PROTEÓLISE E SÍNTESE DE PROTEÍNAS

CICLO ALANINA-GLICOSE

Ao degradar proteína muscular, forma-se Alanina (aminoácido).

Por que quebrar proteína muscular se o problema é a Glicose?

Porque é possível enviar a Alanina para o fígado e através de um processo de desaminação (retirada do grupamento Amina) forma-se o Piruvato que pode dar origem a Glicose. Então, a partir da proteína muscular, por uma via de neoglicogênese, forma-se Glicose (em última análise se está degradando músculo, mas isso acontece porque o SNC tem como fonte principal de energia a Glicose circulante, que nunca deverá estar em baixos níveis). Essa Glicose vai servir para formar Piruvato e utilizado como fonte de energia, seja no músculo, seja em outros tecidos. Mas também é possível aminar (inserção do grupamento Amina) o Piruvato e formar novamente a Alanina e com isso formar uma nova proteína. Este é o chamado ciclo Alanina-Glicose e é o ciclo que garante a proteína como fonte de energia.

A proteína não é essencialmente uma fonte de energia, mas ela pode prover um sistema de carboidratos.

Como avaliar a taxa de degradação de proteína?

O meio mais fácil é através do suor.

Fazer exercício em jejum queima mais gordura?

Sim, pois a reserva de glicogênio está prejudicada. Mas não apresenta resultados em tremos de emagrecimento, pois isto não pode ser mensurado em apenas uma sessão de treinamento, o mais adequado é mensurar, no mínimo, semanalmente.

Como se dá a síntese de proteínas?

Para responder a essa pergunta precisamos de algumas informações prévias.

O que é o DNA? DNA ou ácido desoxirribonucleico é uma sequencia de pares de bases ligados por pontes de hidrogênio, em um sistema de dupla hélice organizados em cromossomos que se localizam nos núcleos celulares e também nas mitocôndrias.

As bases do DNA são as seguintes: Adenina sempre ligada a Timina e Citosina sempre ligada  a Guanina.

E o que é um gene? É uma sequencia de bases que sintetiza uma proteína.

Mas, há no DNA, proteínas que não sintetizam genes:

O DNA é um código que precisa ser lido. É uma fita dupla com partes gênicas e não gênicas. Deve-se ativar a parte gênica que irá sintetizar a proteína que interessa. Mas como isso acontece? Inúmeros estímulos vão desencadear a produção de determinadas proteínas, por exemplo, a pele possui melanócitos que produzem melanina que confere cor a pele, o que estimula o melanócito a produzir melanina é a radiação solar, que adverte as células para que leiam o DNA e iniciem a produção de melanina.

Quem faz a leitura da fita de DNA? O RNA!

O RNAm (mensageiro) é capaz de passar pela membrana nuclear, vai para o retículo endoplasmático rugoso e se acopla nos ribossomos. Um segundo tipo de RNA, chamado de transportador, vai transportar aminoácidos até o RNAm de forma a produzir a proteína. É então quebrado o RNA que se junta formando o sistema de dupla hélice e pode agir na própria célula ou em outra.

Ao formar o RNA ele passa por um processo chamado de “splicing” que é a remoção do íntron.

O RNA pode ser dividido em unidades funcionais chamadas de CÓDONS, que é uma sequencia de três bases, que por sua vez codificam um aminoácido. Pode haver mais de um Códon que codifica o mesmo aminoácido, mas cada aminoácido é codificado por apenas um Códon.

LIPÓLISE

As gorduras são armazenadas sob a forma de triglicerídeo e este por sua vez é armazenado no tecido adiposo. O tecido adiposo é composto por células chamadas de adipócitos, caracterizada por núcleos bastante periféricos e pela elevada quantidade de triglicerídeos. Este tecido adiposo pode ser encontrado basicamente no corpo todo, na camada subcutânea. Tem como funções principais o isolamento térmico e o armazenamento de energia. O tecido adiposo também pode ser encontrado como forma de tecido adiposo visceral, que se mostra como um dos maiores fatores de risco cardiometabólico.

Como o triglicerídeo é inserido e retirado do adipócito?

O sistema possui duas enzimas com ações diferentes, que são:

- Lipase Hormônio Sensitva, que é a enzima que quebra o triglicerídeo.

- Lipase Lipoproteica, que é a enzima que sintetiza o triglicerídeo.

Podemos notar, através da nomenclatura que o sistema é regulado por ação hormonal.

Em função do nível de determinados hormônios haverá uma maior atividade da enzima Lipase Hormônio Sensitiva para realizar a quebra do triglicerídeo e com isso gerar a liberação de ácidos graxos livres para a corrente sanguínea.

Mas por outro lado, o nível de atividade hormonal pode ativar a enzima Lipase Lipoproteica que irá sintetizar o triglicerídeo e o depositará no adipócito.

Mas afinal, quais são os hormônios envolvidos nesse sistema?

Há uma série de hormônios que afetam esse metabolismo, as catecolaminas (adrenalina e noradrenalina), hormônio da tireóide, do crescimento, etc. Todos eles vão agir em conjunto. Mas para simplificar o estudo vamos exemplificar com apenas dois destes hormônios, que são a insulina e o glucagon. São hormônios antagônicos, ambos secretados pelo pâncreas, mas em diferentes condições.

Quando estamos em jejum o hormônio que está em maior quantidade é o glucagon e consequentemente a insulina está em menor quantidade. Nesse quadro a enzima Lipase Hormônio Sensitiva está ativa, levando a uma quebra dos triglicerídeos, com o objetivo de fornecer gordura como fonte energética e de uma certa forma poupar carboidratos.

Mas ao ingerirmos algum alimento imediatamente há um aumento da quantidade de insulina e consequente diminuição do glucagon, há um aumento do glicogênio no sistema e também da glicemia, a enzima Lipase Lipoproteica fica ativa e estimula a deposição de triglicerídeos.

Então, visto isso, podemos afirmar que não há queima localizada de gordura localizada porque a mobilização do tecido adiposo se dá por via endócrina.
Glândulas, com localização anatômica estabelecida, secretam seus hormônios para a corrente sanguínea e levam seus hormônios para o corpo todo, o que irá ativar receptores e enzimas, com isso, as enzimas de todo o corpo podem ser estimuladas a quebrar triglicerídeos e liberar ácidos graxos para a corrente sanguínea que irá levá-los para a musculatura ativa.

CURIOSIDADE

Por que pessoas diferentes tem diferentes locais para deposição de gordura corporal?

Isso se dá em função do número de receptores em cada local do corpo; a distribuição corporal desses receptores é particular para cada indivíduo e sofre uma grande contribuição do fator genético.

OBESIDADE

A obesidade pode ser caracterizada como o acúmulo excessivo de gordura corporal em um indivíduo. É classificada em Hiperplásica, quando há um aumento do número de células e Hipertrófica, quando há um aumento do volume das células. Ambos tipos geram aumento do tecido. O Brasil tem cerca de 18 milhões de pessoas consideradas obesas, segundo a Sociedade Brasileira de Endocrinologia e Metabologia (SBEM). A obesidade é um fator de risco para muitas doenças, como diabetes tipo 2, doenças cardiovasculares e hipertensão. Atualmente há uma crescente preocupação com o aumento de crianças obesas, ao contrário do que se via há algumas décadas, hoje a preocupação é com o excesso de peso e não com a desnutrição. Muitas crianças apresentam índices elevados de gordura corporal, desenvolvendo com isso doenças que eram mais comuns a pessoas mais velhas, principalmente diabetes tipo 2.

GLICÓLISE ANAERÓBIA E AERÓBIA

Carboidrato é um macronutriente depositado nos tecidos em forma de glicogênio, já a glicose está disponível nos fluidos corporais.

A glicose pode ser polmerizada e formar glicogênio e o glicogênio pode ser quebrado para liberar glicose na corrente sanguínea.

O fígado possui a maior concentração de glicogênio, já o músculo a maior quantidade. Se comparado ao músculo o tecido hepático apresenta concentrações de 4 a 5 vezes maiores que o tecido muscular.

O glicogênio pode ser utilizado diretamente como fonte de energia de nível muscular, mas boa parte é transferida para a corrente sanguínea para que seja utilizada por outros tecidos e não apenas pelo músculo.

A glicose deve ser captada pela célula para iniciar seu processo metabólico. Mas o que determina a captação da glicose?

 

  

A figura acima mostra um esquema prático para visualizarmos o processo de captação da glicose, que se dá através do hormônio insulina. A insulina se liga ao seu receptor e desencadeia um sistema de sinalização por uma série de proteínas, chamadas de Insuline Receptor Substrate (IRS) que devem ser fosforiladas para que sejam ativadas. A fosforilação das IRS ativa uma proteína chamada AKT, que por sua vez ativa as vesículas de Glut4, com isso a glicose que está fora da célula passa a ser captada e é levada para o interior da célula.

O que acontece quando não há insulina?

Quando não há insulina circulante a cascata de reações para sua captação não ocorre, há então um quadro de hiperglicemia crônica, conhecida como Diabetes tipo 1.

Em contrapartida, o Diabetes tipo 2 ocorre geralmente quando a pessoa apresenta o que chamamos de obesidade visceral, se que apresenta como um dos maiores fatores de risco cardiometabolico. A alta quantidade de lípides circulantes aumenta os triglicerídeos intramusculares, isso interfere na sinalização da AKT e consequentemente na cascata, ocorre então uma menor captação de glicose.

Como a captação da glicose se processa metabolicamente?

Após a sua captação a glicose é fosforilada (há gasto de ATP e consequente formação de ADP). Há uma molécula com 6 carbonos, o grupamento fosfato se liga no último carbono da cadeia e passa a ser chamado de Glicose-6-Fosfato que se converte a Frutose-6-Fosfato e pela ação da enzima Fosfofrutoquinase (PFK), que é uma enzima chave no sistema (caso ela seja inibida, em última análise vai se desacelerando a formação do piruvato, diminuindo a formação de ATP e levando aos sinais de fadiga) adiciona um novo grupamento Fosfato formando então a Frutose-1,6-Difosfato. Até aqui foram gastos 2ATPs. A molécula de carbono é quebrada em duas partes idênticas, formando com isso duas moléculas de 3 Difosforoglicerato (DFG), que sofre uma sequencia de 5 reações químicas que liberam NADH e formam 2ATPs cada uma. No final de tudo é formado Piruvato.

O Piruvato é o elemento final da glicólise, pode ser convertido a Alanina (aminoácido), oxalacetato (um intermediário do ciclo de Krebs), AcetilCoenzimaA (iniciador do Ciclo de Krebs), se entrar na mitocôndria e Lactato (produto final da glicólise anaeróbia), se permanecer no citoplasma.

Quando o Piruvato entra na mitocôndria é formado AcetilCoa e então se inicia o ciclo de Krebs.

Mas o que define o sentido do metabolismo?

Os Piruvatos precisam atravessar uma bimembrana mitocondrial. O aumento da demanda energética obriga o sistema a aumentar a formação de Piruvato, então os Monocarbocilate Transporters (MCTs), que são os transportadores de Piruvato, são obrigados a transportá-los para dentro da mitocôndria, mas isso só pode aumentar até quando os MCTs saturarem. E o que leva a saturação dos MCTs? Uma intensidade que faz com que a velocidade de glicólise atinja uma taxa de formação de Piruvato que é incompatível com a velocidade de transporte deles para a mitocôndria. Há um acúmulo de Piruvato e esse acúmulo ativa a enzima LactatoDesidrogenase (LDH) que imediatamente começa a formar lactato. Isso é o que faz com que o sistema opte por entrar na mitocôndria ou formar lactato.

De uma molécula de glicose se formam dois piruvatos e com isso poderão acontecer dois ciclos de Krebs.
O piruvato forma AcetilCoA que reage com o oxalacetato, formando citrato.Essas são as reações iniciais do ciclo de Krebs, a partir daí ocorre uma série de reações que formarão 3 NADH, 1 FADH e 1 ATP.
Os dinucleotídeos são compostos de alto nível energético, mas para obter sua energia é preciso lançá-los em um outro sistema, o sistema de oxidação, que fica dentro da mitocôndria.
O que é oxidação? é a redução ou remoção de uma molécula de um átomo.
É necessário oxidar o NADH e o FADH. Para isso se usa o sistema de oxidação situado no interior da mitocôndria. Os citocromos são estruturas localizadas na membrana interna da mitocôndria e são responsáveis pela oxidação do NADH e o FADH, sendo organizadas do mais oxidante para o menos oxidante.
Cada vez que o ciclo de Krebs formar um NADH este vai para os citocromos e acopla no mais oxidante que arranca elétrons do NADH e arranca energia. E o que se faz com essa energia? Reconstirui ATP. Como o NADH perdeu energia nesse processo ele cai para o citocromo B que vai continuar oxidando e arrancando elétrons e ao final consegue retirar toda a energia para formar ATP. 

 O que sobra desse processo são 2H⁺ + 2 elétrons. Então, o NADH, uma vez oxidado, vai conseguir reconstituir 3 ATPs e vai liberar 2H⁺. O FADH segue o mesmo caminho, com a diferença que o seu nível energético é menor, logo, ele não consegue se acoplar diretamente no citocromo A, mas sim no B, com isso forma apenas 2 ATPs.

O acúmulo de Hidrogênio é um problema porque gera acidose. A acidose não controlada pode gerar desacoplamento do sistema podendo ocorrer rompimento da  membrana mitocondrial, morte da mitocôndria, levando a morte da célula e uma possivel morte do sistema como um todo.

Então, como evitar o acúmulo de Hidrogênio que leva a acidose do meio?

O Hidrogênio para não ficar acumulado no organismo deve ser liberado na forma de água, através da união com o Oxigênio.

Através de um balanço estequiométrico reagem quatro íons Hidrogênio, 4 elétrons e um Oxigênio, formando assim, duas moléculas de água. Ou seja, se usa Oxigênio para receber os Hidrogênios e os elétrons da cadeia respiratória para que sejam tamponados e formem água. Esta é a função do oxigênio no sistema aeróbio, evitar a acidificação do meio e todas as suas consequências.

E quando não ocorrer o controle da acidose? O sistema entra em sofrimento iniciando um quadro de hipóxia, que levará a isquemia e consequente infarto.

 Por fim, o balanço energético desses sistemas nos mostra que é possível formar 38 moléculas de ATP por glicose.