Atlas Virtuais - Histologia
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Apresentação
O livro “Os 15 anos de Mariana: um convite a outras aprendizagens sobre o corpo”, foi produzido no âmbito do projeto Ciências, Universidade e Escola: Investindo em novos talentos. Esse projeto resulta do convênio existente entre a Universidade Federal do Rio Grande (FURG), através do Centro de Educação Ambiental, Ciências e Matemática (CEAMECIM), a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES), a Financiadora de Estrudos e Projetos (FINEP) e o Instituto Nacional de Ciências e Tecnologia em Excitocidade e Neuroproteção (INCTEN/UFRGS/CNPq). O mesmo tem como objetivos estimular o interesse pela área das Ciências, dos/as estudantes do Ensino Fundamental, tornar o ensino e a apredizagem mais prazerosos e acessíveis, bem como produzir materiais didático-pedagógicos para esse nível de ensino.
Síntese e Degradação do Glicogênio
Os principais sítios de armazenamento de glicogênio são o músculo e o fígado. Nestes tecidos o glicogênio é armazenado na forma de grânulos, aonde estão presentes também as enzimas responsáveis pela sua metabolização. A fisiologia do músculo esquelético é diferente daquela do fígado, pois somente estoca glicogênio para satisfazer suas necessidades próprias, enquanto que o glicogênio armazenado pelo fígado é utilizado principalmente para manutenção dos níveis de glicose sanguíneos. A síntese e a degradação do glicogênio estão diretamente relacionadas à ação de duas enzimas, a glicogênio sintetase (síntese) e a glicogênio fosforilase (degradação), as quais estão sob a regulação dos hormônios insulina e glucagon.
Síntese
Após uma refeição rica em carboidratos e com a elevação da concentração da glicose sanguínea ocorre a liberação de insulina pelo pâncreas. No fígado e músculo, a insulina tem um efeito imediato, que é caracterizado pela ativação da enzima glicogênio sintetase, a qual converte o excesso de glicose livre em uma cadeia de glicose denominada glicogênio.
A glicose circulante entra nas células hepáticas e musculares através do transportador de alta capacidade do tipo GLUT, sendo que a concentração elevada de glicose intracelular provoca a dissociação da hexoquinase da sua proteína nuclear reguladora. Uma vez ativa, a hexoquinase fosforila a glicose, formando glicose 6-fosfato, o que estimula a glicólise (nas células musculares) e fornece o material para a síntese do glicogênio. Essa síntese pode chegar até 10% do peso total do fígado. O glicogênio hepático serve como reservatório de glicose para os tecidos, quando a glicose da alimentação não está disponível (particularmente para o sistema nervoso central).
Degradação
Quando os níveis de glicose sanguínea diminuem, ocorre um aumento na secreção do hormônio glucagon, que tem a função principal de sinalizar a liberação de glicose para a circulação, proveniente da degradação do glicogênio hepático. O glucagon liga-se ao seu receptor de membrana nos hepatócitos e acarreta na ativação de uma enzima denominada PKA (Proteína Quinase A). Video Glucagon
Essa enzima, por sua vez, inativará por fosforilação a enzima glicogênio sintetase, bloqueando a síntese de glicogênio. A PKA também inativa a PFK-1 (fosfofruto quinase) reduzindo desta forma a glicólise. Nessa condição, o fígado produz glicose 6-fosfato pela quebra do glicogênio e por gliconeogênese, e cessa o emprego da glicose tanto para alimentar a via glicolítica como para a síntese do glicogênio, maximizando desta forma a quantidade de glicose que ele pode lançar na corrente sanguínea.
A quebra do glicogênio requer uma reação de desramificação para fosforolisar as ligações glicosídicas dos resíduos de glicose, nos pontos ramificados da estrutura de glicogênio. A primeira reação é catalisada pela enzima glicogênio-fosforilase, a qual cliva as ligações (alfa 1-4) do glicogênio. Neste instante, moléculas de glicose 1-fosfato são liberadas. A enzima fosfoglicomutase pode converter a glicose 1-fosfato em glicose 6-fosfato (reação reversível). Assim, a glicose 6-fosfato pode ser disposta para a glicólise no músculo (Video glicólise), ou para elevar a glicemia pelo fígado.
REFERÊNCIAS
CAMPBELL, Mary K. Bioquímica, 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.
NELSON, David L;Cox, Michael M.; Lehninger-Princípios de Bioquímica, 4 ed. São Paulo: Savier, 2006.
ROBERGS, Roberto A; ROBERTS, Scott O. Princípios Fundamentais de Fisiologia do Exercício para Aptidão, Desempenho e Saúde. 1 ed. São Paulo: Phorte, 2002.
Regulação da glicemia
A regulação da glicemia no organismo depende basicamente de dois hormônios, o glucagon e a insulina. A ação do glucagon é estimular a produção de glicose pelo fígado, e a da insulina é bloquear essa produção, além de aumentar a captação da glicose pelos tecidos periféricos insulino-sensíveis. Com isso, eles promovem o ajuste, minuto a minuto, da homeostasia da glicose.
Os níveis normais de glicose no sangue são de até 99mg/dl pré-prandial (período que antecede a alimentação), e até 140 mg/dl pós-prandial (1 ou 2 horas após a alimentação) . Níveis alterados desses valores podem sugerir crises hiperglicêmicas ou hipoglicêmicas.
Assim, a hiperglicemia caracteriza-se pelo excesso de glicose no sangue, podendo ocorrer em duas fases: hiperglicemia de jejum, que é o nível de glicose acima das taxas consideradas normais após jejum de 8 horas; e hiperglicemia pós-prandial, que é o nível de glicose acima dos considerados normais nesse período de 1 ou 2 horas após a alimentação.
A hipoglicemia, por sua vez, ocorre quando há uma queda excessiva nos níveis de glicose, frequentemente abaixo de 70 mg/dl, com aparecimento rápido de sintomas, sendo alguns deles fome, fadiga, tontura, palidez, pele fria e úmida, visão turva e confusão mental. Se não for tratada, pode levar ao coma.
Quanto ao estado normal de jejum, pequenos aumentos na taxa de glicemia levam à supressão da produção de glucagon e ao aumento da produção de insulina, enquanto as hipoglicemias levam a um aumento na produção de glucagon e à redução da produção de insulina. Já no estado pré-prandial, as percentagens de consumo de glicose são representadas da seguinte maneira: pelo sistema nervoso central (50 %), pelo músculo (25 %) e pelos tecidos esplâncnicos (25 %).
Percentagens de consumo de glicose pelos tecidos. Clique aqui para ampliar.
Em uma situação de jejum, com concentrações de glicose sanguínea entre 80 e 90 mg/dl, a liberação de insulina pelo pâncreas ocorre numa taxa basal de cerca de 25 ng/min/kg de peso corporal. Se aumentarem os níveis de glicose no sangue em duas ou três vezes do normal, a liberação de insulina pelo pâncreas terá um aumento acentuado, podendo chegar a taxas de aproximadamente 250 ng/min/kg de peso corporal. A concentração plasmática de insulina aumenta por quase 10 vezes dentro de 3 a 5 minutos após elevação aguda do nível de glicose. Esse aumento resulta da liberação imediata de insulina estocada no pâncreas. O "desligamento" da secreção de insulina ocorre de maneira rápida, levando de 3 a 5 minutos após a redução do nível da glicemia para os valores de jejum.
O mecanismo de feedback criado em resposta à secreção da insulina tem papel importante para a regulação do nível da glicemia. Assim, uma elevação nesse nível aumenta a secreção de insulina, que, por sua vez, aumenta o transporte de glicose para o fígado, para o músculo e para as outras células, reduzindo, dessa forma, o nível da glicemia ao seu valor normal, acarretando em uma redução da liberação de insulina pelo pâncreas. (video insulina)
A insulina, através de sua ação estimulatória sobre a captação de glicose pelas células, promove a utilização dos carboidratos para obtenção de energia, enquanto deprime a utilização de gorduras (ácidos graxos).
Baixas concentrações de glicose no sangue provocam a liberação do hormônio glucagon, o qual acelera a liberação da glicose a partir do glicogênio no fígado (glicogenólise) e altera o metabolismo dos combustíveis tanto no fígado, quanto nos músculos. Neste sentido, esta alteração no metabolismo estimula a oxidação dos ácidos graxos, economizando, assim, a glicose, para que possa ser usada pelo cérebro. Durante o jejum prolongado, os triacilgliceróis tornam-se o combustível principal; o fígado converte os ácidos graxos em corpos cetônicos para exportá-los para outros tecidos, inclusive para o cérebro.
REFERÊNCIAS
GELONEZE, Bruno; LAMOUNIER, Rodrigo N.; COELHO, Otavio R. Hiperglicemia pós-prandial: tratamento do seu potencial aterogênico. Arquivo Brasileiro de Cardiologia. Vol.87, n.5, São Paulo, nov. 2006.
GUYTON, Arthur C. M. D.; HALL, John E. P. D. Tratado de Fisiologia Médica.10 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A, 2002.
NELSON, David L; COX, Michael M.; Lehninger - Princípios de Bioquímica. 4 ed. São Paulo: Savier, 2006.
Insulina e Glucagon como modelos de estrutura protéica
Insulina
Em um homem adulto, o pâncreas endócrino contém aproximadamente 1 milhão de células nas ilhotas de Langerhans. Dentro dessas ilhotas, encontram-se quatro tipos de células: as células beta, responsáveis pela produção de insulina; as células alfa, produtoras de glucagon; as células delta, que liberam somatostatina; as células PP, que produzem peptídios pancreáticos.
Pâncreas. Clique aqui para ampliar.
Pâncreas. Foto de microscopia ótica. Clique aqui para ampliar.
De modo mais específico, a insulina, produzida pelas células beta, é uma proteína pequena, constituída de duas cadeias polipeptídicas (“A” e “B”), sendo que a cadeia “A” contém 21 aminoácidos e “B” contém 30 aminoácidos.
Representação da conformação do peptídeo insulina. Clique aqui para ampliar.
Representação das cadeias de Insulina. Clique aqui para ampliar.
Sua estrutura é unida por duas pontes dissulfeto. Pode-se notar que a estrutura tridimensional da insulina apresenta ainda três estruturas helicoidais (α-hélices) sendo duas no peptídeo A e uma no peptídeo B.
Representação em modelo de bola-e-bastão das cadeias da Insulina.Clique aqui para ampliar
Em relação à secreção da insulina, existem vários fatores que implicam em sua regulação. Entre esses fatores estão os nutrientes, os hormônios gastrointestinais e pancreáticos, neurotransmissores e a glicose.
A insulina é sintetizada no pâncreas como um precursor inativo de uma única cadeia pré-pró-insulina. Tal síntese é realizada com uma sequência de sinal aminoterminal, que dirige a passagem da insulina para as vesículas secretoras. A remoção proteolítica da sequência de sinal, assim como a formação das três pontes dissulfeto, produzem a pró-insulina que, por sua vez, é estocada nos grânulos de secreção encontrados nas células pancreáticas do tipo B.
Síntese e Processamento da Insulina. Clique aqui para ampliar.
A partir do momento em que a elevação da glicose sanguínea desencadeia a secreção da insulina, a pró-insulina é convertida em insulina ativa por proteases específicas, que clivam duas ligações peptídicas para formar a molécula de insulina madura.
Mecanismo de liberação da Insulina. Clique aqui para ampliar.
As concentrações dos hormônios peptídicos dentro dos grânulos de secreção são tão altas que os conteúdos das vesículas são virtualmente cristalinos. Quando o conteúdo desses grânulos é liberado por exocitose, uma grande quantidade desses hormônios é disponibilizada repentinamente. Os capilares são fenestrados, pemitindo assim que as moléculas secretadas do hormônio entrem facilmente na corrente circulatória, sendo transportadas até as células-alvo, ou seja, as células responsáveis pela regulação dos estoques de nutrientes no organismo (células hepáticas, musculares e tecido adiposo).
Principais tecidos alvo da Insulina. Clique aqui para ampliar.
Receptor da Insulina
A insulina regula tanto o metabolismo energético como a expressão gênica nas células alvo. Seu sinal se dá pela sua ligação ao receptor da insulina localizado na membrana plasmática , onde desencadeará uma resposta. O receptor da insulina ativado pela ligação do hormônio consiste em duas cadeias alfa (α) idênticas que se projetam na face externa da membrana plasmática e em duas subunidades beta (β) transmembrana, com seus terminais carboxilas projetando-se para dentro do citosol.
As cadeias a contêm o domínio da ligação da insulina, e os domínios intracelulares das cadeias ß contêm a atividade da proteína quinase, que transfere um grupo fosforila do ATP para o grupo hidroxila de resíduos do aminoácido tirosina (Tyr) em proteínas-alvo específicas.
A via da insulina é apenas uma instância de um tema mais geral no qual sinais hormonais, por meio de vias similares, resultam na fosforilação e, frequentemente, em uma outra proteína quinase, a qual então fosforila uma terceira proteína quinase, e assim por diante. O resultado é uma cascata de reações que amplifica o sinal inicial por muitas ordens de grandeza.
Glucagon
O glucagon é um polipeptídeo, secretado pelas células alfa (α) das ilhotas de Langerhans, composto por 29 aminoácidos, tendo como função principal aumentar a concentração de glicose no sangue, contrapondo-se aos efeitos da insulina. Esta estrutura primária, ou seja, sua sequencia de aminoácidos é convertida em uma estrutura tridimensional extremamente simples composta de uma única a-hélice.
Nesse sentido, os principais efeitos do glucagon sobre o metabolismo da glicose são a degradação do glicogênio hepático e o aumento da gliconeogênese no fígado. Sua ação se dá pelo intermédio de um receptor de membrana associado a proteína G, a qual ativa a enzima adenilato ciclase, o que determina a formação do monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), o qual servirá de 2º. mensageiro intracelular de suas ações sobre o metabolismo, representando um poderoso mecanismo amplificador.
Glucagon. Clique aqui para ampliar.
Regulação da secreção de glucagon
A concentração de glicose no sangue constitui o fator mais potente que controla a secreção de glucagon. O efeito do nível da glicemia sobre a secreção do glucagon é exatamente oposto ao efeito da glicose sobre a secreção da insulina. A diminuição da concentração de glicose no sangue de seu nível normal de jejum, de cerca de 90mg-100ml de sangue para níveis hipoglicêmicos, pode aumentar por várias vezes a concentração plásmatica de glucagon. Na hipoglicemia, o glucagon é secretado em grande quantidade, sendo que essa secreção aumentada resulta no aumento acentuado do débito de glicose a partir do fígado e, portanto, desempenha a importante função de corrigir a hipoglicemia.
O aumento dos aminoácidos no sangue também estimula a secreção de glucagon, a partir de uma concentração elevada, causando o mesmo efeito exercido pelos aminoácidos na estimulação da secreção da insulina. A importância desse estímulo da secreção do glucagon pelos aminoácidos está no fato de que esse hormônio promove uma rápida conversão dos aminoácidos em glicose, através da estimulação da gliconeogênese que ocorre principalmente nos tecidos hepáticos.
Quando a concentração da glicose sanguínea no sangue está abaixo do normal, há um aumento na liberação de glucagon e diminuição na liberação da insulina. O glucagon induz um aumento na concentração da glicose sanguínea e, da mesma forma que a epinefrina, estimula a degradação do glicogênio hepático, ativando a enzima glicogênio fosforilase e inativando a glicogênio sintase. Também, o glucagon inibe a degradação da glicose por meio da glicólise no fígado e estimula a síntese da glicose por meio da gliconeogênese.
Outra função do glucagon é inibir a ação da enzima glicolítica piruvato quinase no fígado, bloqueando dessa forma a conversão do fosfoenol piruvato em piruvato e prevenindo a oxidação do piruvato através do ciclo do ácido cítrico. É importante mencionar, ainda, que o efeito geral do glucagon é estimular a síntese e a liberação da glicose pelo fígado, além de induzir a mobilização dos ácidos graxos do tecido adiposo, para serem usados como combustível pelos tecidos (que não os cerebrais), no lugar da glicose.
REFERÊNCIAS
Baker, E.N., Blundell, T.L., Cutfield, J.F., Cutfield, S.M., Dodson, E.J., Dodson, G.G., Hodgkin, D.M., Hubbard, R.E., Isaacs, N.W., Reynolds, C.D., al., et (1988) The structure of 2Zn pig insulin crystals at 1.5 A resolution. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 319: 369-456 CAMPBELL, Mary K. Bioquímica. 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.
NELSON, David L.; COX, Michael M.; LEHNINGER - Princípios de Bioquímica. 4 ed. São Paulo: Savier, 2006.
Sasaki K, Dockerill S, Adamiak DA, Tickle IJ, Blundell T. 1975. X-ray analysis of glucagon and its relationship to receptor binding. Nature. 1975 Oct 30;257(5529):751-7.
SILVA, Penildon. Farmacologia. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
GUYTON, Arthur C. M. D.; HALL, John E. Tratado de Fisiologia Médica. 10 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A, 2002.
Carboidratos
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza e possuem como fórmula geral [C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato" ou "hidratos de carbono". Representam as principais fontes alimentares para a produção de energia, além de exercerem inúmeras funções estruturais e metabólicas nos organismos vivos. A definição química básica de um carboidrato é que estes sejam cetonas ou aldeídos com grupos hidroxilas ligados as suas estruturas (poliidroxicetonas ou poliidroxialdeídos, respectivamente) ou substâncias mais complexas que quando hidrolisados liberem os primeiros.
Representações de dois açúcares simples. Clique aqui para ampliar.
Os carboidratos são fornecedores de energia para a principal via metabólica dos organismos não fotossintéticos. Em outras palavras, eles têm a função de fornecer a maior parte da energia sob a forma de trifosfato de adenosina (ATP) necessária para o corpo realizar suas atividades metabólicas. Este processo de geração de energia se dá através da respiração celular.
Além de sua participação na respiração celular, os carboidratos também atuam como elementos estruturais e de proteção na parede celular das bactérias, fungos e vegetais, bem como em tecidos conjuntivos e no envoltório celular de animais. Outras funções importantes são sua ação como lubrificante nas articulações esqueléticas e seu papel na coesão entre as células. Podem funcionar também como sinalizadores celulares, participando na comunicação e coordenação das atividades e funções celulares.
Representação esquemática das fases da respiração celular a partir da molécula de glicose. Clique aqui para ampliar.
Os carboidratos podem se apresentar em unidades mais simples, as quais possuem uma absorção mais rápida e fornecem ao organismo uma forma rápida de energia (exemplo glicose), ou em unidades mais complexas, que devem ser quebrados em carboidratos simples, a fim de serem absorvidos e utilizados como fontes de energia. Os carboidratos simples mais encontrados nos alimentos são glicose, frutose, sacarose e lactose e, entre os complexos, podemos citar o amido. De acordo com o número de unidades de açúcar simples que contêm, os carboidratos podem ser classificados como monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são as unidades básicas dos carboidratos, constituindo-se somente por uma unidade de poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas. Estes são hidrossolúveis, sólidos, de sabor doce e ocorrem em abundância em muitos alimentos. Como exemplos pode-se destacar os monossacarídeos glicose e frutose, que representam os principais açúcares de muitas frutas como a uva, laranja, maçã e o pêssego.
Estrutura química da glicose (poliidroxialdeído) e da frutose (poliidroxicetona). Clique aqui para ampliar.
Com relação à sua estrutura química, os monossacarídeos podem ser classificados de acordo com o grupo químico presente em sua estrutura (aldeídos ou cetona) ou ainda quanto ao número de átomos de carbono. A respeito do grupo químico, os monossacarídeos podem ser classificados como aldoses, quando apresentam um grupo aldeído, ou como cetoses, quando apresentam um grupo cetona.Já quanto ao número de átomos de carbono em sua estrutura, os monossacarídeos podem receber a denominação de triose (possuem três átomos de carbono), tetrose (quatro átomos de carbono), pentose (cinco átomos de carbono), e assim por diante. Na maioria das vezes estas duas classificações são unidas em uma única denominação, por exemplo, aldotriose (monossacarídeo com três átomos de carbono e um grupo aldeído em sua estrutura) e cetopentose (monossacarídeo com cinco átomos de carbono e um grupo cetona em sua estrutura).
Série das aldoses. Clique aqui para ampliar.
Série das cetoses. Clique aqui para ampliar.
Em solução aquosa, as aldotetroses e todos os demais monossacarídeos com mais de cinco átomos de carbono ocorrem predominantemente em uma forma cíclica (em anel). Esta estrutura é formada pela ligação covalente entre o carbono do grupo carbonil (carbono anomérico) e o oxigênio de um dos grupos hidroxilas da cadeia do próprio monossacarídeo. Desta maneira, de acordo com a posição da hidroxila formada durante esta ligação, podem se formar duas estruturas com a mesma fórmula molecular, porém com diferentes organizações moleculares, o que resulta em propriedades diferentes (isômeros). No caso da glicose e da frutose, são formados isômeros α e β.
Formação das estruturas cíclicas da glicose. Clique aqui para ampliar.A glicose é a forma de carboidrato mais comum encontrada na natureza, seja em forma livre ou combinada. Trata-se do principal produto formado a partir da hidrólise dos carboidratos mais complexos no processo de digestão. Apresenta-se como um poliidroxialdeído de seis átomos de carbono, recebendo a denominação de aldohexose.
A frutose, uma cetohexose, representa um importante monossacarídeo encontrado no organismo humano e na maioria das plantas, sendo um composto sólido, incolor, cristalino e solúvel em água. Trata-se do açúcar das frutas e do mel, além de ser o mais doce de todos os monossacarídeos.
A frutose é absorvida através de dois mecanismos distintos: o primeiro trata-se do transporte facilitado, independente da glicose, com baixa capacidade e o segundo, um cotransporte, dependente da glicose e com alta capacidade. Primariamente, essa substância é metabolizada no fígado, apesar de o intestino e os rins possuírem enzimas necessárias para o seu catabolismo.
Por sua vez, os oligossacarídeos são formados por cadeias curtas, resultantes da união de duas a dez moléculas de monossacarídeos entre si. Podem ocorrer livremente na natureza (exemplos sacarose, lactose), ou podem ser obtidos pela quebra (hidrólise) de carboidratos mais complexos, os polissacarídeos (exemplo de oligossacarídeo: maltose). Como característica gerais dos oligossacarídeos pode-se destacar sua hidrossolubilidade.
A classificação dos oligossacarídeos está baseada no número de unidades de monossacarídeos que formam o referido carboidrato (dissacarídeos, trissacarídeos, tetrassacarídeos, etc). Cabe salientar que os oligossacarídeos são formados pela ligação entre as unidades de monossacarídeos com consequente perda de uma molécula de água, através da chamada ligação O-glicosídica. Estas ligações recebem a denominação de acordo com a numeração dos átomos de carbono participantes da ligação, bem como a configuração (α ou β) do carbono anomérico, por exemplo, ligação α(1→4) e ligação β(1→6).
Formação da ligação glicosídica. Clique aqui para ampliar.
O dissacarídeo maltose, ou açúcar de malte, é uma substância que não existe livre na natureza, é mais comumente conhecido como açúcar derivado, por se tratar de um produto da digestão do amido pela amilase. Comercialmente, é produzida pela hidrólise do amido e utilizada na fermentação da cerveja, além de outras bebidas como o leite maltado.
Já a sacarose, mais conhecido como açúcar de mesa, é uma substância formada por uma molécula de glicose e uma de frutose ligados através de uma ligação β(1→2), e é encontrada principalmente no açúcar da cana, na beterraba e no melaço. Uma curiosidade sobre este carboidrato é que conforme uma fruta amadurece, ela se torna mais doce porque durante este processo ocorre a quebra da ligação glicosídica da sacarose, liberando os monossacarídeos glicose e frutose.
Dissacarídeo Sacarose. Clique aqui para ampliar.
A lactose é o principal açúcar encontrado no leite, sendo digerida mais lentamente que outros dissacarídeos. Quando hidrolisada, libera glicose e galactose, as quais estavam ligadas por uma ligação β(1→4) maltado.
Dissacarídeo Lactose. Clique aqui para ampliar.
Os polissacarídeos são polímeros formados por grande número de unidades monoméricas ligadas entre si através de ligações glicosídicas e, por conseqüência, quando hidrolisados liberam grande número de monossacarídeos ou oligossacarídeos. Como características gerais, pode-se destacar o fato de serem insolúveis em água, sem gosto adocicado e apresentarem elevado peso molecular. A maior parte dos carboidratos encontrados na natureza está na forma de polissacarídeos, possuindo diferentes funções, como estrutural, reserva de energia e formação da matriz extracelular. Os polissacarídeos podem ser classificados em homopolissacarídeos (os que são formados por um único tipo de unidade monomérica) e heteropolissacarídeos (formados por mais de um tipo de unidade monomérica).
Representação esquemática de Homopolissacarídeos e Heteropolissacarídeos. Clique aqui para ampliar.
Os polissacarídeos mais importantes, como o amido, glicogênio e a celulose, são, na verdade, diferentes homopolímeros do monossacarídeo α-D-glicose.
O amido é a mais importante fonte alimentar de carboidratos. Este se constitui por duas principais substâncias: a amilose, de estrutura helicoidal não ramificada (α(1→4)), e a amilopectina, constituída de cadeias ramificadas formadas de 20 a 25 resíduos de glicose unidos por ligações α(1→4), nas cadeias, e por ligações α(1→6), nos pontos de ramificação. O amido, quando hidrolisado, forma as dextrinas, depois a maltose e, finalmente, a glicose.
Amido. Clique aqui para ampliar.
Hidrólise do Amido. Clique aqui para ampliar.
O glicogênio é um polissacarídeo com muitas ramificações, e se difere da amilopectina (uma forma de amido) justamente nesta característica, ou seja, no grau de ramificação da cadeia. Essa forma de armazenamento de carboidratos, nos homens e nos animais, é a fonte de glicose e energia primária mais facilmente utilizada. O glicogênio é a principal reserva energética nas células animais, sendo encontrado principalmente no fígado e músculo esquelético dos animais.
Glicogênio. Clique aqui para ampliar.
REFERÊNCIAS
CAMPBELL, Mary K. Bioquímica. 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.
NELSON, David L.; COX, Michael M.; Lehninger: Princípios de Bioquímica. 4. ed. São Paulo: Sarvier, 2006.
Diabetes
Segundo a Sociedade Brasileira de Diabetes, mais de 251 milhões de pessoas são diabéticas em todo o mundo, no Brasil são mais de 10 milhões de pessoas diagnosticadas. Cerca de 40% a 50% dos portadores de diabetes desconhecem a existência da doença.
O número de pessoas diabéticas vem aumentando diariamente, assim como os custos envolvidos no controle e no tratamento das complicações. Existem vários fatores que contribuem para o aumento desse índice, tais como: maior taxa de urbanização, aumento da expectativa de vida, industrialização, dietas hipercalóricas e ricas em hidratos de carbono de absorção rápida, deslocamento da população para zonas urbanas, mudança nos estilos de vida (de tradicionais para modernos), inatividade física e obesidade, também sendo necessário considerar a maior sobrevida da pessoa diabética.
O Diabetes Melito (DM) é uma síndrome de etiologia múltipla, que se dá em razão da falta de insulina ou da incapacidade da insulina exercer, adequadamente, seus efeitos no organismo. Tal doença se caracteriza por hiperglicemia (excesso de glicose sanguínea) crônica com distúrbios do metabolismo dos carboidratos, lipídeos e proteínas. Em longo prazo, verifica-se a disfunção e falência de vários órgãos por lesão, especialmente, em vasos sanguíneos e nervos.
O quadro clínico do diabetes é bem diversificado, dependendo da abrangência e da gravidade das complicações clínicas, como insuficiência renal, amputação de membros inferiores, cegueira e doença cardiovascular. O DM é a mais importante patologia que envolve o pâncreas endócrino, sendo uma das causas com maior incidência de morbidade e mortalidade na população adulta brasileira.
O pâncreas endócrino é o responsável pela elaboração e secreção dos hormônios insulina e glucagon para o sangue, reunidos em estruturas denominadas ilhotas de Langerhans, cujas células beta secretam a insulina e as células alfa secretam o glucagon. Os hormônios produzidos nas ilhotas de Langerhans caem diretamente nos vasos sanguíneos pancreáticos.
A molécula de insulina é uma proteína formada por duas cadeias interligadas de aminoácidos, não tendo ação quando administrada por via oral. Os efeitos da insulina consistem em reduzir os níveis sanguíneos de glicose, ácidos graxos e aminoácidos, bem como estimular a conversão destes para compostos de armazenamento, que são o glicogênio, os triglicerídeos e as proteínas.
Tipos de DM mais frequentes
Diabetes tipo 1, denominada, também, de diabetes juvenil ou diabetes insulinodependentes é uma doença crônica caracterizada pela destruição parcial ou total das células beta das ilhotas de Langerhans pancreáticas, resultando na incapacidade progressiva em produzir insulina.
Esse processo pode levar meses ou anos, mas só aparece, clinicamente, quando ocorrida a destruição de, pelo menos, 80% da massa de ilhotas. Ha inúmeros fatores genéticos e ambientais que contribuem para que haja ativação imunológica, desencadeando esse processo destrutivo.
Os indícios do diabetes tipo 1 geralmente desenvolvem-se em um período curto de tempo, principalmente em crianças e adolescentes. Já nos adultos, na maioria das vezes, a doença propaga-se lentamente e de forma progressiva, embora a destruição das células beta possa começar anos antes.
Os sintomas do diabetes tipo 1 são boca seca e intensa sensação de sede, urina em excesso, sensação de fome em demasia, apesar disso, o paciente sofre considerável perda de peso. O tratamento da doença consiste na aplicação diária de insulina, que dependerá do nível de glicose no sangue, em uma dieta adequada e balanceada, além da prática de exercícios físicos.
O tipo 2 é o que mais acomete pacientes, atingindo entre 90% e 95% das pessoas com a referida enfermidade. Essa forma de diabetes é frequentemente associada ao envelhecimento, à obesidade (aproximadamente, 80% das pessoas com diabetes tipo 2 está acima do peso), ao histórico familiar e de diabetes gestacional prévio, bem como ao sedentarismo.
Mesmo com o diagnóstico de diabetes tipo 2, o pâncreas continua realizando a produção de insulina que o corpo necessita, porém, por fatores ainda desconhecidos, o corpo não consegue utilizar a insulina de modo eficiente, esse processo é chamado de resistência à insulina.
Depois de muitos anos acometido pelo diabetes tipo 2, a produção de insulina pelo organismo diminui e o resultado é o mesmo do diabetes tipo 1. A glicose acumula-se no sangue e o corpo não consegue fazer uso eficiente da sua principal fonte de combustível.
Os sintomas da diabetes tipo 2 desenvolvem-se gradualmente e podem incluir fadiga, sede, fome constante, em contraponto à perda de peso, visão turva, cicatrização lenta de feridas, bem como o ato de urinar frequentemente. Contudo, algumas pessoas não apresentam sintomas, sendo assim, o tratamento é realizado com dieta e exercício físico. Já, em outros casos, o paciente necessita de medicamentos orais e, por fim, a combinação destes com a insulina.
Constata-se, ainda, o diabetes gestacional, que é associado tanto à resistência à insulina quanto à diminuição da função das células beta. Essa doença, geralmente, resolve-se no período pós-parto, retornando anos depois. Em grande parte dos casos, seu diagnóstico é controverso.
A OMS (Organização Mundial de Saúde) recomenda detectar o diabetes gestacional com os mesmos procedimentos de diagnóstico empregados quando não há gravidez. Dessa forma, devem ser considerados valores referidos fora da gestação como indicativos de diabetes ou de tolerância à glicose diminuída. Nesse sentido, inicialmente, o tratamento será com dieta e, caso a doença não fique controlada, o médico deverá prescrever o uso da insulina.
O Diabetes Mellitus é uma doença crônica, sem cura e sua ênfase médica deve ser necessariamente em evitar/administrar possíveis problemas relacionados ao diabetes, a longo ou curto prazo. O paciente deve se conscientizar, se reeducar, bem como realizar mudanças no estilo de vida, na alimentação, além de praticar atividade física, monitorar os niveis de glicose, hemoglobina glicada e realizar corretamente o uso dos medicamentos. Tais prescrições são fundamentais para que sejam alcançados os objetivos, resultando no sucesso do tratamento.
REFERÊNCIAS
BRASIL. Ministério da Saúde. Cadernos de Atenção Básica. Diabete Mellitus. 1ed. n.16, 2006. Disponível em: <http://portal.saude.gov.br/portal/arquivos/pdf/abcad16.pdf>. Acesso em: 27 fev. 2011.
GROSS, Jorge L.; SILVEIRO, Sandra P.; CAMARGO, Joíza L.; REICHELT, Ângela L.; AZEVEDO, Mirela J. Diabetes Mellito: Diagnóstico, Classificação e Avaliação do Controle Glicêmico. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS. Arq. Bras. Endocrinol Metab. vol. 46. nº 1, fev. 2002.
ROBERGS, Roberto A.; ROBERTS, Scott O. Princípios Fundamentais de Fisiologia do Exercício para Aptidão, Desempenho e Saúde. 1ed. São Paulo: Phorte, 2002.
SILVA, Penildon. Farmacologia. 7ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
Sociedade Brasileira de Diabetes. Disponível em: <http://www.diabetes.org.br>. Acesso em: 26 fev. 2011.
Apresentação
François Jacob, em sua obra, “La logique Du vivant: une histoire de le heredité 1970” descreve que “... com a célula a biologia descobriu seu átomo” e que para caracterizar a vida seria essencial que a composição e a estrutura da mesma fosse detalhada. A ciência da Bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os processos químicos compartilhados por todos os organismos e fornece princípios de organização subjacentes à vida em todas as suas diversas formas e princípios, referidos coletivamente como a lógica molecular da vida.
Sendo uma ciência básica, suas aplicações na compreensão de mecanismos patológicos e de processos aplicados em biotecnologia são extremamente vastos. Apesar disso, as disciplinas de Bioquímica presentes em currículos tradicionais. Isto torna o estudo das estruturas das biomoléculas e das rotas metabólicas bioquímicas parecem confusas, incompreensíveis e enfadonhas para um estudante de graduação. Os mesmos enfrentam o aprendizado do metabolismo pelos métodos tradicionais de ensino com terror.
O presente projeto tem como objetivo desenvolver material multimídia para o ensino de bioquímica através de uma abordagem diferenciada, invertendo a sequencia de eventos, aonde inicialmente são abordados os conteúdos teóricos e posteriormente a aplicação da teoria na prática. Durante décadas a bioquímica foi abordada em classe desde um ponto de vista molecular e minimalista, afastando o acadêmico da realidade a qual a bioquímica está inserida, como os processos celulares e seus efeitos na biologia celular e na fisiologia. Portanto, espera-se que ao se partir de uma situação a que todos estão acostumados a ouvir ou até mesmo vivenciar, o ensino de bioquímica possa se tronar mais prazeroso.
Neste sentido, o tema Diabetes foi selecionado para trabalhar questões bioquímicas básicas. Esta escolha não ocorreu por acaso. Este tema, inicialmente foi escolhido pois de acordo com dados da organização mundial de saúde, cerca de 250 milhões de pessoas no mundo são acometidas desta enfermidade, chegando no Brasil a cerca de 10 milhões. Portanto, a probabilidade de que os alunos já tenham ao menos ouvido falar, conhecer alguém ou até mesmo possuir esta enfermidade e portanto terem curiosidade sobre o tema é bastante grande. Além disso, o tema diabetes dá a possibilidade real de abordar qualquer conteúdo básico da bioquímica, desde a estrutura de biomoléculas até o metabolismo central.
É importante salientar que este material não tem como objetivo o ensino do tema Diabetes propriamente dito, pois não pretende abranger todos os tópicos referentes a esta enfermidade. Este tema foi selecionado como um pano de fundo para a abordagem de questões bioquímicas básicas. O desenvolvimento deste material tem como objetivo de ser um ponto de partida para o desenvolvimento posterior de novos tópicos de ensino de bioquímica e/ou modelo para o desenvolvimento de novos temas de fundo para o ensino de bioquímica.
Autores:
Carlos Eduardo da Rosa,Juliana Zomer Sandrini,
Robert Tew Boyle,
Juliano Zanette,
Regina Coimbra Rola,
Simone Rutz da Costa e
Maurício da Costa Monteiro
Mapas Conceituais
Mapa Conceitual é um meio não linear de organizar um tema para facilitar seu entendimento e reter a informação. A criação de um mapa requer pensar sobre a importância da relação entre várias partes da informação. Um mapa pode ter várias formas, mas, normalmente, consiste em palavras ou frases curtas associadas por setas. O beneficio real de um mapa vem quando você mesmo o prepara. Quando você mapeia, as informações contidas no mapa são por sua conta, você pensa sobre a relação entre os termos, organiza conceitos em sua estrutura hierárquica e procura similaridades e diferenças entre os itens. Dessa forma, o mapa ajuda você a processar a informação na memória de longa duração ao invés de simplesmente memorizar pedaços da informação, correndo o risco de esquecê-los.
Texto Adaptado de Silverthorn, Dee Unglaub.
Fisiologia humana: uma abordagem integrada,
5°. Ed., Artmed 2010.
Como montar seu mapa conceitual
1. Selecione o tema que será mapeado
a. Escolha os termos do assunto (tema). Os termos devem ser passíveis de serem conectados entre si.
b. Escreva os termos do assunto em tiras individuais ou em blocos adesivos para facilitar a organização e reorganização do mapa.
c. Agrupe os termos relacionados de forma organizada. Lembre-se que os termos podem ser usados em mais de um grupo.
2. Organize os termos hierarquicamente. Esta organização pode ser de diferentes formas:
a. Mapa de estrutura/função: inicia-se com o conceito mais geral (ou mais importante) e colocam-se os demais termos originados a partir do principal.
b. Mapa de processo: inicia-se com o primeiro evento que acontece e a seguir divide-se a ideia-chave em partes (conceitos) mais específicas OU segue-se o curso temporal do evento.
c. Normalmente o mapa se desenvolve da parte superior para inferior, representando um aumento na complexidade ou a passagem do tempo.
DICAS:
- use setas para indicar a direção das ligações e fazer ligações horizontais para unir conceitos que se relacionam.
- podem ser usadas palavras explicativas para rotular as setas ou desenhá-las com cores diferentes para representar diferentes tipos de ligação.
Depois que o mapa estiver pronto, pense sobre ele...
Depois que o mapa estiver pronto, pense sobre ele...
Os itens estão nos lugares certos? Talvez você queira movê-los após ter a visão geral do mapa.
Revise, reveja os conceitos e corrija possíveis ligações erradas. Algumas perguntas podem ajudar a despertar a nossa memória: Qual a causa?
Qual o efeito?
Quais as partes envolvidas?
Quais as características principais?
DICA:
- troque os mapas com seus colegas e busque compreender os mapas dos outros. Com certeza eles serão diferentes! Cada mapa reflete o jeito de pensar de quem o construiu. Você colocou alguma coisa que o outro esqueceu? Você fez alguma ligação incorreta entre os conceitos?
Exemplo de mapa conceitual:
Para auxiliar na construção dos mapas conceituais, existem programas gratuitos disponíveis para download na internet:
Faça o download do Cmap Tools através do link http://cmap.ihmc.us/
É um programa muito simples, com layout em português. Entretanto este programa permite apenas a construção de mapas escritos, sem uso de figuras.
Faça o download do XMind através do link http://www.xmind.net/downloads/
Também é um programa bastante simples, porém seu layout é em inglês. Este programa permite a utilização de figuras na construção dos mapas.
Mídia Cinemática
A Mídia Cinemática é uma metodologia alternativa que alia o cinema à ciência. O fácil acesso aos recursos digitais, somado a descontração das mídias, tornam atrativos os conceitos abordados nas diferentes áreas.
Seja num drama ou numa comédia, a Mídia Cinemática facilita e reforça o aprendizado dos estudantes, além de contribuir para a formação da opinião crítica dos mesmos.
Como e onde se aplica a Mídia Cinemática?
É simples... Primeiramente, o professor deve selecionar os principais tópicos relacionados a disciplina ou ao tema ministrado. A partir daí, ele deve pesquisar quais mídias atendem aos tópicos e aplicá-las em aula ou sugerir para os alunos como tarefa extra-classe. Para concluir a atividade, indica-se que o professor discuta sobre a mídia com seus alunos, relacionando-a aos aspectos teóricos e/ou práticos abordados na(s) disciplina(s).
Aqui você pode acessar algumas Mídias Cinemáticas!
Esta tabela relaciona a mídia ao(s) tema(s) contemplado(s) por ela e, ainda, contém um material de apoio para guiar na sua aplicação. Este material está disponível para download e conta com: sinopse científica do filme, sugestão e direcionamento de aplicação, teoria do tema e questões relacionadas.
Notícias
Em breve.
Livros-texto
CONTEÚDO INDISPONÍVEL.
Apresentação
O NUMEB - Núcleo de Produção de Material Educacional e Divulgação Científica em Biologia é um Programa de Extensão liderado por professores, técnicos administrativos em educação e alunos de pós-graduação da Universidade Federal do Rio Grande – FURG. O NUMEB tem por objetivo desenvolver material educacional como recurso didático para professores e alunos dos ensinos básico e superior. Tais atividades contam com o apoio direto do Ministério da Educação, da CAPES, e do CNPq.
Os materiais disponibilizados neste site são considerados métodos alternativos de ensino que, diferentemente dos métodos tradicionais, colocam o professor como facilitador do processo de aprendizagem e o estudante como controlador do mesmo; priorizando a complementariedade disciplinar e o ensino multidimensional para que o aluno perceba, de forma integrada e variada, os diferentes conhecimentos na área das Ciências Biológicas.
Diversas atividades são desenvolvidas e postadas neste site: vídeos de aulas práticas; exemplos de aplicação e discussão do uso de mídias; vídeos educativos do núcleo sobre temas variados para auxílio em atividades de aula e extraclasse; links de vídeos educativos disponíveis na internet recomendados pela nossa equipe; instruções para construção de mapas conceituais que auxiliam na percepção/compreensão pelo estudante do que foi abordado em aula ou no seu estudo; hipertextos, e-books, atlas e outros materiais visuais para o enriquecimento do processo ensino-aprendizagem.
Todos os materiais disponibilizados neste site ou são de autoria da equipe do NUMEB ou são de outros profissionais devidamente identificados.
Além disso, nosso grupo tem fomentado o processo de formação continuada de professores da rede básica através de cursos sobre a utilização das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) na sala de aula, bem como, incentivando a busca pelo conhecimento e o despertar da ciência nos alunos da rede através do Programa Novos Talentos da CAPES. Aqui neste espaço nós também estaremos relatando nossas experiências e reflexões pelo caminho da popularização das TIC na rede básica e superior de ensino.
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Equipe:
Dra. Camila M. G. Martins Dra. Marta Marques de Souza Dr. Luiz Eduardo Maia Nery Dra. Bruna da Silva Nornberg