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Bioquímica Nutricional
Universidade Federal de Minas GeraisInstituto de Ciências Biológicas
Curso de Nutrição
Base bioquímica da digestão eabsorção de macronutrientes
Luciano Alex
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Bioquímica Nutricional
Alimentos in natura ou processado
- fonte dos nutrientes necessários ao organismo
- Ingestão entrada de alimento em um organismo
- Digestão quebra das moléculas dos alimentos
- Absorção passagem das moléculas à circulação
- Distribuição oferta de substâncias às células
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Histologia Gastrintestinal
Mucosa
Plexo submucoso
Plexo mioentérico
Muscular da mucosa
Tecido. conjuntivo
Peritônio
Músculo circular Músculo longitudinal
Submucosa
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CarboidratoMacromolécula formada por C, H e O
Amido Glicogênio
Fibras
Insolúvel fibrosa, possui baixa viscosidade - celulose, hemicelulose e ligninas (cereais – casca do trigo)
Solúveis formam gel em contato com a água
- pectinas, gomas e mucilagens (frutas, vegetais – folículo da casca)
D-glicose -1,4 glicosídicas
CHO não digeríveis -1,4 glicosídicas
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Carboidrato
Composição do amido
Amilose
Amilopectina
Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4.
Menos hidrossolúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, e ligações α-1,6.
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Digestão dos Carboidratos
Boca
Glândula salivar -amilase
amilose glicose maltose maltotriose dextrina
amilopectina dextrina limite
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Digestão dos CarboidratosEstômago
-amilase continua a digestão por até meia hora no interior do bolo alimentar
-amilase inativada pelo baixo pH gástrico
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Digestão dos Carboidratos
Intestino
Alimento Pâncreas -amilase
amilase pancreática
-amilase X -amilase pancreática
- Seqüência de aa diferentes - Propriedades catalíticas idênticas - Atuam em pH neutro ou alcalino
continua a digestão do amido e do glicogênio
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Digestão dos Carboidratos
Enzimas da borda em escova
Isomaltase intestinal
Dissacaridases
Maltose maltase glicose + glicose
Sacarose sacarase glicose + frutose
Lactose lactase glicose + galactose
-1,6 glicosidase
Glicoamilase isomaltase
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AbsorçãoTransportadores de hexoses
- co-transportadores Na+/glicose transporte ativo
SGLT1 (intestino delgado) e SGLT2
- transportadores facilitadores Na+-independentes
Glut 1, Glut 2, Glut 3, Glut 4 e Glut 5 Especificidade dos transportadores de hexoses nos enterócitos
Transportador Glicose Galactose Frutose
SGLT1 + + -
GLUT1 + + -
GLUT2 + + +
GLUT5 - - +
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AbsorçãoRegulação fisiológica da absorção de hexoses
Glicose
Difusão facilitada por GUT1
Glicose Galactose
Glicose
GlicoseGalactose
Frutose
Frutose
Frutose
2Na+
2Na+
GlicoseGalactose
Metabolismo
Na+
K+
Na+ / K+ ATPase
Difusão facilitada por GUT5
Difusão facilitada SGLT1
Difusão facilitada por GLUT2
K+
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ProteínaMacromolécula formada por até 20 aa diferentesunidos por ligação peptídica.
Proteína degradada em peptídeos e aa
- Enzimas proteolíticas
Endopeptidases Pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase
Exopeptidases
Carboxipeptidase A e B C-terminalAminopeptidases N-terminal
cliva ligações no meio da cadeia peptídica
cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica
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DigestãoLocalização das células secretoras gástricas
Fossetas gástrica
Células parietais
Células principais
Células endócrinas
Células mucosas
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DigestãoMecanismo de estímulo de secreção de ácido
RM: receptor muscarínico, PLG: peptídio liberador de gastrina, Ach: acetilcolina, RCCK-B: receptor de colecistocinina B, RH2: receptor H2 de hitamina, ECS: enterocromafim-símiles
Gastrina
R CCK-B
R MR PLG
RM
GastrinaCélula ECS
Histamina
Mecanorreceptore
ACh
AChR CCK-B
peptídios, aminoácidos Distensão
Célula G
Vago
Gastrina GastrinaSangue
ACh
PLG
R H2
H+
R M Célula ECS
Célula parietal Célula Oxíntica OX
(Visão, cheiro e alimento na boca)
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DigestãoControle da secreção de pepsinogênio
R CCK-B R M R PIV R- RST
Gastrina, CCK
ACh PIV, Secretina
Adrenalina, noradrenalina
Somatostatina
Ca+ PKC PKA
AMPC
FLC
DAGIP3
G1
Pepsinogênio
AC
HClpepsina
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Fundo e antro
Controle inibitório da secreção ácida
Digestão
R ST-2
R ST-2Célula D Célula G
Somatostatina
Célula ECS
SangueSomatostatina
SomatostatinaSomatostatina
Somatostatina
R CCK-B
Gastrina CCK
H+
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DigestãoDuodenoControle da secreção gástrica e pancreática
Secretina
Secretina CCK
CCK CCK
CCK
Secretina
Secretina
Célula S Célula I
Lipídio H+Duodeno
Estômago
11
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DigestãoIntestino Controle da secreção exócrina das células acinares e ductais
Secretina secreção do componente aquoso alcalino inibe célula OX
CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar
Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina
exócrina, CCK, secretina e gastrina
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DigestãoAção das enzimas pancreáticas
Pró-carboxipeptidase A Pró-carboxipeptidase B
Ala Ile Leu Val
B
Arg Lys His
Trp Tyr Phe
Ala Gly Ser
Arg Lys His
A
Pró-elastaseQuimiotripsinogênioTripsinigênio
QuimiotripsinaTripsina Elastase
enteropeptidase
R O
– NH–C–C
H
R O R O
+H3N–C–C–NH–C–C
H H
R O
– NH–C–C
H
R
– NH–C–COOH–
H
R O
– NH–C–C
H
carboxipeptidase A carboxipeptidase B
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DigestãoEnzimas localizadas na borda em escova
- jejuno
local ativo voltado para a luz intestinal
atuam in situ ou na luz intestinal
- leucina aminopeptidase- oligopeptidases- dipeptidil aminopeptidase
Produtos da digestão
aa, dipeptídios, tripeptídios e tetrapeptídios
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AbsorçãoAminoácidos
- Jejuno e porção superior do íleo
7 sistemas de transporte na membrana da borda em escova
3 sistemas de transporte na borda basolateral
Difusão passivaaa aa
Na+
Na+
Metabolismo
Na+
K+
Na+ / K+ ATPase
Difusão facilitada transporte ativo aa
aa aa
aa
aa
aa
aa
aa hidrofóbicos triptofano
aa
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AbsorçãoPequenos peptídios
Transporte ativo secundário – gradiente eletroquímico
Co-trasportador H+-dependete
aa
K+
Dipeptídio, tripeptídio H+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
H+Dipeptídio, tripeptídio
H+
H+
Dipeptídases
Tripeptídases
aa
Na+/K+ ATPase
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AbsorçãoAbsorção de proteínas
Quantidades ínfimas podem ser absorvidas intactas
Ac presente no colostro e leite materno
Ag protéico formação de anticorpos
Posterior contato pode causar sintomas alérgicos
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LipídioCompostos insolúveis em água e solúveis em
solventes orgânicos
Triacilglicerol mais abundante e importante - energia - ac. Graxos essenciais - palatabilidade
Fosfolipídios componente estrutural - forma a interface entre água e outros lípides
- fornece colina acetilcolina - libera ac graxo importantes araquidônico
Colesterol formação de bile
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Digestão
Alimento Lipídio
Emulsificação
Formação de micelas
Secreção pancreática e biliar
Camada imiscível
Absorção pelo enterócito eFormação dos quilomícrons
Estímulo cefálico Ach
Digestão
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Slides complementares
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DigestãoControle da secreção gástrica e pancreática
Secretina
Secretina CCK
CCK CCK
CCK
Secretina
Secretina
Célula S Célula I
Lipídio H+Duodeno
Estômago
11
ΘΘ
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Secreção pancreáticaSecreção exócrina das células acinares e ductais
Mistura de dois tipos de secreção
- Secreção alcalina Na+, K+, HCO3-, Mg2+, Ca2+,
Cl-
- Secreção enzimática
Secretina secreção do componente aquoso
alcalino inibe célula OX
CCK secreção de componentes enzimático contração da vesícula biliar
Somatostatina inibe secreção enzimática e alcalina
exócrina, CCK, secretina e gastrina
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Emulsificação
- Permiti que as enzimas envolvidas cheguem a seus substratos lipídicos
- Processo exige ácidos biliares conjugados, revestindo as gotículas e evitando que coalesça
- Lipases inativada na presença de sais biliares Pâncreas colipase complexo colipase-lipase
< proporção ác.gx hidrossolúvel sangue
> proporção ác.gx e monoglicerídeos insolúveis
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Formação da bileA bile é composta de 2 secreções
- hepatócitos
lipídeos, lecitina e bilirrubina
- ductos biliares
- Na+, K+, Cl-, Ca2+
- HCO3- - adequa pH para formação das micelas
e enzimas digestivas no intestino - neutraliza o ácido gástrico no quimo - protege a mucosa contra ulceração
- colesterol, ácidos biliares,
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DigestãoEnzimas pancreáticas
Lipases
Colesterol esterase - Caboxil éster hidrolase
H2OH
– OH
![Page 32: Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062404/552fc10b497959413d8c1405/html5/thumbnails/32.jpg)
DigestãoFosfolipases
Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York; c2000.
Ligação susceptivel é mostrado em vermelho. R é o grupo polar unido ao fosfato, como a colina na fosfatidilcolina ou inositol no fosfatidilinositol.
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Formação de micelasPartículas lipídicas com cerca de 20 moléculas de lipídios
> AGCL, colesterol, fosfolipidios e vit. lipossolúveis
Duodeno ác. biliares e 2-monoacilglicerol
Orientação lipídica Monoacilglicerol e fosfolípides – exterior
Colesterol, AGCL e Vit. Lipossolúveis - interior
---
---
---
- --
---
---
---
- --
ácidos biliares Grupo polar fornece
carga eletrica negativa
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Camada imiscível
- Camada de líquido em contato com a superfície
epitelial, que não se mistura com o quimo
- Gradiente de concentração menor na superfície
epitelial
- Gradiente de pH líquido em contato com a superfície epitelial discretamente mais ácido que o quimo
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DigestãoAbsorção e formação dos quilomícrons
AG, MG, LFFCol, Vit. A, D, E, K
Camada imiscível
AG, MG, LFFCol, Vit. A, D, E, K
RER
proteína
RELQuilomícron
Linfáticos
TG, FL, ECVit. A, D, E, K
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DigestãoSíntese de lipídeos complexos no intestino delgado
Ácido graxo + CoASH + ATP
Acil-S-CoA de lipídeo + H2O + AMP + PP
AcilCoA sintase
Glicerofosfato aciltransferase 2 Acil-S-CoA de lipídeo2 CoASH
Ácido fosfatídico
-glicerolfosfato
Fosfatidato fosfo-hidrolase
Pi
Acil-S-CoA CoASH
Diacilglicerol
Triacilglicerol
Diacilglicerol aciltrasferase
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DigestãoSíntese de lipídeos complexos no intestino delgado
Monoacilglicerol aciltrasferse
2-monoacilglicerol + 2 Acil-S-CoA
Triacilglicerol + CoASH
Colesterol aciltrasferase
Lisofosfolipídeo + Acil-S-CoA
Fosfolipídeo + CoASH
Lisofosfolipídeo aciltrasferse
Éster de Colesterol + CoASH
Colesterol + acil-CoA
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LipídioEstrutura do Colesterol
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LipídioÁcidos biliares
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Digestão
Hormônio Local de produção Órgão-alvo Função
Gastrina estômago estômagoEstimula a produção de suco
gástrico.
Secretina intestino delgado pâncreasEstimula a liberação de
bicarbonato.
Colecistocinina intestino delgado pâncreas e vesícula biliar
Estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a liberação de enzimas
pancreáticas.
Enterogastrona intestino delgado estômagoInibe o peristaltismo estomacal
e a produção de gastrina.
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Universidade Federal de Minas GeraisInstituto de Ciências Biológicas
Curso de Nutrição
Base bioquímica da digestão eabsorção de micronutrientes
Luciano Alex Santos
Bioquímica Nutricional
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Vitaminas
Componente orgânico distinto das gorduras, carboidratos e proteínas
Componente natural dos alimentos, encontrado em quantidades mínimas
Não sintetizando de forma que atenda as necessidades fisiológias
Essencial para a função fisiológica normal (manutenção, crescimento, desenvolvimento e reprodução)
Ausência causa síndrome de deficiência específica
Micronutrientes
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Micronutrientes
Minerais
Macrominerais: presente no organismo em proporção
superior a 0,05% e necessidades >100mg/dia
Ex.: Ca, P, Mg, S, Na e K
Microminerais: (oligoelemento ou elemento-traço)
necessários em pequenas quantidades (mg ou mcg)
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OMS microminerais essenciais
Ex.: Fe, Zn, Cu, Cr, Mo, I e Se
provavelmente essenciais
Ex.: Mn, Ni, V, Si e B
potencialmente tóxicos
Ex.: Cd, Hg, As, Al, Li, Sn e Pb
Essencial parte de uma estrutura orgânica desempenha uma função vital deficiência causa alteração fisiológica
Micronutrientes
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AbsorçãoCálcio
Função: formação de dentes e ossos, transmissão sináptica, permeabilidade de membranas, contração muscular, cofator enzimático (fator IV da coagulação) e secreção glandular
- Absorção toda a extensão do intestino delgado
- Transporte ativo [Ca2+] no quimo (<5mM)
- Difusão passiva [Ca2+]
Mais rápida em conseqüência da propriedade limitadora da velocidade do transporte ativo
Pode ser absorvido contra um gradiente de [ ] 10x maior
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AbsorçãoProcesso de absorção estimulado por:
Vitamina D3 (Colecalfiferol)
Vitamina D2 (Ergocalciferol)
Paratormônio 25(OH)D-1-hidroxilase renal
Sais biliares formação de micelas
Vit.D é lipofílica
evita formação de sabões de Ca2+
Fonte: Leite e derivados e vegetais folhosos verdes
1,25-(OH)2D
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AbsorçãoProcesso de absorção pelo enterócito
1,25 (OH)2 vit D3
PTH
Calbindina
1,25 (OH)2 vit D3Ca2+
Ca2+ ATPase
Ptn ligadora de cálcio
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+
pp
p
p
p
p
p
p
Ca2+
Ca2+
Na+
Na+
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BiodisponibilidadeFatores que influenciam sua disponibilidade
pH ácido aumenta sua absorção
Ca:P aumento do P diminui a absorção de Ca
Fitato, oxalato diminui a absorção
Deficiência
Crianças raquitismo
Adultos osteoporose
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Ferro
Função:
Componente da hemoglobina, mioglobina, tranferrina, lactotransferrina, ferritina e hemossiderina
- transporte de oxigênio no sangue e músculos
- transferência de elétrons no metabolismo energético
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AbsorçãoProcesso de absorção estimulado por:
pH ácido Fe3+ Fe2+
Vitamina C forma quelato solúvel
Gastroferritina mantém o Fe2+ em forma absorvível
Mucina, polipeptídeos (cisteína)
reduz a precipitação do Fe2+ no intestino
Fonte: Carne, peixes e aves, batata, beterraba,
brócoles, tomate, couve-flor e repolho
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AbsorçãoIntestino
Ptn ligadora de ferroHeme
Heme
pp
p
p
2 Fe2+
2 Fe2+
2 Fe2+
Secreção
Fe2+
Camada de apoferritina
FerritinaFe2+
Fe2+
Fe2+
Hemoxidase
Heme-(Fe2+) Transferrina
-TFReservatório intracelular
(Xantina oxidase)
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BiodisponibilidadeFatores que influenciam sua disponibilidade
Diminuem absorção do Fe
- pH alcalino ou acloridria
- Ptn do leite
- Fitato, fosfato e oxalato
- Tempo rápido de trânsito
Deficiência
Anemia ferropriva (microcítoca e hipocromica)
- fraqueza, fadiga, palidez, dispnéia, parestesia de mãos e pés
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Fósforo
Função: Componente dos ossos (hidroxiapatita)
Membrana celular fosfolipídeos
Produção e armazenamento de energia ATP
Ativação enzimática
Regulação ácido-básica
Síntese eritrocitária de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) Fonte: Alimentos ricos em proteína e grãos de cereais
![Page 54: Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062404/552fc10b497959413d8c1405/html5/thumbnails/54.jpg)
Absorção
Toda extensão do intestino delgado
transportadores de fostatos específicos
- Via saturável - transporte ativo - carreadores facilitadores (1,25(OH)2D)
![Page 55: Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062404/552fc10b497959413d8c1405/html5/thumbnails/55.jpg)
Biodisponibilidade
Aumentada por
- pH estomacal (pH=2,0) e parte proximal do intestino
manutenção da solubilidade
Inibida por
- Ácido fítico
Leite humano X leite de vaca
Maior disponibilidade por conter menos caseína
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Vitamina B12
Boca
Proteína R glândulas salivares
Estômago
Proteína
Hc-B12 maior afinidade em pH ácido
Haptocorrina (Hc) receptor R, cobalofilina, Transcobalamina (TC-I)
FI células parietais
Ácido gástrico e pepsinaProteína + B12
Glicoproteína ligadora de cobalamina
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Absorção
Duodeno
Hc- B12
FI + B12 FI-B12
FI-B12 absorvidas
Hc-B12 excretadas nas fezes
Remove análogos de vit B12
(formados durante o processamento e
pela microflora intestinal)
pH básico e enzimas pancreáticas Hc + B12
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Absorção
Íleo
Sangue TC-II–B12 TC-II–B12
Tecidos
B12
B12 B12
FI —— FI
IFCR
B12 + TC-II
B12 + TC-I
TC-I–B12
TC-II–B12
TC-I–B12TC-I–B12
Fígado
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Slides complementares
![Page 60: Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062404/552fc10b497959413d8c1405/html5/thumbnails/60.jpg)
Grupo heme
![Page 61: Bioquímica Nutricional Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Curso de Nutrição Base bioquímica da digestão e absorção de](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062404/552fc10b497959413d8c1405/html5/thumbnails/61.jpg)
Vitamina B12
Ligante axial