Equa��es condensadas das v�rias vias metab�licas
Chama-se metabolismo ao conjunto de reac��es qu�micas que ocorrem nas c�lulas, e que lhe permitem manter-se viva, crescer e dividir-se. Classicamente, divide-se o metabolismo em:
Existe uma grande variedade de vias metab�licas. Em humanos, as vias metab�licas mais importantes s�o:
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As diversas vias metab�licas relacionam-se entre si de forma complexa, de forma a permitir uma regula��o adequada. Este relacionamento envolve a regula��o enzim�tica de cada uma das vias, o perfil metab�lico caracter�stico de cada �rg�o e controlo hormonal.
Regula��o das vias metab�licas
Regula��o da glic�lise
O fluxo metab�lico atrav�s da glic�lise � regulado em tr�s pontos:
- hexocinase: � inibida pelo pr�prio produto, glucose-6-P
- fosfofrutocinase: inibida por ATP e por citrato (que sinaliza a abund�ncia de intermedi�rios do ciclo de Krebs). � tamb�m inibida por H+, o que � importante em situa��es de anaerobiose (a fermenta��o produz �cido l�ctico, que faz baixar o pH). Provavelmente este mecanismo impede que nestas situa��es a c�lula esgote toda a sua reserva de ATP na reac��o da fosfofrutocinase, o que impediria a activa��o da glucose pela hexocinase. � estimulada pelo substrato (frutose-6-fosfato), AMP e ADP (que sinalizam falta de energia dispon�vel), etc.
- piruvato cinase: inibida por ATP, alanina, �cidos gordos e por acetil-Co. Activada por frutose-1,6-bisfosfato e AMP
Regula��o da gluconeog�nese
O fluxo � regulado nas reac��es caracter�sticas da gluconeog�nese. Assim a piruvato carboxilase � activada por acetil-CoA, que sinaliza a abund�ncia de intermedi�rios do ciclo de Krebs, i.e., diminui��o da necessidade de glucose.
Regula��o do ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs � controlado fundamentalmente pela disponibilidade de substratos, inibi��o pelos produtos e por outros intermedi�rios do ciclo.
- piruvato desidrogenase: � inibida pelos pr�prios produtos, acetil-CoA e NADH
- citrato sintase: � inibida pelo pr�prio produto, citrato. Tamb�m inibida por NADH e succinil-CoA (sinalizam a abund�ncia de intermedi�rios do ciclo de Krebs).
- isocitrato desidrogenase e a-cetoglutarato desidrogenase: tal como a citrato sintase, s�o inibidas por NADH e succinil-CoA. A isocitrato desidrogenase tamb�m � inibida por ATP, e estimulada por ADP.Todas as desidrogenases mencionadas s�o estimuladas pelo i�o c�lcio.
Regula��o do ciclo da ureia
A actividade da carbamoil-fosfato sintetase � estimulada por N-acetilglutamato, que assinala a abund�ncia de azoto no organismo.
Regula��o do metabolismo do glicog�nio
O f�gado possui uma hexocinase com pouca afinidade para a glucose e que n�o � inibida por glucose-6-P. Portanto, a glucose s� � fosforilada no f�gado quando existe no sangue em concentra��es muito elevadas (i.e. depois das refei��es). Assim, quando a concentra��o de glucose no sangue � baixa o f�gado n�o compete com os outros tecidos, e quando os n�veis de glucose s�o elevados o excesso de glucose � convertido pelo f�gado em glicog�nio.
Regula��o do metabolismo dos �cidos gordos
A entrada dos acil-CoA na mitoc�ndria � um factor crucial na regula��o. O malonil-CoA, que se encontra presente no citoplasma em grande quantidade em situa��es de abund�ncia de combust�veis metab�licos, inibe a carnitina aciltransferase impedindo que os acil-CoA entrem na mitoc�ndria para serem degradados. Al�m disso a 3-hidroxiacil-CoA desidrogenase � inibida por NADH e a tiolase � inibida por acetil-CoA, o que diminui a degrada��o de �cidos gordos quando a c�lula tem energia em abund�ncia.
Regula��o da via das pentoses-fosfato
O fluxo metab�lico na via das pentoses-fosfato � determinado pela velocidade da reac��o da glucose-6-fosfato-desidrogenase, que � controlada pela disponibilidade de NADP+.
Perfis metab�licos dos �rg�os mais importantes
C�rebro
Utiliza normalmente apenas glucose como fonte de energia. Armazena muito pouco glicog�nio, pelo que necessita de um fornecimento constante de glucose. Em jejuns prolongados, adapta-se � utiliza��o de corpos cet�nicos. � sempre incapaz de utilizar �cidos gordos.
F�gado
Uma das suas principais fun��es � manter o n�vel de glucose no sangue, atrav�s da gluconeog�nese e da s�ntese e degrada��o do glicog�nio. Realiza a s�ntese de corpos cet�nicos em situa��es de abund�ncia de acetil-CoA. Respons�vel pela s�ntese da ureia.
Tecido adiposo
Sintetiza �cidos gordos e armazena-os sob a forma de triacilglicer�is. Por ac��o do glucagon, hidroliza triacilglicer�is em glicerol e �cidos gordos, que liberta para a corrente sangu�nea em lipoprote�nas.
M�sculo
Utiliza glucose, �cidos gordos, corpos cet�nicos e amino�cidos como fonte de energia. Possui uma reserva de creatina fosfatada, um composto capaz de fosforilar ADP em ATP e assim produzir energia sem gasto de glucose. A quantidade de creatina presente no m�sculo � suficiente para cerca de 3-4 s de actividade. Ap�s este per�odo, realiza a glic�lise, primeiro em condi��es anaer�bicas (por ser bastante mais r�pida do que o ciclo de Krebs) e posteriormente (quando o aumento da acidez do meio diminui a actividade da fosfofrutocinase e o ritmo da glic�lise) em condi��es aer�bicas.
Rim
Pode realizar a gluconeog�nese e libertar glucose para a corrente sangu�nea. Respons�vel pela excre��o de electr�litos, ureia, etc. A s�ntese de ureia, que ocorre no f�gado, usa HCO3-, o que contribui para a descida do pH sangu�neo. Situa��es de acidose metab�lica poder�o portanto ser agravadas pela ac��o do ciclo da ureia. Nestas circunst�ncias, o azoto � eliminado pela ac��o conjunta do f�gado e do rim: o excesso de azoto � primeiro incorporado em glutamina pela glutamina sintase. A glutaminase renal cliva ent�o a glutamina em glutamato e NH3, que excreta imediatamente. Este processo permite a excre��o de azoto sem eliminar o ani�o bicarbonato.