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PORTAL BIOQUÍMICA 04

Metabolismo de carboidratos

1 - Digestão e absorção

A digestão dos carboidratos tem início na boca. Amido e glicogênio hidratados sofrem a ação da enzima alfa-amilase, presente na saliva, e são reduzidos a estruturas menores.
No duodeno estes fragmentos são atacados, com maior eficiência, pela alfa-amilase presente no suco pancreático e são transformados no monossacarídeo glicose, no dissacarídeo maltose, no trissacarídeo maltotriose e nas chamadas dextrinas alfa-limite.
A alfa-amilase é assim chamada, porque só quebra ligações glicosídicas do tipo alfa-1,4. A amilopectina (uma fração do amido) e o glicogênio são polissacarídeos ramificados, por isso contém, em sua estrutura, ligações glicosídicas alfa-1,6, além das ligações alfa-1,4.
As ligações alfa-1,4 de unidades de glicose que servem como pontos de ramificação, não sofrem a ação da alfa-amilase, gerando as dextrinas alfa-limite, contendo uma média de oito unidades de glicose e uma ou mais ligações glicosídicas alfa-1,6.
A hidrólise final de di- e oligossacarídeos a monossacarídeos é realizada por enzimas de superfície das células epiteliais do intestino delgado (lactase, maltase, alfa-1,6-glicosidase, sacarase) liberando monossacarídeos.
Di-, oligo- e polissacarídeos que não são hidrolisados pela alfa-amilase e/ou enzimas de superfície das células epiteliais do intestino não podem ser absorvidos e na porção inferior do intestino são metabolizados por bactérias.
O produto do metabolismo bacteriano são ácidos graxos de cadeia curta, lactato, hidrogênio, metano e dióxido de carbono.
Os monossacarídeos, glicose, galactose, frutose e outros que ocorrem em menor quantidade, são absorvidos por um processo mediado por transportadores específicos.
A entrada de glicose e galactose ocorre com a entrada concomitante de sódio, enquanto a entrada de frutose não é dependente da entrada de sódio.

2 - Glicólise

A glicólise se caracteriza como uma via metabólica utilizada por todas as células do corpo, para extrair parte da energia contida na molécula da glicose, e gerar duas moléculas de lactato. Esse processo não envolve consumo de oxigênio molecular e por isso é chamado de fermentação anaeróbica.
Na via glicolítica, como também é chamada a glicólise, são gerados dois moles de ATP por mol de glicose, na ausência de oxigênio molecular.
A glicólise se constitue na etapa inicial no processo da oxidação completa de carboidratos envolvendo oxigênio molecular. A presença de oxigênio nessa primeira etapa pode, de forma indireta, suprimir a glicólise. Esse fenômeno é chamado efeito Pasteur.
Quando a célula contem mitocôndrias, a via glicolítica pode ocorrer mesmo na presença de oxigênio molecular, desde que o piruvato gerado não seja reduzido a lactato. O piruvato entra para a mitocôndria e aí é oxidado completamente a dióxido de carbono e água, gerando cerca de trinta e oito moles de ATP por mol de glicose oxidada.

A via glicolítica apresenta três etapas distintas:

Na primeira etapa a glicose é fosforilada sob a ação da enzima hexocinase e a glicose-6-fosfato (G6P), gerada no citosol, não pode sair da célula.
Essa reação é irreversível. Quando o fígado necessita exportar glicose para outros tecidos, a G6P sofre a ação da enzima glicose-6-fosfatase, que catalisa a reação reversa daquela catalisada pela hexocinase.
A G6P é transformada, em seguida, no seu isômero frutose-6-fostato (F6P), por ação da enzima fosfoglicose isomerase.
Finalmente a F6P recebe mais um grupamento fosfato e é transformada no composto frutose-1,6-bisfosfato. Esta reação também é irreversível e é catalisada pela fosfofruto-cinase, uma enzima alostérica.

Na segunda etapa a frutose-1,6-bisfosfato sofre a ação da aldolase gerando uma molécula de diidroxiacetona fosfato e uma molécula de gliceraldeído-3-fosfato (GAP).
Sob a ação da triose fosfato isomerase, diidroxiacetona fosfato é convertida em gliceraldeído-3-fosfato.

A terceira etapa tem início com a produção de 1,3-bisfosfoglicerato, composto gerado pela ação da enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase sobre o GAP. Essa enzima tem como coenzima o NAD (Nicotinamida adenina di-nucleotídeo).
O composto 1,3-bisfosfoglicerato é um anidrido misto de um ácido carboxílico e ácido fosfórico, com um alto potencial energético permitindo que, na reação seguinte, catlisada pela fosfoglicerato cinase haja produção de ATP.
A outra reação onde ocorre síntese de ATP é catalisada pela piruvato cinase, enzima que transforma fosfoenolpiruvato em piruvato. Esta é a terceira reação irreversível da via glicolítica.

Regulação da via glicolítica

As três reações irreversíveis se constituem nos pontos de regulação da via glicolítica:
Hexocinase é inibida pelo produto da reação, G6P. Esta enzima está presente na maioria dos tecidos e apresenta um Km menor que 0,1mM para a glicose presente no sangue.
No fígado, além da hexocinase está presente uma isoenzima, a Glicocinase, que também fosforila a glicose, utilizando ATP, mas não é inibida pelo produto da reação. Esta enzima apresenta um Km cerca de 100 vezes maior para a glicose, do que a hexocinase e é inibida pela frutose-6-fosfato, enquanto a frutose-1-fosfato estimula a sua atividade. Por essa razão, quando os níveis de glicose circulante estão altos, o fígado utiliza glicose a uma velocidade considerável e com isso mantem normal a glicemia. Por outro lado, tecidos como o cérebro utilizam glicose mesmo quando a sua concentração no sangue e no tecido se encontra em níveis muito baixos.
Fosfofrutocinase é uma enzima alostérica e por isso, deve catalisar a reação limitante da glicólise, se consitutindo no ponto regulatório mais importante na maioria dos tecidos. Esta enzima é inibida quando os níveis de citrato estão elevados. Por outro lado APM e frutose-2,6-bisfosfato atuam como efetor alostérico positivo.
A piruvatocinase é outra enzima regulatória da glicólise. A presença de ATP inibe a atividade da enzima, enquanto a presença de frutose-1,6-bisfosfato aumenta a sua atividade.

3 - Gliconeogênese

Gliconeogênese é a biossíntese de glicose a partir de substâncias que não são carboidratos, como lactato, glicerol, oxaloacetato, aminoácidos; e a partir de alguns carboidratos.
Este conjunto de reações ocorre no citosol e utiliza muitas enzimas da via glicolítica, mas na direção inversa.
Enquanto a glicólise gera 2 ATPs por molécula de glicose oxidada, a gliconeogênese consome 6 ATPs.

Piruvato não pode ser transformado em fosfoenolpiruvato (PEP) por ação da piruvato cinase, por isso, na mitocôndria, ele sofre a ação da piruvato carboxilase na presença de dióxido de carbono e é transformado em oxaloacetato. Este composto não atravessa a membrana interna da mitocôndria, mas pode ser transformado em malato (produto da redução do oxaloacetato), que migra para o citosol e aí é oxidado transformando-se em oxaloacetato. A enzima fosfoenolpiruvato carboxicinase, presente tanto na mitocôndria como no citosol, catalisa a transformação de oxalacetato em fosfoenolpiruvato (PEP).
As etapas de PEP até frutose-1,6-bisfosfato são etapas da via glicolítica, invertidas. Na seqüência, frutose-1,6-bisfosfatase gera F6P, que é, em seguida, transformada em G6P.
A última etapa é catalisada pela glicose-6-fosfatase, com a liberação de glicose.