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Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Digestão Hidrólise de Carboidratos Quase todos os carboidratos da dieta são grandes polissacarídeos ou dissacarídeos, que são combinações de monossacarídeos ligados uns aos outros por condensação. Significa que um íon de Hidrogênio (H⁺) foi removido de um dos monossacarídeos e um íon Hidroxila (- OH) foi removido do outro. Os dois monossacarídeos combinam-se então para formar água (H₂O). Quando os carboidratos são digeridos, o processo descrito acima é invertido e os carboidratos são convertidos a monossacarídeos. Enzimas específicas nos sucos digestivos do TGI catalisam a reintrodução dos íons hidrogênio e hidroxila, obtidos da água, nos polissacarídeos e assim, separam os monossacarídeos. Este processo é a HIDRÓLISE (no qual R’’-R’é um dissacarídeo) Os processos digestivos das macromoléculas são efetuados por enzimas luminais e da borda em escova dos enterócitos do delgado. A digestão de macronutrientes orgânicos (carboidratos, proteínas, e lipídeos) é efetuada pelas enzimas do SGI. Estas são hidrolases, que catalisam a adição de moléculas de água às ligações C-O e C-N dos nutrientes, em sítios específicos. R’’-R’+H₂O ↔ R’’-OH+R’H⁺ Os processos hidrolíticos ocorrem nas seguintes porções do SGI: -cavidade oral: onde os carboidratos começam a ser ingeridos -estômago -duodeno: onde é predominante -nas porções proximais do íleo Hidrólise de Gorduras Quase todas as gorduras de uma dieta consistem em triglicerídeos (gorduras neutras), que são formadas por 3 moléculas de ácidos graxos condensadas com uma única molécula de glicerol. Durante a condensação, 3 moléculas de água são removidas. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL A digestão de triglicerídeos consiste no processo inverso: as enzimas digestivas de gorduras reinserem 3 moléculas de água em uma molécula de triglicerídeo e, assim, separam as moléculas de ácido graxo do glicerol. Aqui, mais uma vez, o processo digestivo é a hidrólise. Hidrólise de Proteínas As proteínas são formadas por múltiplos ácidos graxos que se ligam por ligações peptídicas. Em cada ligação, um íon hidroxila foi removido de um aminoácido e um íon hidrogênio foi removido do outro; assim, os aminoácidos sucessivos na cadeia de proteína ligam-se também por condensação, e a digestão se dá por efeito inverso: hidrólise. Ou seja, as enzimas proteolíticas inserem de novo íons hidrogênio e hidroxila, das moléculas de água, nas moléculas de proteína, para clivá-las em seus aminoácidos constituintes. A química da digestão é simples porque, no caso dos 3 tipos principais de alimentos, o mesmo processo básico de Hidrólise está envolvido. A única diferença encontra-se nos tipos de enzimas necessárias para promover as reações de hidrólise para cada tipo de alimento. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Digestão de Carboidratos Os carboidratos da dieta são 3 principais fontes: Sacarose (dissacarídeo, açúcar de cana); Lactose (dissacarídeo, leite); Amidos (grandes polissacarídeos presentes em quase todos os alimentos de origem não-animal, batatas e grãos). Outros carboidratos ingeridos em menor quantidade são Amilose, Glicogênio, Álcool, Ácido Lático, Ácido Pirúvico, Pectinas, Dextrinas, e quantidades ainda menores de derivados de carboidratos nas carnes. A dieta contém ainda uma grande quantidade de CELULOSE, um carboidrato, porém nenhuma enzima é capaz de hidrolisar a celulose. BOCA E ESTÔMAGOQuando o alimento é mastigado, mistura-se coma saliva, que contem a Ptialina (uma α-amilase) secretada pelas glândulas parótidas. Ela hidrolisa o amido no dissacarídeo Maltose e em outros pequenos polímeros de glicose, que contém 3 a nove moléculas de monossacarídeos (Glicose, Galactose, Frutose...) Menos de 5% do alimento terão sofrido hidrólise na boca até a deglutição. A digestão do amido por vezes continua no corpo e no fundo do estômago por até uma hora antes de o alimento ser misturado às secreções estomacais. A atividade da AMILASE SALIVAR é então bloqueada pelo ácido das secreções gástricas (é inativada como enzima quando o pH do meio cai abaixo de 4). Em média, antes de o alimento e da saliva estarem completamente misturados com as secreções gástricas, cerca de até 30 a 40% dos amidos terão sofrido hidrólise para formar Maltose. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL A glicose representa mais de 80% dos produtos finais da digestão de carboidratos, enquanto a fração de galactose ou frutose raramente ultrapassa 10%. INTESTINO DELGADOA secreção pancreática, como a saliva, contém grande quantidade de α-AMILASE PANCREÁTICA. 15 a 30 minutos depois de o quimo ser transferido do estômago para o duodeno e misturar-se com o suco pancreático, todos os carboidratos terão sido digeridos. Os carboidratos são quase totalmente convertidos em maltase e/ou outros polímeros de glicose pequenos antes de irem além do duodeno ou do jejuno superior. Os enterócitos que revestem as vilosidades do intestino delgado contém 4 enzimas (lactase, sacarase, maltase e α-dextrinase), que são capazes de separar os dissacarídeos lactose, sacarose e maltose, mais outros pequenos polímeros de glicose , nos seus monossacarídeos constituintes. Estas enzimas estão localizadas nos ENTERÓCITOS que formam a borda em escova das microvilosidades intestinais, de maneira que os dissacarídeos são digeridos quando entram em contato com esses enterócitos. Os produtos finais da digestão de carboidratos são todos monossacarídeos hidrossolúveis que são absorvidos imediatamente pelo sangue portal. Digestão de Proteínas As proteínas da dieta são, em termos químicos, cadeias de aminoácidos conectados por ligações peptídicas. Digestão de proteínas no estômagoPepsina, é ativa em pH 2 a 3, e inativa em pH acima de 5. Para que ela tenha ação digestiva sobre a proteína, os sucos estomacais precisam ser ácidos. O HCl é secretado pelas células parietais (Oxínticas) nas glândulas a um pH em torno de 0,8 até misturar-se aos conteúdos estomacais a às secreções das células glandulares não-oxinticas do estômago; o pH então fica em torno de 2 a 3, uma faixa favorável á atividade da Pepsina. A Pepsina digere a proteína Colágeno, que é um importante constituinte do tecido conjuntivo celular das carnes. A pepsina inicia o processo de digestão das proteínas, normalmente promovendo 10% a 20% da digestão total das proteínas, para convertê-las a proteases, peptonas e outros polipeptídeos. Grande parte da digestão de proteínas ocorre no intestino delgado superior, duodeno e jejuno, sob a influência de enzimas proteolíticas da secreção pancreática, sendo as principais: -Tripsina , -Quimiotripsina, -Carboxipolipeptidase, -Proelastase Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Tanto a Tripsina como a Quimiotripsina clivam moléculas de proteína em pequenos polipeptídeos; A Carboxipeptidase, então, libera aminoácidos individuais dos terminais carboxila dos peptídeos. A Proelastase é convertida em Elastase, que então digere fibras de elastina, abundantes em carnes. O último estágio na digestão das proteínas no lúmen intestinal é feito pelos enterócitos que revestem as vilosidades do intestino delgado, especialmente no duodeno e jejuno. Essas células possuem uma borda em escova que são centenas de microvilosidades que se projetam da superfície de cada célula. Nas membranas de cada microvilosidades, encontram-se múltiplas peptidases que se projetam através das membranas para o exterior, onde entram em contato com os líquidos intestinais. Dois tipos de peptidades especialmente importantes: Aminopeptidases e diversas Dipeptidases. Elas prosseguem na hidrólise dos maiores polipeptídeos remanescentes em tripeptídeos e dipeptídeos e de uns poucos aminoácidos. Aminoácidos, dipeptídeos, e tripeptídeos são facilmente transportados através da membrana microvilar para o interior do enterócito. Finalmente no citosol do enterócito, em minutos, praticamente todos os últimos dipeptídeos e tripeptídeos são digeridos a aminoácidos; eles então são transferidos para o sangue. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Digestão de Gorduras As gorduras mais abundantes na dieta são os Triglicerídeos, formados por glicerol esterificado e 3 moléculas de ácidos graxos. O colesterol é um composto esterol que não contém ácido graxo, mas exibe características das gorduras. Uma pequena quantidade de triglicerídeos é digerida no estômago pela lipase lingual, secretada pelas glândulas linguais da boca e deglutida com a saliva, mas essa digestão é inferior a 10%. Essencialmente, toda digestão de gorduras ocorre no intestino delgado. A primeira etapa na digestão de gorduras é a quebra física dos glóbulos de gordura em partículas pequenas, de maneira que as enzimas digestivas hidrossolúveis possam agir nas superfícies das partículas. Esse é o processo de EMULSIFICAÇÃO DE GORDURA, e começa pela agitação no estômago que mistura a gordura com os produtos da secreção gástrica. Grande parte da emulsificação ocorre no duodeno sob a influência da bile, a secreção do fígado não contém nenhuma enzima digestiva. A bile contém os sais biliares e a LECITINA. Com a redução da tensão superficial entre o lipídeo e a solução aquosa, a agitação pode dividir a gota de gordura em muitas gotículas menores. Consequentemente uma função importante da lecitina e dos sais biliares, é promover a fragmentação das gotas de gorduras em pequenos agregados supramoleculares. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Com a redução do diâmetro dos glóbulos de gordura, a área superficial total aumenta bastante. As enzimas lipases são compostos hidrossolúveis e podem atacar os glóbulos de gordura apenas em suas superfícies. A enzima mais importante para a digestão de lipídeos é a Lipase Pancreática. Os enterócitos do intestino delgado contêm a Lipase Entérica (normalmente não é necessária). Grande parte dos triglicerídeos na dieta são hidrolisados pela lipase pancreática em ácidos graxos livres e 2-monoglicerídeos. Os sais biliares quando em concentração elevada o suficiente na água tende a formar micelas, que são agregados cilíndricos com 2 a 3 nanômetros de diâmetro, compostos de mais de 20 a 40 moléculas de sais biliares. As micelas de sais biliares são também um meio de transporte, carregando monoglicerídeos e ácidos graxos, ambos seriam insolúveis a borda em escova das células epiteliais intestinais. Eles são absorvidos pelo sangue. Tanto os ésteres de colesterol como os fosfolipídeos são hidrolisados por duas outras lipases da secreção pancreática, que liberam ácidos graxos: a enzima Hidrolase de Éster de Colesterol, que hidrolisa o éster de colesterol, e a Fosfolipase A₂, que hidrolisa fosfolipídeos. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Absorção A absorção intestinal dos produtos da hidrólise enzimática dos nutrientes orgânicos ocorre predominantemente no Intestino Delgado. A membrana luminal dos enterócitos absortivos apresenta microvilosidades, que formam a borda em escova do epitélio intestinal. A mucosa duodenal compreende o epitélio, a membrana basal, a lâmina própria e a muscular da mucosa. O EPITÉLIO da mucosa intestinal é monoestratificado e heterocelular, contendo: -Células absortivas -Células secretoras -Células caliciformes secretoras de muco -Células digestivas que contém enzimas luminais -Células endócrinas variadas -Células M A LÂMINA PRÓPRIA é o tecido conjuntivo de sustentação do epitélio; preenche as vilosidades e as criptas, fazendo contato de um lado a outro, com a membrana basal do epitélio, e do outro, com a muscular da mucosa. Os tipos celulares + comuns encontrados na lamina própria são Células mononucleadas do GALT, como linfócitos, mastócitos, macrófagos e eosinófilos. A MEMBRANA BASAL, onde repousa o epitélio, é formada por proteoglicanas, fibronectina, laminina, colágeno, e fibroblastos, localizados na face contraluminal da membrana basal. Afetam algumas funções epiteliais, como transporte de íons e de água e diferenciação celular. Absorção de Carboidratos A glicose, galactose e frutose (produtos finais da digestão de carboidratos) são absorvidos em duas etapas, mediadas por carregadores específicos presentes nas duas membranas dos enterócitos. Na membrana luminal (ML), a glicose e a galactose são transportadas ativamente pelo carregador SGL-T1 (sodium-glicose transporter). Há acoplamento do influxo de 1 mol de glicose (ou galactose) ao de 2 moles de Na⁺, é um co-transportador 2Na⁺: 1glicose. Depende tanto do gradiente eletroquímico para Na⁺ através da ML, como do potencial elétrico da ML. A inibição da Na⁺/K⁺ -ATPase inibe a absorção intestinal de glicose e\ou galactose, porque dissipa o gradiente de potencial eletroquímico para o Na⁺ através da célula. A redução de Na⁺ luminal também afeta a absorção dessas hexoses, pois diminui a afinidade do SGL-T1 para a glicose e galactose. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Na membrana basolateral (MBL), tanto a glicose como a galactose são transportadas passivamente por difusão facilitada, mediada pelo carregador de membrana pertencente a família dos GLUT’s, no caso, o GLUT 2, que também transporta frutose através da membrana. A frutose é transportada através da ML por difusão facilitada independente do acoplamento com o Na⁺ e mediada pelo GLUT 5. A absorção das hexoses, diretamente ingeridas ou provenientes de dissacarídeos, é rápida e se complexa totalmente até o jejuno proximal. Os carboidratos não absorvidos no delgado servem de fonte de carbono para as bactérias colônicas. Absorção de Proteínas Todas as proteínas contidas no TGI são digeridas e absorvidas. As proteínas exógenas originam-se de carnes e vegetais ingeridos. Os processos digestivos e absortivos das proteínas são muito eficientes. São excretados nas fezes apenas 1 a 2g de nitrogênio por dia, correspondente de 6 a 12g de proteína. São encontradas cerca de 35 a 200g por dia de proteínas endógenas, nas luz do TGI, resultam das secreções salivar, gástrica, pancreática, biliar e intestinal. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Há pelo menos 7 sistemas de transportadores na membrana luminal (ML) dos enterócitos. Destes sistemas, o B é o predominante. Há cinco processos descritos (imagem 59.7) para o transporte de aminoácidos através da MBL. Dois desses transportam aminoácidos do compartimento vascular para o meio intracelular dos enterócitos. Tais aminoácidos funcionam como fonte energética para os enterócitos. A absorção de di-, tri- e tetrapeptídeos através da membrana luminal ocorre via co- transportador dependente do gradiente de potencial eletroquímico de H⁺. Um co- transportador eletrogênico 2H⁺: oligopeptídeo da ML, denominado Pep-T1 é o responsável Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL pelo influxo de peptídeos para o enterócito. Este transportador utiliza o gradiente de pH gerado pelo contratransporte Na⁺/H⁺. No interior dos enterócitos os peptídeos são hidrolisados por peptidases citosólicas e aminoácidos livres; estes são transportados para o plasma através da MBL, através de um destes mecanismos abaixo: A absorção de di-, tri- e tetrapeptídeos é mais rápida do que de aminoácidos livres, característica definida como “vantagem cinética”, eles causam menos efeito osmótico que os aminoácidos livres. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL Absorção de Lipídeos As micelas mistas carregam os produtos da hidrólise lipídica através da camada não agitada de água da superfície luminal do jejuno, liberando os monômeros que penetram os enterócitos. Até alcançar a ML dos enterócitos, as micelas têm que atravessar o gel mucoso que forra a superfície luminal e a camada não-agitada de água. O gel mucoso, embora seja constituído por 95% de água, parece ser a principal barreira para a difusão dos microagregados lipídicos. Ácidos graxos livres (AGL) de cadeias curtas e médias, que são solúveis em água, atravessam o gel mucoso (que é uma barreira) facilmente penetram nos enterócitos. O pH da camada não-agitada de água é acídico; este microclima é gerado pelo contratransportador Na⁺/H⁺ da ML. Postula-se assim que os AGL-CL dissociados das micelas sejam protonados e penetrem a ML do enterócitos por difusão simples não- iônica. Outra teoria proposta para o influxo dos AGL é a de colisão e incorporação do AGL com a ML, que seria facilitado pelos movimentos intestinais. Os outros produtos da hidrólise lipídica, os lisofosfolipídeos, os 2-MAG e o colesterol, também penetram a ML. Nos enterócitos, os produtos da hidrólise lipídica sofrem reesterificação e formam os Quilomícrons, que são exocitados através da MBL, penetrando nos capilares linfáticos das vilosidades. Há dois tipos de proteínas ligadoras de ácidos graxos no citosol dos enterócitos: as I-FABP (Fatt Acid Binding Proteins), que ligam os ácidos graxos de cadeias longas, e as L-FABP, que tem maior afinidade pelo colesterol, pelos monoacilgliceróis e pelos lisofosfolipídeos. Há também duas isoformas de proteínas carregadoras de colesterol e outros esteróis no citosol dos enterócitos, a SCP-1 e a SCP-2, que carregam os produtos da hidrólise lipídica da ML ao reticulo endoplasmático liso (REL), onde eles serão esterificados. Tanto os quilomícrons quanto as VLDL tem suas composições alteradas nos capilares linfáticos e sanguíneos. Antes de serem conduzidos ao fígado, os quilomícrons e as VLDL alcançam os pulmões e a circulação periférica, via capilares. O endotélio dos capilares sanguíneos contém lipases que hidrolisam os triacilgliceróis, originando AGL e MAG, que são capturados pelos adipócitos e células musculares. Os quilomícrons remanescentes, contendo agora predominantemente colesterol, são conduzidos ao fígado. Digestão e Absorção RESUMO – Alberto Galdino LoL