é transferido de um aminoácido: o aspartato. O outro átomo de nitrogénio

provém diretamente de livre. O átomo de carbono provém do

(derivado

da hidratação do , resultante da respiração celular).

Pergunta 5.c)

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As etapas que requerem consumo energético são:

A formação de carbamoil-fosfato, a partir da amónia livre presente no interior

das mitocôndrias e do (como ) condensados;

A formação de argininosuccinato, a partir da condensação do grupo amina do

aspartato com o grupo carbonilo da citrulina. Esta reação citosólica, catalisada

pela argininosuccinato sintetase, requer a clivagem de uma molécula de ATP

em AMP e pirofosfato (PPi).

Pergunta 5.d)

A nível energético, verifica-se um valor de energia equivalente a 4 moléculas de ATP.

Mas, na realidade, só há hidrólise de 3 moléculas de ATP, sendo que uma se

transforma em AMP e não ADP.

Pergunta 5.e)

A síntese de ureia processa-se nas mitocôndrias e no citosol dos hepatócitos.

Matriz

Mitoc.

1 Condensação

2

Condensação

Citosol

3

Condensação

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4

Clivagem

5

Clivagem

Pergunta 6.

Devido à sua toxicidade e por ser convertido em ureia no fígado, o produzido nos

outros tecidos deve ser incorporado em compostos não tóxicos e que atravessem

membranas com facilidade. As principais formas de transporte são: a glutamina e a

alanina.

Glutamina: sintetizada a partir de , glutamato e ATP, numa reação catalisada pela

glutamina sintetase. Uma vez no fígado ou no rim, a glutamina é hidrolisada pela

glutaminase, liberando .

Alanina: o grupo amina dos aminoácidos é doado para o piruvato por transaminação.

A alanina, no fígado, é convertida em glutamato. A alanina entra, assim, no ciclo da

glucose-alanina. No músculo e noutros tecidos que degradam os aminoácidos para

obter energia metabólica, os grupos amina são armazenados na forma de glutamato

por transaminação. O glutamato pode ser convertido em glutamina ou pode transferir

o seu grupo -amina para o piruvato, formando alanina por ação da alanina

aminotransferase. A alanina formada passa para a corrente sanguínea e é conduzida

até ao fígado. No citoplasma dos hepatócitos, a alanina fornece o seu grupo amina ao

, formando-se piruvato e glutamato por ação do alanina

aminotransferase. O glutamato pode entrar na mitocôndria e libertar amónia por ação

da glutamato desidrogenase ou pode ceder o seu grupo amina ao oxaloacetato

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formando aspartato, que atua como dador de azoto no ciclo da ureia. O piruvato

libertado no fígado vai ser canalizado para a gliconeogénese, levando à produção de

glucose que é de novo transportada para o músculo. No músculo, a glucose é

novamente degradada a piruvato, que por sua vez leva à formação de alanina que

volta novamente ao fígado, completando uma volta no ciclo alanina-glucose.

Este mecanismo de transporte de amónia entre o músculo esquelético e o fígado

permite uma grande economização de energia.

Pergunta 7.

O consumo de aspartato e a síntese de fumarato no ciclo de ureia permitem a sua

ligação com o ciclo do ácido cítrico. O fumarato produzido na reação catalisada pela

enzima arginino-succinato liase é também um intermediário do ciclo TCA.

A comunicação entre os dois ciclos depende do transporte de intermediários comuns

entre a mitocôndria e o citoplasma dos hepatócitos. Algumas enzimas do ciclo TCA,

incluindo a fumarato hidratase e a malato desidrogenase, estão também presentes no

citoplasma dos hepatócitos. O fumarato formado no citoplasma através do ciclo da

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ureia pode ser convertido em malato no citoplasma. Estes intermediários podem ser

metabolizados no citoplasma ou transportados para a mitocôndria para serem

metabolizados no ciclo TCA. O aspartato formado na mitocôndria por transaminação a

partir do oxoloacetato, intermediário do ciclo do ácido cítrico, pode ser transportado

para o citoplasma. Este aminoácido vai reagir com a citrulina, formando arginino-

succinato, que permite a ligação entre as 2 vias metabólicas.

Pergunta 8.

Aminoácidos glicogénicos: originam, por degradação, piruvato ou intermediários do

ciclo TCA.

Aminoácidos cetogénicos: originam compostos cetónicos

Aminoácidos glucogénicos a vermelho; aminoácidos cetogénicos a amarelo. Muitos aminoácidos são quer glucogénicos como cetogénicos. O único aminoácido com carácter puramente cetogénico é a leucina.

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Pergunta 9.

Leucina (puramente cetogénico) ≠ Isoleucina (glucogénico e cetogénico)

NOTA IMPORTANTE: A valina, isoleucina e leucina são 3 aminoácidos ramificados

utilizados no músculo esquelético, com o intuito de produzir energia (produzem NADH

e através da sua degradação).

Carbono marcado radioactivamente: Após transaminação com , o

esqueleto carbónico pode ser convertido em:

1. Succinil CoA, entrando no ciclo TCA para posterior oxidação;

2. Oxaloacetato para a gluconeogénese.

3. Acetil CoA, entrando no ciclo TCA através da reação de condensação com

oxaloacetato para formar citrato. Nos mamíferos, Acetil CoA não pode ser

reconvertido a hidrato de carbono, mas pode ser utilizado na síntese de corpos

cetónicos ou ácidos gordos.

Nitrogénio marcado radioactivamente: entrada no ciclo da ureia, podendo, ainda,

estar envolvido na síntese de aminoácidos.

CONCLUSÃO: Esperaria encontrar a marcação nos tecidos (síntese proteica), produtos

excretados (sob a forma de ureia) e em circulação (necessidade de transporte de

órgãos ou tecidos para outros locais).

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Se o aminoácido marcado fosse o aspartato?

Aspartato: este aminoácido com 4 átomos de carbono é convertido no cetoácido

oxaloacetato por transaminação, usando como aceitador do

grupo amina. Desta forma, o aspartato é um elo de ligação entre o metabolismo

proteico e o metabolismo glicídico. Para além disso, o aspartato é o precursor da

biossíntese de muitos outros compostos, incluindo lisina, treonina, metionina e .

O aspartato poderia, ainda, ser degradado por entrar no ciclo da ureia, no ponto da

citrulina e ser, finalmente, convertido em fumarato.

CONCLUSÃO: Continuaria a encontrar a marcação nos tecidos (síntese proteica),

produtos excretados (sob a forma de ureia) e em circulação (necessidade de

transporte de órgãos ou tecidos para outros locais).

A única diferença que me ocorre entre os dois aminoácidos é o facto da isoleucina ser

aa. glucogénico e cetogénico e o aspartato ser apenas glucogénico.

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Mestrado Int. em Medicina Bioquímica 2013/14

13.ª Aula Teórico-Prática – Inter-relação metabólica: RESOLUÇÃO

CASO CLÍNICO 1

Sexo feminino, 26 anos;

Antecedentes de excesso de peso, agravado após gravidez;

Peso atual 80kg, para uma estatura de 1,56m;

Problemas de autoestima e cansaço fácil;

Inicia dieta com complexo vitamínico bebível;

Após uma semana, refere sensação de vertigem, cansaço, dificuldade de

concentração e sensação de desmaio;

No SU: polipneica (respiração ofegante – alcalose respiratória: resulta de

hiperventilação, levando a uma concentração plasmática diminuída de dióxido

de carbono. Isso leva a concentrações diminuídas do ião hidrogénio e cálcio

sanguíneo livremente ionizado), pálida, suada, com discurso lentificado e hálito

a acetona (típico de diabetes);

Internada com soro glicosado em perfusão;

Foram realizadas diversas análises.

Pergunta 1.

A glicémia terá a sua origem em processos como a glucogenólise (decomposição do

glicogénio em glicose) e na gluconeogénese (em que precursores não glicídicos

originam glucose).

Por ordem cronológica:

Perante a diminuição da glicémia, verifica-se a diminuição da secreção de insulina e

uma elevação da secreção de glucagina. Esta hormona é secretada pelas células do

pâncreas em resposta a um baixo nível glicémico no período de jejum.

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O aumento da concentração sanguínea de glucagina vai servir para mobilizar as

reservas de glicogénio, quando não se verifica a ingestão de glicose. O principal órgão-

alvo desta hormona será o fígado, sendo que esta vai estimular a quebra e inibição da

síntese do glicogénio (glucogenólise) por disparar a cascata de AMP cíclico que leva à

fosforilação e ativação da fosforilase e à inibição da glicogénio sintase. A glucagina vai

também inibir a síntese de ácidos gordos por diminuir a produção de piruvato e a

atividade da acetil CoA carboxilase, por mantê-la num estado não fosforilado.

A partir da redução dos níveis de frutose-2,6-bisfosfato, a glucagina vai estimular a

gliconeogénese e bloqueia a glicólise. Estas duas vias metabólicas são reguladas

separada e reciprocamente, sendo que, quando uma delas está ativa, a outra é

desacelerada.

NOTA: Papel da frutose 2,6-bisfosfato

A frutose-2,6-bisfosfato é um dos reguladores dessas duas vias metabólicas. Na

glicólise, ela atua como ativador alostérico da enzima fosfofrutoquinase I, que catalisa

a reação de fosforilação da frutose-6-fosfato a frutose-1,6-bisfosfato. Já na

gliconeogénese, ela inibe a enzima frutose-1,6-bisfosfatase, que atua no processo

inverso, desacelerando a produção de glicose.

A estimulação da gliconeogénese acontece quando cessam as reservas de glicogénio,

ativando-se a degradação de TAG por lipólise, libertando-se ácidos gordos dos TAG que

são posteriormente exportados para o sangue e transportados para vários tecidos,

com o intuito de sofrerem a e originar acetil CoA. O glicerol resultante

da degradação dos TAG vai para o fígado, onde é degradado em glicerol-3-fosfato. Este

composto converte-se em dihidroxiacetona fosfato, que originará glicose.

Para a formação de glicose, é, ainda, relevante o metabolismo lipídico, mais

concretamente a dos ácidos gordos de cadeia ímpar, cujos produtos

finais são o aceti CoA e o propionil (que origina succinil). O succinil, por sua vez,

através do ciclo de Krebs, origina oxoloacetato, que permite a continuação da

gliconeogénese.

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Em último caso e perante insuficiência das reservas lipídicas, verifica-se degradação

proteica. Neste contexto, o ciclo alanina-glicose torna-se crucial, dado ser responsável

pelo aumento da concentração de piruvato a nível dos hepatócitos. De resto, a

glutamina ainda revela a sua importância, convertendo-se em glutamato, que é

transaminado com o piruvato, formando e alanina. O glutamato

fornece, ainda, ao nível da mitocôndria dos hepatócitos, aspartato ao ciclo da ureia;

aspartato esse que origina oxaloacetato.

Pergunta 2.

SITUAÇÃO A: M.C.A.

Valores glicémicos baixos, devido à não ingestão de glícidos;

Corpos cetónicos aumentados. M.C.A. apresenta hálito acetonado, indicativo

de grandes concentrações de acetona, o corpo cetónico mais volátil. Tal leva-

nos a crer que o seu organismo está a decompor por lipólise os TAG,

convertendo os ácidos gordos em corpos cetónicos;

Valores de ureia aumentados: resultado de degradação proteica, permitindo a

formação de percursores do ciclo de Krebs, seguindo a gluconeogénese;

pH baixo: os corpos cetónicos têm uma estrutura de , logo

baixam o pH.

SITUAÇÃO C: PADRÃO ABSORTIVO/PÓS-PRANDIAL

Glicémia alta: ingestão de glícidos;

Restantes valores dentro dos padrões, devido à não necessidade de utilizar

recursos, como corpos cetónicos, para satisfazer as necessidades energéticas.

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SITUAÇÃO D: JEJUM DE 12 HORAS

Glicémia baixa (não tão baixa com em A): recursos de glicogénio a cessarem;

Corpos cetónicos e ciclo da ureia praticamente dentro dos valores de

referência.

SITUAÇÃO B: ACIDOSE METABÓLICA COMPENSADA (pH sanguíneo permanece

normal, pela atuação de mecanismos reguladores do equilíbrio ácido-básico).

Pergunta 3. a)

Relação

baixa, devido a elevados valores de glucagina

HEPATÓCITO

Ativação da glicogénio fosforilase e inibição da glicogénio

sintetase → glicogenólise

Ativação da frutose 1-6-bisfosfatase (produzindo frutose-6-

fosfato)

Inibição da fosfofrutocinase, inibindo o influxo de glicose (inibe

a hexocinase)

Ativação da lipase hormona dependente (mobilização dos

ácidos gordos para utilização metabólica)

Inibição da acetil-CoA carboxilase, inibindo a síntese de ácidos

gordos

Aumento da ; aumento do ciclo da ureia;

aumento da cetogénese; diminuição da síntese proteíca

MIÓCITO

Glicólise diminuí

Aumento da glicogenólise

Não se verifica cetogénese, algo caraterístico da mitocôndria

hepática

Aumento da protólise e aumento ligeiro do ciclo da ureia

Aumento da captação de ácidos gordos, ,

cetogénese

Não há síntese de ácidos gordos (falta acetil-CoA)

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ADIPÓCITO Hidrólise de TAG, sendo os ácidos gordos destinados à

(acetil-CoA) e respetiva cetogénese.

Pergunta 3. b)

MÚSCULO

Piruvato sofre transaminação, originando alanina. Alanina é

conduzida para o fígado, convertendo-se, de novo, em

piruvato. Deste, obtem-se glicose, através da gliconeogénese

(caraterística dos rins e figado)

Lactato da fermentação láctica para originar glicose por

gliconeogénese

ERITRÓCITO

Como o eritrócito apenas executa glicólise, não faz sentido

retirar o piruvato (precisa-se de NADH e para que o

processo continue). Desta forma, apenas pode ser aproveitado

o lactato, o qual é transportado para o figado, onde é

convertido em glicose (ciclo de Cori)

ADIPÓCITO

Ácidos gordos com nº ímpar de carbonos podem ser

precursores de glicólise (propionil-CoA→succinil→ciclo de

Krebs→oxaloacetato→glicose)

O glicerol é transportado para o fígado, local onde existe a

glicerolcinase, formando glicose

Pergunta 3. c)

Os ácidos gordos vão sofrer , que levará à formação de acetil-CoA, que é

precursor dos corpos cetónicos. Nesta situação, verificaremos que os ácidos gordos em

circulação estarão em maior concentração, devido à ativação da lipase hormona

dependente, no tecido adiposo, que leva à hidrolise de TAG e posterior mobilização de

ácidos gordos.

Músculo: → concentração de ácidos gordos será a necessária;

Fígado: a concentração será maior do que a necessária.

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Pergunta 3. d)

Sim. Os ácidos gordos de cadeia com número ímpar de carbono, por ,

originam acetil-CoA e propionil-CoA. O propionil-CoA é, posteriormente, convertido a

succinil-CoA, que, entra no ciclo de Krebs. Invertendo o ciclo de Krebs, origina-se

glicose.

Pergunta 4.

1h 12h 24h 96h

Síntese de

Ácidos Gordos

Aumentada (no

pico)

Diminuí

ligeiramente

Diminuí Nula

Lentamente (ou

não ocorre);

músculo em

repouso → ácidos

gordos

Aumenta

ligeiramente

Ocorre

rapidamente

Mto Acelerada

Cetogénese Perto de 0 Aumenta Aumenta Mto Mto Acelerada

Síntese Proteíca Aumentada Diminuída Quase Nula Nula

Proteólise

(necessária para

o turnover

proteíco)

Diminuída Aumenta

Ligeiramente

Aumenta

Ligeiramente

Redução do

metabolismo

proteico (a

proteólise ocorre

durante o tempo

que demoramos a

sintetizar corpos

cetónicos).

Pág.777, Stryer,

6ªed,PT

Ciclo Ureia Diminuído Aumenta

Ligeiramente

Aumentado Mto intenso

Glicólise Mto Aumentada Diminuí Diminuí Nula

Glicogénese Ligeiramente

Ativa

Diminuí Diminuí Nula

Glicogenólise Inativa Ativa (ao fim de

4h de jejum)

Nula Acabou

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Gliconeogénese*

( [Acetil-CoA]↗ -

inibição da piruvato

desidrogenase –

ativação da piruvato

carboxilase (para

juntar ao ciclo de

Krebs – promoção do

ciclo de Cori)

Inativa Ativa (principal

fonte: glicerol do

metabolismo

proteíco)

Aumenta Diminuí um

pouco

CASO CLÍNICO 2

Sexo masculino, 43 anos;

Polidipsia (sede constante), acompanhada por aumento do número de micções

(poliúria);

Diminuição de peso de, aproximadamente, 4kg, apesar de referir aumento do

apetite (polifagia);

Após pequeno-almoço rico em glícidos, tem uma lipotímia (sensação de

desmaio – perda parcial ou completa de consciência);

No SU, apresentava, à entrada, glicémia capilar=545 mg/dL ( Diabetes),

urina com ++++ de glicose; +++ de corpos cetónicos;

Pergunta 5.

A lipotímia poderá ter resultado de uma situação de aparente hipoglicémia.

Apresentado um quadro clínico de um diabético, apesar de se verificar ingestão de

lípidos, estes não são captados pelas células. Apesar de existir glicose no sangue, o

corpo reage como se de hipoglicémia se tratasse.

Pelos sintomas:

A polifagia poderia ser interpretada como um problema relacionado com a

insulina. Não havendo glicose, o organismo degrada lípidos numa tentativa de

obter energia e, consequentemente, fica justificada a perda de peso;

Poliúria: esgotando-se os lípidos, o organismo degrada proteínas que originam

amónia e ureia, daí surgir a vontade frequente de urinar. Mais urina, mais água

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perdida. Por pressão osmótica, mais água se dirige para os rins, aumentando a

sede (polidipsia);

Com a maior expulsão de água, o volume sanguíneo diminuí, ocorrendo um

défice na circulação cerebral, causando o episódio de lipotímia.

Pergunta 6.

Diabetes: aumento anormal de glicose e açúcar no sangue

2 mecanismos principais:

DIABETES TIPO I ou diabetes mellitus

dependente de insulina

DIABETES TIPO II

Destruição auto-imunológica das células

do pâncreas, que secretam insulina, e

geralmente começa antes dos 20 anos. A

glicose não entra nas células.

Nível normal ou mesmo mais elevado de

insulina no sangue, mas a resposta à

hormona não é eficaz. A insulina não

consegue promover a entrada de glicose

necessária para dentro das células. Pode

ocorrer perante mau funcionamento ou

diminuição do numero de receptores

para insulina.

“No diabetes tipo I, a produção de insulina é insuficiente e, em consequência, a

glucagina está presente em níveis acima do normal. Em essência, a pessoa diabética

está num modo de jejum bioquímico apesar da alta concentração sanguínea de

glicose. Devido à insulina ser deficiente, a entrada de glicose no tecido adiposo e nas

células musculares está prejudicada. O fígado fica preso a um estado de

gliconeogénese e de cetogénese. O nível excessivo de glucagina em relação ao de

insulina leva a um decréscimo da quantidade de Frutose-2,6-Bisfosfato no fígado. Por

isso, a glicólise é inibida e a gliconeogénese é estimulada por causa dos efeitos opostos

da frutose-2,6-bisfosfato sobre a fosfofrutocinase e sobre a frutose-1,6-bisfosfatase. A

alta relação glucagina/insulina na diabetes também promove a quebra de glicogénio.

Por isso, uma quantidade excessiva de glicose é produzida pelo fígado e libertada no

sangue. A glicose excretada na urina quando a sua concentração no sangue excede a

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capacidade de reabsorção dos túbulos renais. A água acompanha a glicose excretada, e

assim um diabético não tratado, na fase aguda da doença, tem fome e sede.

Devido à utilização de glicídos estar prejudicada, a falta de insulina leva à quebra

descontrolada de lípidos e proteínas. Grandes quantidades de acetil CoA são então

produzidas pela . Contudo, muita da acetil CoA não pode entrar no ciclo

do ácido cítrico, porque há oxaloacetato insuficiente para a etapa de condensação.

Um aspeto notável do diabetes é a mudança do uso da fonte de energia, de glícidos

para lípidos; a glicose, mais abundante do que nunca, é desprezada. Em altas

concentrações, os corpos cetónicos suplantam a capacidade dos rins de manter o

equilíbrio ácido-base. O diabético não tratado pode entrar em coma, por causa da

diminuição do pH sanguíneo e da desidratação.

O diabetes tipo II é responsável por mais de 90% dos casos. Nos EUA, ele é a causa que

leva à cegueira, insuficiência renal e amputação.” [in Stryer]

OUTRAS HORMONAS

Glucagina Epinefrina

Estimular a glicogenólise

Inibe a glicogénese

Inibe a glicólise

Ativa a gliconeogénese

Inibe a síntese de ácidos gordos

no fígado (por diminuir a

formação do piruvato e inibir a da

Acetil-CoA carboxilase)

Ativa a lipolise no adipócito

Estimular a glicogenólise (também

hepática)

Inibir o influxo de glicose

Consumo preferencial dos ácidos

gordos, na sequência da

estimulação da lipolise

Estimular a secreção da glucagina

e inibe a da insulina.

Pergunta 7.a)

As vias de síntese não podem estar ativas na ausência de precursores (exemplo:

gliconeogénese nos hepatócitos não ocorre sem mobilização de precursores

gliconeogénicos, como a alanina)

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O substrato pode, ainda, influenciar a velocidade da reação: quanto maior for a sua

concentração, maior a atividade enzimática.

Relativamente à compartimentação celular, este é um importante ponto de controlo

da interligação das vias metabólicas. Verificam-se que certas reações são específicas

de um compartimento celular, sendo, por vezes, necessária a presença de um

transportador. O transportador pode ser o alvo da regulação consoante o estado

metabólico da célula.

Exemplo: – matriz mitocondrial; Síntese lípidica – citosol

A carnitina é inibida quando se verifica um estado alimentado (forma de regulação a

curto prazo).

Pergunta 7.b)

Regulação alostérica: ligação de substâncias ao centro alostérico da enzima, o que vai

causar uma mudança conformacional no centro ativo.

Exemplo: fosfofrutocinase (efeitos positivos: AMP, ADP e níveis altos de frutose-2,6-

bisfosfato; efeitos negativos: ATP, citrato, e níveis baixos de frutose-2,6-bisfosfato).

Regulação covalente: pressupõe alterações conformacionais permanentes na enzima

reguladora, através da ligação de certos grupos funcionais (metilação, acilação,

fosforilações).

Exemplo: enzima ativa por fosforilação – fosforilase do glicogénio; enzima inativa por

fosforilação – piruvato cinase.

Pergunta 8.

“O recetor da insulina é um dímero com duas unidades idênticas. Cada unidade é

constituída por uma cadeia e uma outra ligadas por uma ponte dissulfeto. Cada

subunidade situa-se totalmente fora da célula, enquanto cada subunidade situa-se

principalmente dentro da célula, atravessando a membrana com um único segmento

transmembranar. As duas subunidades aproximam-se, formando um local de ligação

para uma única molécula de insulina, uma ocorrência surpreendente, pois duas

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superfícies diferentes na molécula de insulina têm de interagir com as duas cadeias

idênticas da molécula de recetor de insulina. A aproximação das unidades diméricas na

presença de uma molécula de insulina coloca a via de sinalização em movimento.”

Cada subunidade é constituída principalmente por um domínio de proteína cinase,

cinase essa que é uma tirosina cinase, isto é, catalisa a transferência de um grupo

fosfato do ATP para o grupo hidroxilo da tirosina.

Com o aproximar das subunidades , os dois domínios da tirosina cinase também se

aproximam. Assim, a alça de ativação flexível de uma subunidade da cinase é capaz de

se encaixar no centro ativo de outra subunidade da cinase dentro do dímero. Os

domínios da cinase catalisam a adição de grupos fosfato do ATP, para as tirosinas, nas

alças de ativação. Quando estas tirosinas são fosforiladas, ocorre uma notável

alteração da conformação.

A ativação de várias proteínas por ação da tirosina cinase leva à ativação da via

glicolítica ou síntese de ácidos gordos. No entanto, esses recetores também podem

emitir um segundo mensageiro que vai atuar noutras proteínas, desfosforilando-as.

Existe, deste modo, uma captação aumentada de glicose pelos tecidos após a ingestão

de uma refeição.

NOTA: nos insulinodependentes, na célula existem umas vesiculas com GLUT4.

Quando a molécula de insulina se aproxima, a vesícula une-se à membrana celular.

Pergunta 9.

Dieta com redução de glícidos simples: glícidos complexos são mais difíceis de digerir

e, por isso, levam a uma libertação de glicose mais moderada.

Pequenas refeições com grande frequência: manutenção da glicémia dentro de

valores razoáveis. Já que as células não conseguem lidar com a quantidade regular de

glícidos, ao fazer refeições pequenas ingere-se menos substância e a glicémia não

aumenta tanto. A frequência elevada de refeições permite diminuir oscilações

drásticas deste valor.