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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA
Profa. Dra. Nereide Magalhães
Recife, novembro de 2008
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Receptores Membranares 7 hélices (TMS)
Segundos mensageiros: cAMP, IP3, DAG, Ca 2+
Receptores Membranares 1 hélice (Enzimáticos)
Tirosina quinase e Guanilil ciclase
Receptores intracelulares
Expressão gênica
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.Figure 1. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados e esteróides.
MECANISMOS DA AÇÃO HORMONAL
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 2. Mecanismos de ação dos hormônios nitrogenados através do
cAMP.
RECEPTORES• Os hormônios interagem com receptores
específicos nas células alvo.
• Cada tipo de célula possui combinações
próprias de receptores hormonais, o que
define a faixa de sensibilidade da resposta
hormonal.
• Células diferentes com o mesmo tipo de
receptor pode possuir diferentes iniciadores
intracelulares e, por essa razão, respondem
de forma diferente ao mesmo hormônio.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
RECEPTORES• Intracelulares:
– Andrógenos
– Calcitrol
– Estrógenos
– Glicocorticóides
– Mineralocorticóides
– Progestinas
– Ácido retinóico
– Hormônios da Tireóide (T3 e T4)
• Membranares:
– Polipeptídeos
– Catecolaminas
– Neurotransmisores
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 3. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
Segundo
mensageiro: cAMP
Mediador: proteína G
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.Figure 4. Ativação da adenilato ciclase pela proteina G.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 5. Auto-inativação da proteína Gs.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 6. A toxina da cólera é uma enzima que catalisa o tranferência da parte ADP-ribose do NAD+
para a proteína Gs mantendo-a ativada. Em conseqüência, a adenilato ciclase das células intestinais
catalisa grande produção de cAMP o que promove a entrada de Cl-, HCO3 e água no lúmen intestinal.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONAL
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 7. Modulação da atividade da adenilato ciclase pelas proteínas G
estimulatória (Gs) e inibitória (Gi).
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 8. Ativação da proteína quinase pelo cAMP.
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
ADRENALINA
Age no músculo, tecido adiposo e fígado para sinalizaruma atividade iminente.
Figura 9. mecanismo da adrenalina via cAMP.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 10. Mecanismo de ação através do IP3.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 11. Segundos mensageiros
oriundos da clivagem do
fosfatidilinositol.
Segundos
mensageiros:
IP3 fosfatidilinositol
trifosfato
DAG diacilglicerol
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 12. Biossíntese e catabolismo do fosfatidilinositol.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 13. Fosfatidilinositol trifosfato induz a liberação de cálcio do RE.
MECANISMO DA AÇÃO HORMONALNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figure 14. IP3 e DAG como segundo mensageiros na transmissão do sinal
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
Figura 15. mecanismo de ação através de
canais iônicos.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 16. Mecanismo de ação através do cAMP e IP3.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figura 17. Tipos de receptores tirosina quinase: classe I – EGF (fator de crecimento epidermóide) ,
classe II – receptor de insulina, classe III – receptor de fator de crescimento de plaquetas.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOSNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
Figura 18. Receptores tipo tirosina quinase.
MECANISMOS DE AÇÃO DOS HORMÔNIOS
NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina
via fosforilalação enzimática.
INSULINA x Receptor tirosina quinase
Fosforilação Enzimática
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS NITROGENADOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 19. Mecanismo de ação da insulina via receptor
tirosina quinase com regulação da expressão gênica.
INSULINA x Receptor tirosina quinase
Expressão Gênica
IRS1=Substrato do receptor de insulina
GBr2=Proteina adaptadora
Sos=Proteína adaptadora
Ras=proteina G Ras (oncogene ras)
Raf-1=Proetina quinase Raf (oncogene)
MEK=Quinase
MAPK=Proteina quinase mitogênica ativada)
Elk1= Fator de transcrição nuclear
SRF= Fator de transcrição nuclear
H-R Substrato do receptor Proteinas adaptadoras
Fosforilação de Fatores de transcrição
MECANISMOS DE AÇÃO DOS
HORMÔNIOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 20. Mecanismo de ação com recpetores nucleares para modulação da
expressão gênica.
HRE = elementos de
resposta hormonal
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS E DERIVADOS DE
AMINOÁCIDOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 22. Biossíntese de hormônios peptídicos a
partir da pro-opiomelacortina (POMC).
Clivagens proteolíticas do
precursor Pro-opiomelano-
cortina (POMC):
ACTH, b e g-lipotropina, a,
b,g-MSH (hormônio esti-
mulante de melanócitos),
CLIP C (peptídeo interme-
diário semelhante a corti-
cotropina), b-endorfina e
Met-encefalina.
Pontos de clivagem: Arg-
Lys, Lys-Lys, Lys-Arg.
AÇÃO DA LEPTINA NA BIOSSÍNTESE DO POMC
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS
PEPTÍDICOS
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 23. Biossíntese da insulina na forma de pré-proinsulina.
ESTRUTURA DA INSULINA
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Murray et al., 1996.
Figura 24. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
1. Iodinação da tirosina
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
2. Conjugação de resíduos iodinados
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotironina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Murray et al., 1996.
Figura 25. Biossíntese dos hormônios da tireóide a partir da tirosina.
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
1. Captura de iodo (I-) pela células com transporte ativo
(Bomba Na+,K+, ATPase)
Espaço folicular
2. Oxidação do I- (iodeto) a I+ (iodato) pela peroxidase
que exige NAPDH como coenzima
3. Iodinação de resíduos de tirosina da Tireoglobulina
(Tgb)
3-Monoiodotirosina (MIT)
3,5-Diiodotirosina (DIT)
BIOSSÍNTESE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
4. Conjugação de resíduos iodinados MIT e DIT (Tgb)
MIT + DIT = 3,5,3’-triiodotironina (T3)
DIT + DIT = 3,5,3’,5’-tetraiodotirosina
tiroxina (T4)
MIT + DIT = 3,3’,5’-triiodotironina
T3 inverso (iT3)
5. Fagocitose do complexo Tgb-MIT, DIT
6. Hidrólise enzimática nos lisossomas do complexo Tgb-MIT, DIT
7. Liberação de T3 e T4
8. Degradação e desiodinação (desiodinase) de MIT e DIT
9. Reoxidação do I- (reaproveitamento)
BIOSSÍNTESE DE NEUROTRANSMISORESNereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 26. Biossíntese de catecolaminas e neurotransmissores a partir de aminoácidos.
BIOSSÍNTESE DE EICOSANÓIDES
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 27. Biossíntese de prostaglandinas, tromboxanano e leucotrienos a partir do ácido araquidônico.
INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO
HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
INTEGRAÇÃO E REGULAÇÃO
HORMONAL DO METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 30. Deficiência de leptina (hormônio
controlador do comportamento alimentar).
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
Figura 31. Vias Metabólicas para Glicose 6-fosfato no Fígado.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS
Figura 32. Metabolismo dos aminoácidos no Fígado.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DOS ÁCIDOS GRAXOS
Figura 33. Metabolismo dos ácidos graxos no Fígado.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
AÇÃO DA LEPTINA ASSOCIADA A ADRENALINA
TRABALHO DO MÚSCULO
ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
Figura 34. Cooperação metabólica entre o músculo esquelético e o Fígado.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRABALHO DO MÚSCULO
ESQUELÉTICO COM ENERGIA DO ATP
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
• Ciclo de Cori (glicose lactato glicose)
Músculos em atividade extrema utilizam
glicogênio como fonte de Energia gerando
lactato na glicólise.
Na recuperação o lactato é convertido a glicose
no fígado via gliconeogênese. A glicose volta
ao músculo para manter o glicogênio muscular
(armazenamento de energia).
TRABALHO DO MÚSCULO CARDÍACO
Figura 35. Microfotografia eletrônica do músculo cardíaco.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Metabolismo aeróbico
Mitocôndria: piruvato, ácidos
graxos e corpos cetônicos
oxidados para síntese de ATP.
Bombeamento de sangue: 6 l/min
(~350 l/h)
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
As fontes de energia no cérebro variam de
acordo com o estado nutricional
1.Dieta normal: Glicose (principal fonte)
2. No jejum prolongado: Corpos cetônicos
são utilizados na forma de b-hidroxibutirato.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO
PELO CÉREBRO
Figura 36. Metabolismo da glicose no cérebro. Tomografia de varredura de
emissão de pósitrons (PET): a) indivíduo em repouso; b) após vigília de 48h.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE
JEJUM PROLONGADO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
METABOLISMO DO CÉREBRO DURANTE
JEJUM PROLONGADO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 38. Produção de Corpos cetônicos pelo fígado para suprir o cérebro.
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, METABÓLITOS E
HORMÔNIOS PELO SANGUE
Figura 39. Composição do sangue.
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Glicose=Regulador circulante da
Homeostase
Hormônios: Insulina, Glucagon e
Adrenalina
Regulação da Glicose Sanguínea
GlucagonGlicogenólise (músculos)
Gliconeogênese(fígado)
Insulina
Glicogênese
Glicólise
Insulina
Glicólise
Glicogênese
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Figura 41. Ação da Insulina e Glucagon na Glicose sanguínea.
ADRENALINA Sinaliza atividade iminente
(Músculos, tecido adipose e fígado)
Glicogenólise Glicólise
Glicogênio Glicose Lactato
(músculos) + Glicogênio fosforilase ATP
Glicose Glicogênio
(fígado) - Glicogênio sintase
Glicogênese Gliconeogênese
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Músculos
Glicogênio glicose+ glicogênio fosforilase
- glicogênio sintase
GLUCAGON Sinaliza baixa da Glicose sanguínea
Músculos, tecido adiposo e fígado
Glicogênio Glicose
+ Glicogênio fosforilase (desfosforilada por PKA)
Piruvato Glicose
[Frutose 2,6-difosfato] Glicólise ( - fosfofrutoquinase)
Gliconeogênese (+ F1,6-difosfatase)
- Piruvato quinase ↑ PEP
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON
Figura 42. Regulação hormonal do metabolismo dos
carboidratos através da F2,6-difosfato.
INSULINA
GLUCAGON
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON
Mecanismos:
Inibe a piruvato quinase
[PEP] Gliconeogênese
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Fígado
Piruvato Glicose + gliconeogênese
- glicólise
Mecanismos:
[Frutose 2,6-difosfato] inibidor da frutose 1,6-difosfato
Ativador da fosfofrutoquinase
Inibe a piruvato quinase [PEP] Gliconeogênese
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
GLUCAGON Tecido adiposo
Triacilgliceróis ácidos graxos+ triacilglicerol lipase
Fígado
Tecidos
•Síntese e liberação de Glicose para o cérebro
•Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
↓ [Glicose] GLUCAGON Tecidos
+ Glicogenólise Glicogênio Glicose
+ Gliconeogênese Piruvato Glicose
ADRENALINA Tecidos
Músculos, pulmão, coração
Prepara os tecidos para aumento de atividade
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Glicose sanguínea normal= 4,5 mM
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
↑ [Glicose] INSULINA Tecidos
+ Glicogênese Glicose Glicogênio
+ Lipogênese Glicose Triacilgliceróis
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
REGULAÇÃO HORMONAL DO
METABOLISMO
INSULINA
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
• Tecido adiposo
Triacilglicerol ácidos graxos tecidos
+glicerol (fígado) glicose
• Músculos
PEP carboxiquinase
Proteínas aminoácidos fígado glicose
(não essencial) glicogênese
fígado
glicogênio
Diabetis mellitus
• Deficiência na secreção de insulina
• Diminuição da ação
TIPO I- insulina dependentes (IDDM) juvenil
TIPO II- insulina não dependente (NIDDM) senil
Poliúria polidipsia
Glicosúria, cetosis, cetonening (sangue), cetonúria (urina)
↑ [corpos cetônicos] = acetato, b-isobutirato
↑ Produção de ácidos carboxílicos ↓ pH (acidose)
cetoacidose