Gliconeogênese e Via das Pentoses - Estudo Dirigido Completo

Estudo dirigido 7 Via das pentoses 1 A via da gliconeogênese consiste na simples reversão da via da glicólise Justifique sua resposta Não a via da gliconeogênese não é uma simples reversão da via da glicólise Embora ambas as vias compartilhem algumas etapas em comum existem diferenças significativas entre elas A glicólise é a via metabólica que ocorre no citoplasma das células e é responsável pela quebra da glicose em piruvato gerando energia na forma de ATP A gliconeogênese por outro lado é um processo de síntese de glicose a partir de precursores nãoglicídicos como aminoácidos ácidos graxos e glicerol Ela ocorre principalmente no fígado e em menor escala nos rins Embora algumas reações na gliconeogênese sejam reversões das etapas da glicólise outras são reações exclusivas da gliconeogênese e não estão presentes na glicólise Isso inclui enzimas como a fosfoenolpiruvato carboxiquinase PEPCK e a glicose6fosfatase que são responsáveis por etapas cruciais na síntese da glicose Além disso a regulação dessas vias também é diferente Enquanto a glicólise é estimulada por altos níveis de glicose e demanda energética a gliconeogênese é geralmente ativada durante períodos de jejum prolongado baixos níveis de glicose no sangue e alta demanda por glicose como durante exercícios intensos Em resumo embora a gliconeogênese e a glicólise compartilhem algumas etapas semelhantes elas não são simplesmente reversões uma da outra A gliconeogênese envolve reações exclusivas e é regulada de forma diferente para atender às demandas metabólicas específicas do organismo 2 Qual a importância da via da gliconeogênese Sua importância consiste em que é uma via de conseguir energia quando há falta de glicose no sangue A via da gliconeogênese desempenha um papel crucial no metabolismo energético do organismo fornecendo glicose quando os níveis de glicose sanguínea estão baixos ou quando há uma demanda aumentada por glicose em tecidos que não podem usar outros substratos como o cérebro A glicose é a principal fonte de energia para o cérebro e é essencial para a manutenção de suas funções metabólicas Durante o jejum prolongado períodos de exercício intenso ou situações em que a ingestão de carboidratos é limitada os estoques de glicogênio no fígado e nos músculos podem se esgotar Nesses casos a gliconeogênese é ativada para sintetizar glicose a partir de precursores nãoglicídicos como lactato aminoácidos e glicerol mantendo assim níveis adequados de glicose no sangue Além disso a gliconeogênese também desempenha um papel importante na regulação da homeostase do organismo Durante o processo de gliconeogênese intermediários metabólicos como o lactato e o piruvato são convertidos em glicose o que ajuda a manter o equilíbrio ácidobase do corpo A via da gliconeogênese também está envolvida na produção de glicose para outros tecidos como as células vermelhas do sangue hemácias e as células renais Em certas condições como o diabetes tipo 1 ou durante o jejum prolongado a gliconeogênese é fundamental para garantir o fornecimento contínuo de glicose para esses tecidos Em resumo a via da gliconeogênese desempenha um papel vital na manutenção dos níveis adequados de glicose no sangue e na regulação do metabolismo energético durante períodos de jejum exercício intenso ou baixa ingestão de carboidratos Ela permite a síntese de glicose a partir de precursores nãoglicídicos fornecendo um suprimento constante de glicose para o cérebro e outros tecidos que dependem dela como fonte de energia 3 Explique o que são as chamadas reações de contorno bypass da gliconeogênese e sua importância para esta via As reações de contorno também conhecidas como bypasses da gliconeogênese são rotas metabólicas alternativas que permitem que certas etapas da gliconeogênese sejam contornadas ou evitadas Essas reações são importantes para otimizar a eficiência e a regulação da via da gliconeogênese uma vez que permite a utilização de precursores metabólicos diferentes dos substratos tradicionais e evita etapas limitantes da via Isso é particularmente relevante em situações em que a disponibilidade de precursores glicogênicos é limitada ou quando certos intermediários da via não estão presentes em quantidades suficientes Existem três reações de contorno principais na gliconeogênese que envolvem enzimas específicas Bypass da fosfofrutoquinase PFK A fosfofrutoquinase é uma enzima chave na glicólise que catalisa a conversão de frutose6fosfato em frutose16bisfosfato Na gliconeogênese essa etapa é contornada pela ação de duas enzimas a frutose16bisfosfatase que converte frutose16bisfosfato em frutose6fosfato e a aldolase que catalisa a quebra do frutose16bisfosfato em gliceraldeído3fosfato e dihidroxiacetona fosfato Essas reações de contorno evitam a formação de frutose16bisfosfato uma molécula que ativaria a glicólise e inibiria a gliconeogênese Bypass da piruvato quinase Na glicólise a piruvato quinase catalisa a conversão do fosfoenolpiruvato PEP em piruvato Na gliconeogênese o piruvato quinase é contornado pela ação da enzima piruvato carboxilase que converte o piruvato em oxaloacetato Em seguida o oxaloacetato é convertido em fosfoenolpiruvato pela enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinase PEPCK Essas reações de contorno permitem a formação de PEP que é um substrato essencial para a gliconeogênese Bypass da glicose6fosfatase A glicose6fosfatase é uma enzima que está presente no fígado e nos rins e desempenha um papel importante na liberação de glicose na corrente sanguínea Na glicólise a glicose6fosfato é convertida em frutose6fosfato pela ação da enzima glicose6fosfato isomerase Na gliconeogênese a enzima glicose6fosfatase contorna essa etapa convertendo a glicose6fosfato diretamente em glicose livre que pode ser liberada na corrente sanguínea Essa reação de contorno é essencial para a síntese e liberação de glicose durante a gliconeogênese Essas reações de contorno na gliconeogênese desempenham um papel fundamental na regulação e eficiência dessa via metabólica Elas evitam que as etapas da gliconeogênese ocorram simultaneamente com as reações da glicólise Ao contornar etapas específicas da glicólise a gliconeogênese pode seguir seu próprio fluxo metabólico e sintetizar glicose a partir de precursores nãoglicídicos como lactato aminoácidos e glicerol Além disso as reações de contorno também têm um papel importante na regulação da gliconeogênese Dessa maneira as reações de contorno fornecem uma flexibilidade metabólica e ajudam a garantir a manutenção dos níveis de glicose sanguínea necessários para as células do organismo 4 Qual a diferença entre as fases oxidativa e nãooxidativa da via das pentoses fosfato A via das pentoses fosfato também conhecida como via da pentose fosfato ou via da ribose fosfato é uma rota metabólica importante que ocorre no citoplasma das células Essa via tem como principal função gerar pentoses açúcares de cinco carbonos fosfatadas como a ribose5fosfato e fornecer equivalentes redutores na forma de NADPH A via das pentoses fosfato pode ser dividida em duas fases a fase oxidativa e a fase nãooxidativa Fase oxidativa A fase oxidativa é responsável pela produção de NADPH e pela conversão da glicose6fosfato em ribose5fosfato Oxidativa glicose 6fosfato degradaoxidada NADPH ribulose 5fosfato ribose 5fosfato pentose nucleotídeos RNA DNA coenzimas Ela inclui três reações principais Oxidação A glicose6fosfato é oxidada pela enzima glicose6fosfato desidrogenase gerando NADPH e 6fosfogluconolactona Hidrólise A 6fosfogluconolactona é hidrolisada pela enzima lactonase formando 6fosfogluconato Descarboxilação O 6fosfogluconato é descarboxilado pela enzima 6fosfogluconato desidrogenase gerando ribose5fosfato e mais uma molécula de NADPH Essa fase oxidativa da via das pentoses fosfato é importante para a produção de NADPH que atua como um doador de elétrons para reações de redução em processos biossintéticos como a síntese de ácidos graxos e a redução de glutationa Glutationa por ser o principal desintoxicante e antioxidante do corpo a glutationa protege as células do organismo Fase nãooxidativa A fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato é responsável pela interconversão de pentoses fosfatadas sem envolver oxidação ou redução de coenzimas Nessa fase as pentoses fosfatadas geradas na fase oxidativa podem ser convertidas em outros compostos como glicose6fosfato ou frutose6fosfato que são direcionados para outras rotas metabólicas As reações nessa fase envolvem rearranjos e transferências de grupamentos fosfato Essa fase nãooxidativa é importante para a síntese de nucleotídeos como o DNA e o RNA bem como para a produção de intermediários metabólicos utilizados em outras vias metabólicas como a glicólise ou a síntese de ácidos graxos Nela há a reciclagem da ribulose 5fosfato formando a glicose 6fosfato Na fase não oxidativa parte das ribuloses 5fosfato continua a se isomerizar a ribose 5P e parte se epimerisa a xilulose 5P Estas 2 pentoses fosfato reciclam e regeneram 5 moléculas glicoses 6fosfato permitindo a formação contínua de NADPH Em resumo a fase oxidativa da via das pentoses fosfato está envolvida na produção de NADPH enquanto a fase nãooxidativa é responsável pela interconversão de pentoses fosfatadas Essas duas fases da via das pentoses fosfato são interconectadas e desempenham papéis cruciais na regulação do metabolismo celular e na síntese de compostos importantes para a célula 5 Em que tecidos e sob quais condições fisiológicas predomina a fase oxidativa da via das pentoses fosfato A fase oxidativa da via das pentoses fosfato predomina principalmente em tecidos e sob condições fisiológicas que requerem altos níveis de NADPH como Tecido hepático O fígado é um dos principais locais onde ocorre a fase oxidativa da via das pentoses fosfato Isso se deve ao papel crucial do fígado na regulação do metabolismo incluindo a síntese de ácidos graxos detoxificação de xenobióticos e produção de colesterol Esses processos requerem altos níveis de NADPH que são fornecidos pela fase oxidativa da via das pentoses fosfato Tecido adiposo O tecido adiposo é responsável pelo armazenamento de gordura e possui alta atividade da fase oxidativa da via das pentoses fosfato Isso é necessário para a síntese de ácidos graxos e para a regeneração do NADPH que é utilizado na lipogênese síntese de ácidos graxos e na proteção contra o estresse oxidativo Glândulas suprarenais As glândulas suprarenais em particular a camada cortical são responsáveis pela produção de hormônios esteróides como cortisol e aldosterona A síntese desses hormônios requer a produção de NADPH pela fase oxidativa da via das pentoses fosfato Células do sistema imunológico Células do sistema imunológico como macrófagos e neutrófilos têm alta atividade da fase oxidativa da via das pentoses fosfato Isso é importante para a produção de NADPH que é utilizado para a produção de espécies reativas de oxigênio EROs envolvidas na defesa antimicrobiana Condições fisiológicas que estimulam a fase oxidativa da via das pentoses fosfato incluem resposta a estresse oxidativo proliferação celular regeneração de antioxidantes síntese de ácidos graxos e esteróides atividade imunológica e resposta inflamatória No entanto é importante ressaltar que a atividade da fase oxidativa da via das pentoses fosfato pode variar entre diferentes tecidos e condições fisiológicas específicas 6 Em que tecidos e sob quais condições fisiológicas predomina a fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato A fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato predomina principalmente nos seguintes tecidos e condições fisiológicas Tecido muscular A fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato é predominante no tecido muscular durante a contração muscular intensa Durante esse período a demanda de energia aumenta e a glicose6fosfato produzida na fase NÃO oxidativa da via das pentoses fosfato é desviada para a glicólise onde é convertida em piruvato para produção de ATP Tecido adiposo O tecido adiposo além de apresentar atividade da fase oxidativa também possui atividade da fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato Isso ocorre durante a síntese de triglicerídeos onde a ribose5fosfato produzida na via das pentoses fosfato é utilizada para a síntese de glicerol que é combinado com ácidos graxos para formar triglicerídeos Tecido hepático O fígado além de ser um local onde a fase oxidativa da via das pentoses fosfato é predominante também pode apresentar atividade da fase nãooxidativa Especificamente a fase nãooxidativa é mais ativa no fígado quando há necessidade de glicose6fosfato para outras vias metabólicas como a glicólise ou a síntese de glicogênio Tecido mamário durante a lactação Durante a lactação o tecido mamário apresenta alta atividade da fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato Isso ocorre para suprir a demanda de ribose5fosfato necessária para a síntese de nucleotídeos que são fundamentais para a síntese de RNA e DNA do leite materno Na córnea está em contato direto com oxigênio então forma bastante NADPH para combater os radicais livres Além disso a fase nãooxidativa da via das pentoses fosfato pode ser predominante em outros tecidos e condições em que há necessidade de interconversão de pentoses fosfatadas para a síntese de carboidratos nucleotídeos ou outros compostos metabólicos É importante ressaltar que a predominância da fase oxidativa ou nãooxidativa da via das pentoses fosfato pode variar dependendo do estado metabólico do tecido das demandas energéticas e das vias metabólicas ativas em um determinado momento 7 Com base no esquema seguinte explique por que a deficiência da enzima glicose 6fosfato desidrogenase G6PD pode levar a uma condição denominada de favismo que é bastante comum entre populações que habitam regiões tropicais e certas porções da região do Mar Mediterrâneo e Oriente Médio Por que a deficiência desta enzima pode ser considerada benéfica em determinadas situações O favismo recebe esse nome porque foi inicialmente associado ao consumo de favas que podem desencadear uma resposta hemolítica aguda em indivíduos com deficiência de G6PD A glicose 6fosfato desidrogenase é uma enzima essencial na via das pentoses fosfato desempenhando um papel crucial na produção de NADPH O NADPH é necessário para proteger as células vermelhas do sangue contra o estresse oxidativo pois é utilizado para regenerar o glutationa um importante antioxidante intracelular A deficiência de G6PD resulta em uma diminuição na capacidade de proteção contra o estresse oxidativo nas células vermelhas do sangue Isso ocorre porque as células deficientes em G6PD são mais sensíveis a danos oxidativos Quando um indivíduo com deficiência de G6PD consome favas ou outros desencadeantes ocorre um desequilíbrio oxidativo nas células vermelhas levando à hemólise aguda ou seja a destruição rápida das células vermelhas do sangue A condição de favismo pode ser considerada benéfica em determinadas situações principalmente em áreas onde a malária é endêmica Estudos mostraram que a deficiência de G6PD confere uma certa proteção contra a malária O parasita causador da malária do gênero Plasmodium é suscetível a ambientes redutores devido à sua própria dependência de NADPH para lidar com o estresse oxidativo gerado durante seu ciclo de vida Assim a deficiência de G6PD cria um ambiente intracelular menos favorável para a sobrevivência do parasita da malária conferindo uma vantagem seletiva para os indivíduos com essa deficiência em áreas endêmicas de malária Portanto a deficiência de G6PD pode ser considerada benéfica nessas situações pois diminui a suscetibilidade à malária No entanto é importante ressaltar que essa proteção não é absoluta e varia dependendo do tipo específico de deficiência de G6PD e da espécie de Plasmodium envolvida Além disso a deficiência de G6PD pode levar a complicações de saúde em outras circunstâncias como a hemólise induzida por medicamentos ou infecções e portanto não é recomendado buscar essa deficiência como forma de prevenção ou tratamento da malária