Em formação

Ácidos graxos em glicose


Tenho uma pergunta sobre a síntese de glicose a partir de ácidos graxos. Em meu livro, bem como em outros posts sobre stackexchange, ele afirma que os ácidos graxos NÃO PODEM ser transformados em glicose pelo seguinte motivo: Os ácidos graxos são convertidos em acetil-CoA, que não pode ser revertido em piruvato porque os humanos não têm a enzima, mas algumas plantas sim. Portanto, os ácidos graxos não podem ser transformados em glicose. O glicerol, entretanto, pode ser convertido em glicose pela gliconeogênese.

No entanto, os ácidos graxos podem ser transformados em acetona pela cetogênese e as acetonas PODEM ser convertidas em piruvato e, portanto, também em glicose. Então, isso não significa que os ácidos graxos podem ser transformados em glicose? Ácido graxo -> acetil-CoA -> acetona -> piruvato -> glicose.

A cetogênese ocorre durante uma deficiência de carboidratos (ou diabetes mellitus). O cérebro é capaz de usar cetonas para obter energia, mas preferencialmente usa glicose, então presumo que algumas cetonas são convertidas em glicose também.


por exemplo: lactose, glicose e galactose

b. ambos os monômeros que compõem o mpa

por exemplo: maltose, glicose e glicose

por exemplo: sacarose, glicose e frutose

uma. amilase decompõe / catalisa / hidrolisa amido em maltose

b. a lipase decompõe / catalisa / hidrolisa as gorduras em ácidos graxos e glicerol

c. proteases / peptidases quebram / catalisam / hidrolisam proteínas em proteínas menores
polipeptídeos / dipeptídeos / aminoácidos

Prêmio [2] se todas as três enzimas e substratos nomeados corretamente e mais uma marca para todos os três produtos nomeados
corretamente.

uma. ambos são ácidos graxos insaturados

ambos têm dois átomos de carbono unidos por uma ligação dupla

b. nos ácidos graxos cis, os dois átomos de H estão no mesmo lado, enquanto nos ácidos graxos trans estão em lados opostos

ácidos graxos cis são mais saudáveis ​​do que ácidos graxos trans

ácidos graxos cis têm um ponto de ebulição / fusão mais baixo do que os ácidos trans

os ácidos graxos cis têm uma dobra & laquoin a cadeia & raquo, mas os trans não

Aceite a resposta em um diagrama anotado


Funções das reações exergônicas

As reações exergônicas são usadas por seres vivos para mover a energia do "armazenamento" em uma molécula, como um açúcar ou gordura, e para uma forma ativa como o ATP. Isso é feito quebrando as ligações químicas do açúcar ou da gordura e passando sua energia na forma de elétrons ou outra moeda para uma nova molécula.

O processo altamente eficiente de respiração celular usa cadeias de transporte de elétrons e outros equipamentos químicos altamente especializados para criar 38 moléculas chocantes de ATP a partir de uma única molécula de glicose (embora seis moléculas de ATP sejam consumidas no processo, para um ganho líquido de 32).

Organismos menos eficientes podem apenas ser capazes de aproveitar a energia suficiente da quebra das ligações da glicose para produzir algumas moléculas de ATP - mas isso ainda é suficiente para sustentar a vida!


Perspectivas Históricas

Infarto do miocárdio, insuficiência cardíaca e diabetes orquestrando a seleção do combustível metabólico

Na esteira do trabalho de Randle e seus colegas de trabalho, vários pesquisadores fizeram contribuições significativas para descrever as alterações no metabolismo que ocorrem em vários estados de doença [49-52]. Enquanto o ciclo Randle controla a seleção de combustível e adapta o suprimento e a demanda de substrato em tecidos normais, Lionel Opie (Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul) e seus colegas de trabalho se concentraram na importância da utilização do substrato no coração isquêmico. Em colaboração com Eric Newsholme e Hans Krebs (Oxford, Inglaterra), ele elaborou ideias sobre um papel protetor da glicose já no final dos anos 1950 [53-55]. Este trabalho foi realizado posteriormente para provar o conceito de que a glicólise é protetora da membrana celular do coração [56]. Opie percebeu muito cedo que o metabolismo do substrato do miocárdio não era apenas de interesse teórico e estava ansioso para traduzir os resultados em compreensão clínica e terapia. Assim, ele desenvolveu o conceito de que a diminuição da entrega de glicose e a utilização de glicogênio (devido ao acúmulo intracelular de lactato e prótons) inibem a produção de ATP glicolítico durante isquemia miocárdica grave [57]. Em 1970, Opie foi o único autor de um artigo da Nature, que enfocou o papel dos ácidos graxos no coração [58], trabalho que foi muito inspirado pela colaboração com Michael Oliver (Edimburgo, Escócia). Este trabalho foi acompanhado em colaboração com Joel DeLeiris (França), mostrando que os efeitos adversos dos ácidos graxos no infarto do miocárdio experimental foram abolidos pela glicose e / ou insulina [59]. Além disso, Demetrio Sodi-Pallares e colaboradores relataram já no início dos anos 1960 que a infusão de solução de glicose-insulina-potássio (GIK) reduziu os sinais eletrocardiográficos de isquemia, tamanho limitado do infarto e melhorou a sobrevida em animais experimentais, bem como em pacientes com infarto agudo do miocárdio. Embora Sodi-Pallares e sua equipe usassem GIK para restaurar a depleção de potássio nas células isquêmicas do miocárdio [60], a justificativa para usar a solução como uma solução cardioprotetora era perfeita, uma vez que suprimia os níveis circulantes e a captação miocárdica de ácidos graxos livres, e melhorar a eficiência da produção de energia do miocárdio por meio do fornecimento de glicose exógena. No entanto, o entusiasmo inicial foi logo recebido com crítica, porque se temia que o aumento da produção de lactato em resposta ao aumento da glicose e da insulina fosse prejudicial em vez de benéfico devido à inibição da glicólise [61]. Opie e colegas de trabalho relataram posteriormente concentrações aumentadas de ATP, fosfocreatina e glicogênio em babuínos [62] e em 1999, Carl Apstein e Opie revisaram vários ensaios clínicos usando GIK e concluíram que os dados "não eram firmes nem extensos o suficiente para apoiar a rotina uso de GIK em pacientes com IAM. ” Por outro lado, eles argumentaram que as evidências eram fortes o suficiente para recomendar o uso rotineiro de GIK para diabéticos com infarto agudo do miocárdio [63] (Fig.15.4).

Figura 15.4. O professor Lionel H. Opie é internacionalmente conhecido por seu trabalho pioneiro sobre o metabolismo energético do coração e por seu talento excepcional como autor e palestrante.

O coração adulto é capaz de oxidar uma ampla variedade de substratos de carbono e, portanto, é freqüentemente referido como um onívoro metabólico [49]. Também é amplamente reconhecido que as mudanças na utilização do substrato no coração ocorrem em resposta a vários estados de doença, como insuficiência cardíaca e diabetes. A maioria das formas de insuficiência cardíaca está associada a uma história de isquemia cardíaca, infarto do miocárdio, hipertensão e / ou hipertrofia ventricular esquerda, com fração de ejeção normal ou diminuída. O conceito geral é que a seleção do substrato do miocárdio é relativamente normal durante os estágios iniciais da insuficiência cardíaca, no entanto, nos estágios avançados, a ativação de um programa de gene semelhante ao fetal causa a regulação negativa da oxidação de ácidos graxos e um aumento concomitante da glicólise e oxidação da glicose, redução respiratória atividade da cadeia, e uma reserva prejudicada para o fluxo oxidativo mitocondrial. [64]. Foi sugerido que esta mudança de substrato, que está associada à reativação de outras características fetais (por exemplo, troca de isoforma de cadeia pesada de miosina), contribui para a progressão para falha contrátil evidente [65]. Esses conceitos foram amplamente discutidos em uma revisão abrangente por William Stanley, Fabio Recchia e Gary Lopaschuk em 2005 [50].

O aumento epidêmico da obesidade, resistência à insulina e diabetes são os principais fatores de risco para doenças cardiovasculares. No coração, os ácidos graxos entram nos cardiomiócitos por meio de transportadores específicos e são convertidos em acil-CoA pela acil-CoA sintetase. Os acil-CoAs podem, por sua vez, ser usados ​​para a β-oxidação ou podem ser desviados para vias não oxidativas, incluindo esterificação e síntese de TG. No entanto, quando o suprimento de ácido graxo é alto, o conteúdo de TAG miocárdico é aumentado. Além disso, a acil-CoA se torna uma fonte para a formação de potenciais intermediários lipotóxicos - ceramidas, DAG e espécies reativas de oxigênio (ROS), criando um estado de lipotoxicidade. Tem sido argumentado que a resistência à insulina pode ser adaptativa ao proteger o coração do consumo excessivo de combustível, ou mal-adaptativa quando associada à formação de ROS e ativação de vias de sinalização de morte celular por apoptose. No diabetes e na resistência à insulina, tecidos como o músculo esquelético e o coração perderam sua capacidade de mudar apropriadamente entre o uso de lipídios em jejum e o uso de carboidratos no estado prandial estimulado por insulina, uma condição que foi denominada "inflexibilidade metabólica" [66,67]. Porque o coração diabético parece estar "faminto no meio da abundância", argumentou-se que o excesso de suprimento de substrato pode resultar em regulação transcricional deficiente de proteínas que constituem as vias do metabolismo energético cardíaco e, consequentemente, em flexibilidade metabólica prejudicada [67, 68]. Hoje sabemos que o coração se adapta e não se adapta a vários estresses metabólicos e que as respostas adaptativas podem ser favoravelmente manipuladas pelo fornecimento de substratos de ácidos graxos específicos [69] e ingestão de alimentos com baixo índice glicêmico. Por exemplo, foi relatado que uma dieta pobre em carboidratos / rica em gordura pode prevenir ou reduzir alguns dos aspectos mais sérios da insuficiência cardíaca [70,71]. Além disso, a suplementação dietética com ácidos graxos poliinsaturados ômega-3 previne o desenvolvimento de insuficiência cardíaca [72], enquanto uma dieta rica em açúcar acelera ainda mais o desenvolvimento de insuficiência cardíaca [73].

Como exatamente a obesidade afeta os locais de regulação metabólica no coração não é totalmente compreendido. Várias enzimas importantes na regulação da oxidação dos ácidos graxos cardíacos foram caracterizadas [74] e resultaram em estratégias metabólicas para suprimir o metabolismo dos ácidos graxos e proteger o coração, por exemplo, após a isquemia [75]. Também foram fornecidas evidências de que a ativação de PPARα conduz a oxidação de FA do miocárdio no coração diabético e leva à absorção e utilização de glicose prejudicada. Todas essas descobertas adicionais sobre a regulação genética do metabolismo complementaram e reforçaram a importância do ciclo de glicose-ácido graxo de Randle, pelo qual altas concentrações de ácidos graxos inibem a utilização da glicose (para revisão, ver Finck et al. [76]).


Resultados

Determinando as vias para a gliconeogênese a partir de ácidos graxos

Etapa 1: Elucidando um caminho inicial.

Em uma primeira etapa, verificamos se existe uma via de produção de glicose 6-fosfato (G6P) a partir de acetil-CoA na rede do metabolismo humano descrito em Materiais e métodos. Esta questão pode ser respondida calculando o padrão de fluxo elementar de um subsistema que abrange apenas a reação de entrada de acetil-CoA e a reação de saída de G6P. Na verdade, encontramos dois padrões de fluxo elementares: um deles contém apenas o fluxo de entrada de acetil-CoA e o outro contém, adicionalmente, o fluxo de saída de G6P. O segundo padrão de fluxo elementar é de especial importância, pois é uma prova da existência de uma via em humanos que produz G6P a partir da acetil-CoA, ou seja, existe uma rota gliconeogênica a partir de ácidos graxos em humanos.

A fim de analisar esta rota em mais detalhes e determinar se existem vias alternativas, determinamos a via global conectando acetil-CoA e G6P usando um procedimento descrito anteriormente [21]. Partindo da acetil-CoA, passando por várias reações de cetogênese e degradação da acetona, esta via finalmente produz o piruvato, que é um precursor gliconeogênico comum (Fig. 3). Surpreendentemente, a via segue via acetona e é semelhante à rota apresentada em [18] e [19].

As reações essenciais do caminho são desenhadas com setas em negrito. A via apresentada corresponde à via energeticamente mais eficiente para a conversão de ácidos graxos em glicose (via 7 no Texto S1). Uma via similarmente eficiente, a via 14, usa quase a mesma rota, mas converte o acetol diretamente em metilglioxal por redução com NADPH. Uma lista de abreviações pode ser encontrada na Tabela S1.

Etapa 2: Determinar reações essenciais.

A seguir, verificamos quais reações são essenciais no caminho acima usando um algoritmo descrito no Texto S1. Na via detectamos três sequências de reações essenciais (Fig. 3): a conversão do acetoacetato mitocondrial em acetol citosólico, a carboxilação do piruvato em oxaloacetato na mitocôndria e a gliconeogênese citosólica a partir do fosfoenolpiruvato. Como a conversão do acetoacetato em acetol ocorre via acetona, esse metabólito é um intermediário em todas as rotas.

Etapa 3: Determinar rotas alternativas.

Depois de identificar as reações essenciais da via gliconeogênica, objetivamos elucidar as partes da via nas quais as vias variáveis ​​poderiam ser usadas. Uma vez que essas rotas alternativas devem conectar as sequências previamente identificadas de reações essenciais, poderíamos deduzir que elas desempenham uma das seguintes funções bioquímicas:

  1. Conversão de acetil-CoA mitocondrial em acetoacetato mitocondrial
  2. Conversão de acetol citosólico em piruvato mitocondrial
  3. Conversão de oxaloacetato mitocondrial em fosfoenolpiruvato citosólico

O último diz respeito principalmente a rotas bem conhecidas para o transporte de oxaloacetato e outros intermediários do ciclo do TCA mitocondrial para o citosol. Portanto, nos concentraremos nas conversões (1) e (2) a seguir.

Usando o procedimento descrito em Materiais e métodos obtivemos dois subsistemas: um contendo vias alternativas na conversão de acetil-CoA em acetoacetato e o outro contendo vias alternativas na degradação da acetona. As vias dentro desses subsistemas são representadas, junto com duas rotas gliconeogênicas do piruvato, na Fig. 4.

Apenas as vias mitocondriais para a cetogênese são mostradas, uma vez que representam as rotas mais importantes. Aqp9, Akr e uma forma de Acat2 são considerados irreversíveis no modelo, mas são agrupados com reações reversíveis na figura. Uma lista de abreviações pode ser encontrada na Tabela S1. Uma lista completa das vias da cetogênese e do metabolismo da acetona é fornecida no Texto S1.

Vias para gliconeogênese a partir de ácidos graxos

No geral, detectamos nove caminhos possíveis para a conversão de acetil-CoA em acetoacetato mitocondrial (ver Texto S1). Na degradação da acetona, identificamos 58 caminhos possíveis.

Além do trabalho de [26] em que o metabolismo da acetona foi revisado, identificamos um novo intermediário do metabolismo da acetona, o D-lactaldeído, que é usado em 14 das 58 vias. Este metabólito pode ser produzido a partir de metilglioxal ou lactoil-glutationa, um intermediário na conversão de metilglioxal em D-lactato. A conversão de metilglioxal em D-lactaldeído é catalisada por uma aldo-ceto redutase ou por uma glioxilato redutase. A aldo-ceto redutase é apenas fracamente expressa no fígado [27]. Assim, essa via pode ser de maior importância em outros tecidos. Outro ponto importante é a importação do piruvato para as mitocôndrias. O piruvato pode ser importado diretamente para a mitocôndria ou indiretamente por meio de uma lançadeira de lactato [28] (Fig. 4). Não consideraremos a importação indireta uma vez que sua importância é contestada [29]. Portanto, apenas 22 vias para a conversão de acetol em piruvato permanecem (Texto S1).

Uma característica importante das vias descritas é que muitas delas envolvem a redução de NAD + ou oxidação de NADPH. No geral, 1-3 moles de NADPH são oxidados e 0-4 moles de NAD + são reduzidos durante a conversão de um mol de acetona em piruvato (ver Texto S1). Ênfase especial pode ser dada à oxidação do metilglioxal a piruvato. Neste caso, um mol de NADP + pode ser reduzido levando a vias nas quais o saldo líquido em NADPH oxidado é apenas uma (vias 7 e 14, representadas na Fig. 3). As vias que não usam essa reação têm um saldo líquido de pelo menos dois moles de NADPH oxidado. Conforme discutido abaixo, esses requisitos sobre o potencial de redução impõem restrições à utilização de rotas gliconeogênicas de ácidos graxos.

Comparação com outras técnicas de detecção de vias

Além do conceito de padrões de fluxo elementar, existem outras técnicas para determinar caminhos em redes metabólicas em escala de genoma. Entre as técnicas mais utilizadas está a análise de balanço de fluxo [30], que permite identificar fluxos fisiologicamente viáveis ​​dentro de uma rede metabólica que otimiza uma determinada função objetivo. Embora uma única via para a conversão de ácidos graxos na gliconeogênese possa ser obtida com esse método, uma identificação sistemática de todas as vias possíveis não é possível.

Outra ferramenta frequentemente usada é a análise de modo de fluxo elementar [17], que permite enumerar todas as distribuições de fluxo fisiológicas viáveis ​​em uma rede metabólica. No entanto, o número de caminhos extremos [31], um subconjunto dos modos de fluxo elementar, é estimado em 10 29 para a rede em escala do genoma humano [32], o que torna impossível a enumeração completa de todos os modos de fluxo elementar. No entanto, recentemente duas abordagens para enumerar subconjuntos de modos de fluxo elementares com o aumento do número de reações foram desenvolvidas [33], [34]. Aqui, usamos o K- método EFM mais curto para calcular os 100 modos de fluxo elementar mais curtos que produzem glicose 6-fosfato citosólica a partir de acetil-CoA mitocondrial. Dentro desses modos de fluxo elementares, apenas nove das 22 vias para a conversão de acetona em piruvato estavam presentes (Texto S1). Portanto, a enumeração completa de todas as vias possíveis para a conversão de acetona em piruvato na via da gliconeogênese de ácidos graxos não poderia ser alcançada por esta abordagem.


Oxidação de ácidos graxos | Bioquímica

Neste artigo iremos discutir sobre o processo de oxidação de ácidos graxos.

Oxidação de ácidos graxos de cadeia direta saturada de carbono uniforme:

A. Ativação de ácidos graxos:

Antes de serem oxidados, os ácidos graxos devem ser ativados. Esta ativação requer energia (fornecida pelo ATP) e ocorre em 2 etapas, como pode ser visto na figura 5-10.

Em uma primeira etapa, o ATP reage com o ácido graxo para formar um anidrido misto (com liberação de pirofosfato). Esta etapa é muito semelhante à reação de ativação de aminoácidos na biosina e na síntese de proteínas. Em seguida, em uma segunda etapa, o acil-AMP formado reage com a coenzima A-SH para dar um tioéster, a acil-coenzima A (com liberação de AMP).

B. Reações de β-oxidação:

A acil-coenzima A assim formada pode então seguir o caminho de β-óxido e tímido que compreende as seguintes reações (ver fig. 5-11).

1. Desidrogenação sob a ação de uma acil-coA-desidrogenase, uma enzima FAD, com formação de uma ligação dupla α-β na configuração trans

2. Hidratação desta ligação dupla, catalisada por enoil-coA hidratase (crotonase), com formação de derivado α β-hidroxilado de configuração L

3. Desidrogenação por L-β-hidroxiacil-coA-desidrogenase, um NAD + en & tímido, com formação de um derivado β-ceto

4. Por intervenção de uma molécula de coenzima A, desprendimento de um fragmento de dois carbonos na forma de acetil-coA, catalisado pela β-cetotiolase. Esta é a tiólise ou & # 8220 cisão tioclástica. & # 8221 Resta um acil-coA com 2 átomos de carbono a menos do que o acil-coA inicial (ou ácido graxo).

Este conjunto de 4 reações pode ser resumido da seguinte forma:

Em seguida, o acil-coA formado (com 2 átomos de carbono a menos que o ácido graxo inicial) irá, por sua vez, sofrer a mesma série de 4 reações para dar um acetil-coA e um novo acil-coA (com 4 átomos de carbono a menos que o ácido graxo inicial) e assim por diante. Conforme proposto por Lynen, a β-oxidação pode ser representada por uma hélice, cada volta da qual corresponde a um encurtamento do ácido graxo em 2 átomos de carbono (liberado na forma de acetil-coA) e uma saída de 4H (ver fig. 5-13).

A β-oxidação de ácidos graxos em um processo intra-mitocondrial. As moléculas de acetil-coA formadas serão utilizadas tanto em processos anabólicos (biossíntese de ácidos graxos e lipídios isoprênicos), quanto na cetogênese, ou serão completamente oxidadas pelo ciclo de Krebs. As reações do ciclo de Krebs são examinadas na fig. 4-38.

Além dessa β-oxidação, existe uma segunda via: a β-oxidação peroxissômica que ocorre nos peroxissomos. As reações são idênticas às da β-oxidação mitocondrial. Apenas a primeira enzima é diferente. Ele transfere diretamente os 2 átomos de H removidos da acil-coenzima A durante a formação da ligação dupla, para o citocromo a3 com formação de H2C2.

Nas plantas, a β-oxidação peroxossômica é o processo de catabolismo mais importante dos ácidos graxos. Este sistema também existe em alguns tecidos de mamíferos, como o fígado ou rim, e em leveduras, bolores e ciliados.

C. Balanço de energia da β-oxidação de ácidos graxos:

Cada volta da hélice de β-oxidação produz FADH2 e NADH + H + cuja reoxidação, graças à cadeia de transporte de elétrons, permite a formação, respectivamente, de 2 e 3 moléculas de ATP, ou seja, um total de 5 ATP por volta (ou por unidade de 2 átomos de carbono destacados da molécula de ácido graxo).

O acetil-coA é então oxidado pelo ciclo de Krebs com formação de 12 ATP. A oxidação completa de uma unidade de 2 átomos de carbono, portanto, rende 17 ATP. Referindo-se ao exemplo do ácido esteárico (ver fig. 5-12) que possui 18 átomos de carbono, pode-se ver que sua oxidação completa permitirá a formação de (8 x 5) + (9 x 12), ou seja, 148 ATP, e após deduzindo o ATP necessário para a ativação preliminar do ácido graxo, há um ganho de 147 ATP.

O rendimento energético por átomo de carbono é, portanto, da ordem de 8 ATP (147/18) na oxidação de ácidos graxos e 6 (38/6) na oxidação de glicose. Além disso, os triglicerídeos contêm muito mais átomos de carbono por unidade de peso do que os polissacarídeos e podem, portanto, constituir reservas de energia maiores para um peso muito menor.

Ao final, ressaltamos que as enzimas implicadas na β-oxidação dos ácidos graxos estão localizadas principalmente na mitocôndria, assim como as enzimas responsáveis ​​pelo transporte de elétrons e pela fosforilação oxidativa.

Pode-se, portanto, fazer a mesma observação que no caso do ciclo de Krebs (que também é um processo intra-mitocondrial): parece que na mitocôndria há uma concentração de sistemas enzimáticos que permite, por um lado, a oxidação e inibição da energia. substâncias de reserva, e por outro lado, a formação de ATP, que deve aumentar a eficiência dessas transferências de energia.

No entanto, devido à localização intra-mitocondrial da β-oxidação, a acetilcoenzima A, necessária para a síntese de ácidos graxos ou esteróis, precisa deixar a mitocôndria. Apresenta-se na forma de citrato formado pela reação da acetil-coenzima A com o oxalacetato.

No citoplasma, o ácido cítrico é clivado pela ATP-citrato liase que, na presença de uma molécula de coenzima A e ATP, produz uma molécula de acetil-coenzima A e uma molécula de oxalacetato (ATP sendo hidrolisado em ADP + Peu).

Oxidação de ácidos graxos saturados de átomos de carbono ímpar:

Eles também sofrem β-oxidação, mas o acil-coenzima A de 5 átomos de carbono, obtido no final da última mas uma volta da hélice (em vez de butiril co-A, ver fig. 5-12) é clivado em acetil -coenzima A + propionil-coenzima A.

Este último sofre uma carboxilação (na presença de propionil-coA-carboxilase, biotina e ATP) e, em seguida, isomerização (na presença de metil malonil-coA mutase que possui uma coenzima do tipo cobamida, derivada da vitamina B12), produzindo succinil-coenzima A, um intermediário do ciclo de Krebs (ver fig. 5-13).

Oxidação de ácidos graxos insaturados:

O catabolismo dos ácidos graxos insaturados ocorre por uma modificação da β-oxidação consecutiva à posição de duplas ligações. Tomaremos o exemplo do ácido linoléico, que é o caso mais complexo (ver fig. 5-15).

A numeração dos átomos de carbono é indicada abaixo de cada fórmula:

A reação começa com uma β-oxidação convencional até a formação de um acil-coA com 12 átomos de carbono tendo uma ligação dupla cis em β-γ. Graças a uma isomerase, esta é convertida em uma dupla ligação trans colocada em α-β. O acil-coA obtido continuará, portanto, a ser catabolizado pelas reações convencionais de β-oxidação, produzindo um ácido graxo com 10 átomos de carbono.

A acil-coA desidrogenase introduz uma ligação dupla. Após a ação da 2, 4 dienoil coA redutase que possui NADPH como coenzima, as 2 ligações duplas são substituídas por uma única localizada em β-y. A intervenção da enoil coA isomerase permite a introdução deste último composto no ciclo normal de β-oxidação.

No caso de um ácido graxo como o ácido oleico (18: 1 (9)), apenas as três primeiras reações da figura 5-14 entram em ação. Essa via de catabolismo está presente nas mitocôndrias e nos peroxissomos do fígado. Foi encontrado em mamíferos. Um sistema análogo existe em fungos e bactérias.

Oxidação de ácidos graxos ramificados:

Tomaremos o exemplo de a-metil-butiril-coenzima A, formada a partir da isoleucina (aminoácido glucoformador e cetoformador) por desaminação ou trans & tiaminação (reações que estudaremos em conexão com o metabolismo de aminoácidos) e, em seguida, descarboxilação oxidativa.

Como pode ser visto na figura 5-15, a presença do grupo metil não impede as reações usuais de β-oxidação, e observa-se a formação sucessiva do derivado α-β-insaturado, derivado β-hidroxilado e β-ceto derivado.

A tiólise finalmente dá:

1. Acetil-coA que pode ser usado para a síntese de vários lipídios ou para cetogênese (daí o caráter cetoformador da isoleucina)

2. Propionil-coA que será convertido, como visto acima (ver fig. 5-13), em succinil-coA, um intermediário do ciclo de Krebs que será transformado (dentro do ciclo) em ácido oxaloacético. Este último pode ser convertido em ácido fosfo-enol-pirúvico (ver fig. 4-34), depois em glicose pelas reações de neoglicogênese, o que explica o caráter glucoformador da isoleucina.


Nutrientes simples em células Perguntas e respostas textuais

Questão 1.
& # 8230 & # 8230 & # 8230 & # 8230. carregando hormônios para seus tecidos-alvo.
Responder:
Sangue

Questão 2.
Declare se verdadeiro ou falso.
a) Sangue transportando oxigênio e dióxido de carbono.
b) O plasma é o líquido amarelo palha.
c) A albumina regula a pressão arterial.
d) O fibrinogênio sintetiza anticorpos para imunidade.
Responder:
um verdadeiro
b) Verdadeiro
c) Verdadeiro
d) Falsa

Questão 3.
Prepare uma roda de palavras relacionada às funções do sangue
Responder:

Questão 4.
& # 8230 & # 8230..transportava nutrientes para a célula
Responder:
Sangue

Questão 5.
& # 8230 & # 8230 & # 8230. regula a temperatura corporal.
Responder:
Sangue

Questão 6.
‘Nutrientes formados como resultado da digestão chegam às células.’ & # 8211 Como eles alcançam as células.
Responder:
O sangue carregava nutrientes formados como resultado da digestão para as células.

Questão 7.
O sangue é um tecido.
Responder:
Conetivo fluido.

Questão 8.
Quais são as partes importantes do sangue?
Responder:
Parte do fluido denominada plasma e células sanguíneas.

Questão 9.
Preencha a tabela.

RBC WBC Plaquetas
Em forma de disco Sem forma definida & # 8230.a & # 8230 & # 8230 ..
& # 8230.b & # 8230 & # 8230. incolor & # 8230.c & # 8230 & # 8230 ..
& # 8230.d & # 8230 & # 8230. ausente ausente
Transporte de gases respiratórios & # 8230 & # 8230..e & # 8230 & # 8230. & # 8230 & # 8230.f & # 8230 & # 8230 ..

RBC WBC Plaquetas
Em forma de disco Sem forma definida Sem forma definida
vermelho incolor Incolor
Hemoglobina ausente ausente
Transporte de gases respiratórios Imunidade coagulação sanguínea

Questão 10.
Liste os vários tipos de células sanguíneas
Responder:

Questão 11.
Definir plasma
Responder:
O plasma é o líquido amarelo palha que constitui 55% do sangue. As células sanguíneas são encontradas no plasma. As moléculas mais simples formadas como resultado da digestão, ou seja, glicose, aminoácidos, ácidos graxos, glicerol, etc., chegam às células através do plasma.

Questão 12.
Prepare um fluxograma em relação aos componentes do plasma.
Responder:

Questão 13.
O plasma constitui & # 8230 & # 8230 & # 8230 & # 8230. % sangue.
Responder:
55%

Questão 14.
As células sanguíneas são encontradas no
Responder:
Plasma

Questão 15.
Onde está situado o coração?
Responder:
O coração está ligeiramente inclinado para a esquerda, entre os dois pulmões, atrás do esterno na cavidade torácica.

Questão 16.
O coração humano está em forma.
Responder:
Cônico

Questão 17.
Declare se verdadeiro ou falso.
O tamanho de um coração é igual ao tamanho de um punho.
Responder:
Verdade

Questão 18.
O coração é coberto por uma membrana de dupla camada chamada
Responder:
Pericárdio

Questão 19.
Preencha a tabela

Válvula Posição Função
Válvula bicúspide & # 8230 & # 8230 a & # 8230 & # 8230 1. Ajuda o sangue a entrar no ventrículo esquerdo a partir do átrio esquerdo.
2. Impede o refluxo de sangue do ventrículo esquerdo para o átrio esquerdo.
& # 8230 .. b & # 8230 .. Entre o átrio direito e o ventrículo direito 1. ………
2. ………
Valvula pulmonar & # 8230. e & # 8230 .. 1. Impede o refluxo de sangue da artéria pulmonar para o ventrículo direito
& # 8230 .. f & # 8230 .. Onde a aorta se origina 1. Ajuda o sangue a entrar na aorta
2. & # 8230 & # 8230 g & # 8230 & # 8230 ..

Responder:
a) Entre o átrio esquerdo e o ventrículo esquerdo
b) Válvula tricúspide
c) Impede o refluxo de sangue do ventrículo direito para o átrio direito.
d) Ajuda o sangue a entrar no ventrículo direito a partir do átrio direito.
e) Entre o ventrículo direito e a artéria pulmonar
f) válvula aórtica
g) Fecha a câmara inferior esquerda que contém o sangue rico em oxigênio antes de ser bombeado para o corpo.

Questão 20.
O que é líquido pericárdico? Qual é a sua função principal?
Responder:
O líquido pericárdico é preenchido entre as membranas pericárdicas. Sua principal função é reduzir o atrito entre as membranas durante os batimentos cardíacos.

Questão 21.
Considere as seguintes funções do coração e identifique as partes que as executam.
a) Carrega sangue para os pulmões.
b) Transporta sangue para várias partes do corpo.
c) Traz sangue dos pulmões.
d) Carrega sangue de várias partes do corpo.
Responder:
a) Artéria pulmonar
b) Aorta
c) Veia pulmonar
d) veia cava

Questão 22.
& # 8230 & # 8230 .. regulam o fluxo de sangue no coração.
Responder:
Válvulas

Questão 23.
As válvulas do ventrículo esquerdo são as mais fechadas. Qual pode ser o motivo?
Responder:
A parede do ventrículo esquerdo é a mais espessa porque precisa bombear sangue para a maior parte do corpo, enquanto o ventrículo direito enche apenas os pulmões.

Questão 24.
Quais são as principais válvulas do coração?
Responder:
Válvula pulmonar, válvula tricúspide, válvula aórtica, válvula bicúspide.

Questão 25.
Preencha a tabela que lista as características dos diferentes tipos de vasos sanguíneos.

Características Artéria Veia Capilar
muro
Válvulas
Transporte de sangue

Responder:
Parede superior: parede espessa, parede fina, a parede é formada por uma única camada de células e poros minúsculos na parede
Válvulas: sem válvulas, válvulas são vistas, sem válvulas
Transporte de sangue: alta velocidade e alta pressão, baixa velocidade e baixa pressão, baixa velocidade e baixa pressão

Questão 26.
& # 8230 & # 8230 & # 8230. carrega sangue para o coração
Responder:
veia

Questão 27.
& # 8230 & # 8230 & # 8230. carrega sangue do coração
Responder:
Artéria

Questão 28.
O que são capilares?
Responder:
Os capilares são os vasos finos que conectam as veias & # 8221 e as artérias.

Questão 29.
Indique se é verdadeiro ou falso
a) Existem poros diminutos nas paredes capilares
b) A artéria leva sangue ao coração
c) Veia transporta sangue em baixa velocidade e alta pressão
d) As válvulas são vistas nas veias.
e) Artéria carrega sangue em alta velocidade e alta pressão
Responder:
um verdadeiro
b) Falsa
c) Falsa
d) Verdadeiro
e) Verdadeiro

Questão 30.
Qual é a função da veia?
Responder:
Veia leva sangue ao coração

Questão 31.
Pequenas artérias derramadas em
Responder:
Capilares

Questão 32.
Capilares se unem para formar
Responder:
Veias pequenas

Questão 33.
O que é marcapasso?
Responder:
O início da contração e relaxamento do coração e a regulação dos batimentos cardíacos são realizados pelos músculos especiais do Nodo Sino-Artial (nó SA) na parte anterior do átrio direito. Esta parte é chamada de marcapasso.

Questão 34.
Complete the following diagram

Responder:

  1. Left atrium
  2. Tricuspid valve
  3. Bicuspid valve
  4. Right ventricle
  5. Pulmonary artery

Questão 35.
Complete the illustration.

Responder:
a) Pulmonary vein
b) Right atrium
c) Aorta
d) Left ventricle

Question 36.
………. helps to maintain the level of oxygen in the blood.
Responder:
Double circulation.

Question 37.
Prepare a flow chart relating the circulation of blood.
Responder:

Question 38.
Define Double circulation.
Responder:
The same amount of blood passes through the heart twice. This type of circulation is called double circulation. It includes pulmonary circulation and systemic circulation. Double circulation helps to maintain the level of oxygen.

Question 39.
What is pulmonary circulation?
Responder:
The blood circulation that starts from the right ventricle to the lungs and from there to left atrium is called pulmonary circulation.

Question 40.
What do you mean by systemic circulation?
Responder:
The circulation that starts from the left ventricle and ends in the right atrium after calculating throughout the whole body is called systemic circulation

Question 41.
Differentiate veins and portal veins.
Responder:
Veins are the vessels that carry blood from various organs to the heart. But certain veins do not reach the heart and they carry blood from organ to organ. They are called portal veins.

Question 42.
……. is an example for portal system.
Responder:
Hepatic portal system.

Question 43.
Prepare a flowchart showing the Hepatic portal system.
Responder:

Question 44.
Which is the center of metabolism?
Responder:
Fígado

Question 45.
Explain the functions of Liver.
Responder:
The nutrients that are formed by digestion undergo many changes in the liver. They include storing of glucose as glycogen, releasing of energy from fatty acids, producing cholesterol, etc. Besides, specific defense cells in the liver destroy the pathogens that enter the blood from the digestive tract.

Heart, Pulse, Blood Pressure

Question 46.
What do you mean by systole?
Responder:
Contraction of the chambers of the heart is termed as systole. During this phase, blood flows from atria to ventricles and from ventricles to outside.

Question 47.
Define diastole.
Responder:
After systole along with atria, ventricles also relax. This stage of relaxation is termed as diastole. In this phase, blood fills in the chambers of the heart.

Question 48.
Define heartbeat.
Responder:
One systole and the subsequent diastole together constitute a heartbeat. It takes about 0.8 seconds.

Question 49.
Explain systolic pressure and diastolic pressure.
Responder:
About 70 ml of blood is pumped into the arteries during each heartbeat. The pressure exerted by this excess blood to the walls of the arteries is systolic pressure. It is about 120mm Hg (mercury). When the heart dilates fully the same amount of blood enters the heart. A low pressure felt in the arteries in this phase is known as diastolic pressure. It is about 80 mm Hg.

Question 50.
Which instrument is used to measure blood pressure?
Responder:
Sphygmomanometer

Question 51.
Average heartbeat is
Responder:
72 times/minute

Question 52.
What is pulse?
Responder:
The wave-like movement formed due to the contraction and relaxation of the heart is felt throughout the walls of the arteries is pulse.

Question 53.
State whether true or false.
Rate of pulse is equivalent to that of the heartbeat.
Responder:
Verdade

Question 54.
Carrying oxygen to cells is one of the major functions of ………
Responder:
Sangue

Question 55.
Oxygen is absorbed into the blood from
Responder:
Pulmões

Variation In Blood Pressure

Question 56.
Differentiate between hypertension and hypotension.
Responder:
The normal rate of blood pressure is 120/80 mmHg.The condition in which the blood pressure increases above the normal rate is disease condition called hypertension. This happens due to many reasons. Unhealthy habits such as excess use of salt and fat, smoking, lack of exercise. The condition in which the blood pressure rate goes below the prescribed rate is called hypertension. These hypotensions and hypertension may lead to stroke or heart attack.

From The Blood To The Cell

Question 57.
What is lymph capillary?
Responder:
Besides blood capillaries, small vessels with their one end closed are seen’ in intercellular spaces. These are the lymph capillaries.

Question 58.
Tissue fluid that reaches the lymph capillaries is called ………
Responder:
Lymph

Question 59.
……….. is the largest organ in the Lymphatic system.
Responder:
Spleen

Question 60.
What is the main function of spleen?
Responder:
Destruction of germs and inactive red blood cells is the main function of spleen.

Question 61.
Why does spleen known as the blood bank of body?
Responder:
Since spleen stores blood in small quantities, it is also known as the blood bank of the body.

Question 62.
Name the blood bank of the body?
Responder:
Spleen

Question 63.
…… is the major production center of lymphocytes.
Responder:
Lymph nodes

Question 64.
Lymphatic system participates in the defense mechanism of the body – substantiate.
Responder:
The lymph nodes seen at intervals in the lymph ducts are the major production center of lymphocytes, a kind of white blood cells. When lymph passes through these nodes, the white blood cells destroy the pathogenic bacteria that are present in it. Thus lymphatic system participates itself in the defense mechanism of the body.

Question 65.
Define lymphatic system.
Responder:
Lymphatic system consists of large and small lymph ducts, lymph nodes, lymph, and spleen,

Question 66.
Prepare a flow chart on how fatty acid and glycerol that are absorbed into the lymph from the small intestine reach cells.
Responder:
Fatty acid and glycerol → Lacteals (Lymphs) → Small lymph ducts → Large lymph ducts → Venacava (Blood) → Heart

A Healthy Heart – Vital For Life

Question 67.
What are the factors that affect health of the heart?
Responder:
Food habits, lack of exercise

Question 68.
Define atherosclerosis
Responder:
Consumption of excess fatty food leads to the accumulation of fat in the arterial walls. This condition is called atherosclerosis. As a result of atherosclerosis, the inner diameter of the artery reduces. Moreover, the arterial walls become rigid, losing their elastic nature.

Question 69.
What is thrombosis?
Responder:
The accumulated fat roughens the inner wall of blood vessels. Here platelets and RBCs may clump together to form blood clots, named thrombus. This condition is called
thrombosis.

Question 70.
How we maintain the health of the heart?
Responder:
Proper food habits and regular exercise play an important role in reducing the level of fat in blood. Thus we can maintain the health of the heart and the circulatory system.

Question 71.
The first heart transplantation was done by
Responder:
Dr. Christian Bernard

Question 72.
Complete the table

Vascular Tissue Função
Xylem ……………
……………. …………..

Vascular Tissue Função
Xylem transports water and salt that roots absorb from the soil to the leaves.
Phloem Transports food from the leaves to the rest parts of the plant.

Question 73.
Transportation of water takes place through ……… & ………..
Responder:
Tracheids and vessels

Question 74.
What is transpiration?
Responder:
Water is expelled from leaves due to evaporation. This process is called transpiration.

Question 75.
How does water reach the treetop through the xylem naturally?
Responder:
This happens due to the combined action of many processes like transpiration, root pressure, cohesion, and adhesion.

Question 76.
Define adhesion?
Responder:
The force of attraction between unlike molecules or the binding of a cell to another cell.

Question 77.
………… keeps the water drops on the surfaces of leaves and flowers in place.
Responder:
Adhesion

Question 78.
…….. is the intermolecular attraction between like molecules.
Responder:
Cohesion

Question 79.
Define cohesion in water?
Responder:
Cohesion in water is a property of water that makes its molecules attracted to each other. A water molecule is made of one oxygen atom bonded to two hydrogen atoms.

Question 80.
Differentiate between cohesion and adhesion.
Responder:
Cohesion is the force of attraction between molecules of the same substance. But adhesion is defined as the force of attraction between different substances such as glass and water.

Question 81.
Which is the main part of the phloem?
Responder:
Sieve tube

Question 82.
Food is transported in the form of ……….. through the sieve tube.
Responder:
Sucrose

Question 83.
……….. cells are seen along with sieve tubes, they also help in the transportation of food.
Responder:
Companion cells

Question 84.
Choose the simple nutrients which are absorbed into blood from those given below.
A) Fatty acid
B) Amino acid
C) Fructose
D) Glycerol
E) Glucose
Responder:
B) Amino acid
C) Fructose
E) Glucose

Question 85.
Observe the figure showing the transportation of water and minerals plants.

a) Identify the vascular tissues indicated by A and B.
b) Name the processes that help water absorbed by the roots to reach the leaves.
Responder:
a) A ……. Xylem
B ……… Phloem
b) Transpiration, root pressure, cohesion and adhesion


Fatty Acids

Your body converts excess dietary glucose into fat through the process of fatty acid synthesis. Fatty acids are required in order for your body to function properly, playing particularly important roles in proper brain functioning. There are two kinds of fatty acids essential fatty acids and nonessential fatty acids. Essential fatty acids refer to fatty acids you must eat from your diet, as your body cannot make them. Nonessential fatty acids are made through the process of fatty acid synthesis.


5.8: 5.8 Fatty Acid Breakdown

Hormone-sensitive lipase in adipose tissue hydrolyzes the stored fat in those cells into glycerol and fatty acids. Glycerol can enter the glycolytic cycle via conversion to dihydroxyacetone phosphate (a two-step conversion using glycerol kinase and glycerol-3-phosphate dehydrogenase). The fatty acids are secreted from the adipose cells into the bloodstream where they bind to a carrier protein, albumin. This complex can then be brought inside of other cells by endocytosis, where they can be broken down as an energy source.

The breakdown of fatty acids occurs by &beta-oxidation inside the mitochondrial matrix (Figure (PageIndex<14>)).

Figure (PageIndex<14>). b oxidation of fatty acids happens in the mitochondrial matrix.

Since the inner mitochondrial membrane is impermeable to long-chain free fatty acids, they must first be activated to fatty acyl-CoA and linked to carnitine, an amino acid derivative synthesized from methionine and lysine (see Figure (PageIndex<15>)). The first step is performed by one of a family of enzymes known as acyl-CoA synthetases or thiokinases, and requires Coenzyme A and ATP hydrolysis. These reactions occur either on the cy- toplasmic surface of the mitochondrial outer membrane or the endoplasmic reticulum, where acyl-CoA synthetases are embedded. In the second reaction, carnitine palmitoyl- transferase I on the outside of the inner mitochondrial membrane links the acyl chain to carnitine, releasing CoA. The acyl-carnitine is transported into the mitochondrial matrix where carnitine palmitoyltransferase II releases the fatty acyl chain from the carnitine and reattaches it to an molecule of CoA.

Figure (PageIndex<15>). Fatty acid breakdown by Carnitine Palmitoyl Transferases.

Carnitine deficiency syndromes can occur when there is either a dysfunctional mutation of carnitine palmitoyltransferase or a severe deficiency of intracellular carnitine. Since most of the carnitine in the body is found in cardiac and voluntary muscle, the usual symptoms are muscle weakness and cardiac arrhythmias, as well as hypoketosis. In neonates, the arrythmias can lead to death. Carnitine supplementation is a successful treatment in systemic carnitine deficiency due to either low carnitine intake or defects in the carnitine transporter embedded in the cell membranes. However, if the defect is in the palmitoyltransferase, supplementation will be unsuccessful.

Carnitine is widely sold as a dietary supplement for increasing weight loss by enhancing fat catabolism. The basic idea is obvious: carnitine is needed for long-chain fatty acid breakdown, so more carnitine = more fat burned. However, that only holds true if carnitine levels are below saturation levels for the palmitoyltransferases. Because 75% of the carnitine in the body must be ingested (only 25% is synthesized), this is a mild possibility, depending on diet. Currently, the biomedical community has not reached a consensus on the efficacy of carnitine supplementation on fatty acid oxidation in carnitine-sufficient persons.

In the mitochondrial matrix, &beta-oxidation occurs in four steps to yield an acyl-CoA chain that is shortened by two carbons, and an acetyl-CoA that can then enter the TCA. . The &beta refers to the second closest carbon to the one attached to CoA. The bond that will be broken is the bond between the &alpha and &beta carbons. All even-numbered, fully saturated, fatty acids can thus be completely oxidized. The presence of double bonds in un- saturated fatty acids introduces complications to this process that must be addressed using additional enzymes that either move the double bond or remove it.

Most animals and plants generate even-numbered fatty acids however, some marine animals (e.g. smelt, mullet) and some plants and bacteria synthesize odd-chain fatty acids as well. The same enzymes responsible for &beta oxidation of even-numbered fatty acids can handle odd-numbered fatty acids as well, except that the final degradation yields propionyl-CoA instead of acetyl-CoA.

Propionyl-CoA is converted to succinyl-CoA through a series of three enzymes: propionyl-CoA carboxylase, methylmalonyl-CoA racemase, and methylmalonyl-CoA mutase. The succinyl-CoA could theoretically enter the TCA cycle, but recall that the succinyl-CoA is simply recycled and never actually consumed by the TCA cycle. Thus, in order for the succinyl-CoA to contribute to the energy needs of the cell, it must first be converted to malate (steps 6-8 of TCA cycle), which is then converted to pyruvate by malic enzyme, also known as decarboxylating malate dehydrogenase. Pyruvate can then enter and be consumed by the TCA cycle.

Vitamin B12, or 5&rsquo-deoxyadenosylcobalamin, is a coenzyme component of methylmalonyl-CoA mutase, but it is not made by either plants or animals. It is only made by certain bacteria, some of which live in the intestinal tracts of herbivores. Herbivores thus absorb the B12 for their use, and carnivores obtain their B12 from eating herbivores. Defects in methylmalonyl-CoA mutase or severe deficiency in vitamin B12 (most often in vegetarians) can lead to methymalonyl aciduria/acidemia, that can be fatal in untreated infants due to acidosis. However, depending on the cause, it can be treated with high doses of B12 and/or by avoiding dietary odd-chain fats and proteins rich in isoleucine, leucine, or methionine, which also catabolize to propionyl-CoA. Pernicious anemia, in which usually elderly patients have very low levels of red blood cells and hemoglobin, as well as neurodegeneration, is also related to B12. However, it is usually not due to a vitamin deficiency, but rather to the insufficient secretion of intrinsic factor, which binds B12 in the stomach and then is taken into intestinal cells by receptor-mediated endocytosis.

In addition to oxidation in the mitochondria, fatty acids also undergo &beta-oxidation in peroxisomes. However, generally, the oxidation in peroxisomes is limited, and the purpose is to shorten long fatty acids in preparation for final degradation in the mitochondria.

In addition to the more common single-chain fatty acids, cells will also encounter branched fatty acids, which block &beta-oxidation is alkyl group is on the &beta carbon. In these cases, phytanic acid for example, a oxidation is necessary to generate an intermediate with the alkyl group on the a carbon. This is then followed by &beta-oxidation to completion.

Finally (with respect to fatty acid catabolism), it must be noted that in liver especially, a large part of the acetyl-CoA generated by oxidation of fatty acids does not enter the TCA cycle. Instead, it is converted into acetoacetate or D-&beta-hydroxybutyrate, which along with acetone, are known, somewhat bizarrely, as ketone bodies. These molecules are water soluble, and transported through the bloodstream as energy sources for a variety of tissues, even including brain, which typically only uses glucose as fuel since fatty acids cannot pass through the blood-brain barrier. However, ketone bodies can penetrate and are used by brain cells under starvation conditions.

Ketoacidosis is a condition in which ketone bodies are being produced much faster than they are used. This leads to a buildup of the molecules in the bloodstream, which lowers the pH, since the molecules are acidic. An easy diagnostic of ketoacidosis is a sweet somewhat fruity smell (of acetone) on the breath. This condition can be an indication of diabetes, but may also occur when a person is consuming a high-fat/low-carb diet. When the body&rsquos metabolism is not using glucose/carbohydrates as the primary food source for either reason, fat is used instead, increasing production of ketone bodies. Left untreated, severe ketoacidosis can lead to cell damage as the blood acidifies, and compensation by increased exhalation of carbon dioxide and lead to respiratory failure in susceptible individuals.


The fasting state

In the fasting state (sometimes known as the post-absorptive state, as it begins about 4—5 hours after a meal, when the products of digestion have been absorbed) metabolic fuels enter the circulation from the reserves of glycogen, triacylglycerol and protein laid down in the fed state (Figure 5.7).

As the concentration of glucose and amino acids in the portal blood falls, so the secretion of insulin by the P-cells of the pancreas decreases and the secretion of glucagon by the a-cells increases. Glucagon has two main actions:

  • Stimulation of the breakdown of glycogen to glucose 1-phosphate in the liver, resulting in the release of glucose into the circulation. As discussed in section 5.5.3.1, muscle glycogen cannot be used directly as a source of free glucose.
  • Stimulation of the synthesis of glucose from amino acids in liver and kidney (the process of gluconeogenesis section 5.7).

At the same time, the reduced secretion of insulin results in:

  • a reduced rate of glucose uptake into muscle
  • a reduced rate of protein synthesis, so that the amino acids arising from protein catabolism (section 9.1.1) are available for gluconeogenesis
  • relief of the inhibition of hormone-sensitive lipase in adipose tissue, leading to release of non-esterified fatty acids.

The metabolic problem in the fasting state is that the brain is largely dependent on glucose as its metabolic fuel, and red blood cells (which lack mitochondria) cannot utilize any metabolic fuel other than glucose. Therefore, those tissues that can utilize

Figure 5.7 An overview of metabolism in the fasting state.

Figure 5.7 An overview of metabolism in the fasting state.

other fuels do so, in order to spare glucose for the brain and red blood cells. Any metabolites that can be used for gluconeogenesis will be used to supplement the relatively small amount of glucose that is available from glycogen reserves — the total liver and muscle glycogen reserves would only meet requirements for 12—18 hours. The main substrates for gluconeogenesis are amino acids (sections 5.7 and 9.3.2) and the glycerol of triacylglycerol. As discussed in section 5.7, fatty acids can never be substrates for gluconeogenesis.

Tissues other than red blood cells can utilize fatty acids as metabolic fuel, but only to a limited extent, and not enough to meet their energy requirements completely. By contrast, the liver has a greater capacity for the oxidation of fatty acids than is required to meet its own energy requirements. Therefore, in the fasting state, the liver synthesizes ketone bodies (acetoacetate and P-hydroxybutyrate section 5.5.3), which it exports to other tissues for use as a metabolic fuel.

The result of these metabolic changes in the fasting state is shown in Figure 5.8. The plasma concentration of glucose falls somewhat but is maintained through fasting into starvation as a result of gluconeogenesis. The concentration of free fatty acids in plasma increases in fasting, but does not increase any further in starvation, while the

Figure 5.8 Plasma concentrations of metabolic fuels in the fed and fasting states and in starvation.

Figure 5.8 Plasma concentrations of metabolic fuels in the fed and fasting states and in starvation.

concentration of ketone bodies increases continually through fasting into starvation. After about 2—3 weeks of starvation, the plasma concentration of ketone bodies is high enough for them to be a significant fuel for the brain, albeit inadequate to meet all of the brain's energy requirements — this means that in prolonged starvation there is reduction in the amount of tissue protein that needs to be catabolized for gluconeogenesis.


Referências

  • 1 Apstein CS, Taegtmeyer H. Glucose-insulin-potassium in acute myocardial infarction: the time has come for a large, prospective trial. Circulação. 1997 96:1074–1077. CrossrefMedlineGoogle Scholar
  • 2 Harper HA. Review of Physiological Chemistry. Los Altos, Calif: Lange Medical Publications 1967. Google Scholar
  • 3 Collins-Nakai RL, Noseworthy D, Lopaschuk GD. Epinephrine increases ATP production in hearts by preferentially increasing glucose metabolism. Am J Physiol. 1994267(pt 2):H1862-H1871. Google Scholar
  • 4 Camici P, Ferrannini E, Opie LH. Myocardial metabolism in ischemic heart disease: basic principles and application to imaging by positron emission tomography. ProgCardiovasc Dis. 1989 32:217–238. CrossrefGoogle Scholar
  • 5 Carlson MG, Snead WL, Hill JO, Nurjihan N, Campbell PJ. Glucose regulation of lipid metabolism in humans. Am J Physiol. 1991261(pt 1):E815–E820. Google Scholar

We appreciate the interest of Drs Kessler and Goldman in our editorial and agree that glucose oxidation yields more ATP per mole of O2 than palmitate oxidation. However, according to Opie, R1 there is a 12% greater yield of ATP per mole of O2 from glucose oxidation relative to palmitate, not 53.7% as Drs Kessler and Goldman suggest.


Assista o vídeo: Metabolismo de lipídeos e glicose - ciclo de glicose-ácido graxo! (Janeiro 2022).