INTRODUÇÃO A

O

METABOLISMO

UNISUL – BIOQUÍMICA – NUTRIÇÃOPROFA. DENISE ESTEVES MORITZ

CONCEITO DE METABOLISMO

Atividade celular altamente dirigida ecoordenada, que envolve sistemas

multienzimáticos;

Soma de todas as transformações químicas que ocorrem na célula ou organismo.

BIO-QUIMICA

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FUNÇÕES DO METABOLISMO

Obter energia química do sol ou de nutrientes;

Converter moléculas dos nutrientes e da célula em precursores de macromoléculas;

Polimerizar precursores em macromoléculas;

Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com necessidade celular.

Catabolismo e Anabolismo

Vias catabólicas convergem para poucos produtos finais;

Vias anabólicas divergem para a síntese de muitas biomoléculas;

Algumas vias servem tanto no catabolismo como anabolismo.

Divisão do Metabolismo

AnabolismoÉ a fase biossintética e consumidora de

energia do metabolismo.

CatabolismoÉ a fase degradativa e liberadora de

energia do metabolismo.

Amido

Triglicerídeos

Proteínas

Aminoácidos

Glicose

ÁcidosGraxos Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

Glicose

Lipídeos

Proteínas

Aminoácidos

Glicídios

Ciclo de Krebs

Catabolismo é convergente, Anabolismo é divergente

Convergências e Divergências no Metabolismo Celular

Macromoléculas

ProdutosPobres em

Energia

NutrientesRicos em Energia

ADP NADFAD

ATPNADHFADH2

Moléculas Precursoras

AnabolismoCatabolismo

EnergiaQuímica

Catabolismo e Anabolismo

3 níveis de complexidade

Polímeros

Monômeros

Intermediáriosmetabólicos

Tipos de Vias Metabólicas

S B C D P

Vias Lineares

Substrato Inicial

Intermediários Metabólicos Produto Final

B

S

C

D

P

E

Substrato Inicial

Tipos de Vias Metabólicas

Vias Cíclicas

IntermediáriosMetabólicos

Produto Final

ORGANIZAÇÃO EM VIAS METABÓLICAS

As vias consistem numa seqüência de passos catalisados por enzimas;

Enzimas podem encontra-se separadas ou formar complexos multienzimáticos ou formar sistemas associados a membranas.

Enzimas Separadas

Sistema ligado à membrana

Complexo multienzimático

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S

C

D REnzima 3

Enzima 2

Enzima 1

Enzima 6

Enzima 5

D

QEnzima 4

Síntese e degradação de uma molécula não pode ocorrer simultâneamente numa mesma célula ou tecido;

Para que as rotas sejam controladas devem utilizar enzimas distintas e compartimentos celulares diferentes.

Outra rota

metabólica

Compartimento A Compartimento B

PP

Regulação do Metabolismo

S

C

D

P

REnzima 3

Enzima 2

Enzima 1

Enzima 6

Enzima 5

D

QEnzima 4POutra

rotametabólica

Compartimento A Compartimento B

Enzimas Marcapasso: Controlam a velocidade das reações bioquímicas de uma via metabólica, por terem sua atividade regulada por diversos fatores:

Modificação covalente;

Efetores alostéricos; Repressão gênica, etc.

Regulação do Metabolismo

Enzima inativa

Enzimaativa

Quinase

ATP

ADP

Pi

Fosfatase

P

Enzimas Regulatórias ou Marcapasso

Ativação por FosforilaçãoExemplos de Controle da Atividade

Enzimática

Enzimas Regulatórias ou Marcapasso

Ativação por Efetores AlostéricosEnzima inativa

Enzimaativa

Enzima inativa

Exemplos de Controle da Atividade Enzimática

Enzimas Regulatórias ou Marcapasso

Ativação GênicaExemplos de Controle da Atividade

Enzimática

DNA

DNA

Região intergênica Gene enzima

RNAm

Enzimaativa

Ativador gênico

Transcrição

Tradução

A comunicação celular é fundamental para o controle do metabolismo, feita através de sinais químicos - moléculas

sinalizadoras;

Regulam a atividade das enzimas marcapasso.

Moléculas Sinalizadoras

Glicólise - oxidação da glicose para obter ATP;

Ciclo de Krebs - oxidação do acetil-CoA para obter energia;

Fosforilação oxidativa - síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória;

Via das pentoses-fosfato - síntese de pentoses e obtenção de poder redutor para reações anabólicas.

Vias Metabólicas

Ciclo da uréia - eliminação de NH4+ sob formas

menos tóxicas;

-oxidação dos ácidos graxos - transformação de ácidos graxos em acetil-CoA, para utilização no ciclo de Krebs;

Gliconeogênese -síntese de glicose a partir de moléculas mais pequenas, para utilização no cérebro.

Vias Metabólicas

Ciclo Catabólico

Ciclo Anabólico

Transporte elétrons

Proteínas

Aminoácidos

Ác. Nucléicos

Nucleotídeos

Polissacarídeos

Monossacarídeos

Glicose

Gliceraldeído 3P

Piruvato

ACETIL-CoA

Ciclo de

Krebs

GlicerolÁc. Graxos

Lipídeos

Glicólise Início catabolismo de Carboidratos:

Polissacarídeos

Monossacarídeos

Gliceraldeído 3P

PIRUVATO

GLICOSE

Metabolismo oxidativo

Componentes:

- Ciclo de Krebs - Transporte de elétrons - Fosforilação oxidativa

Piruvato

ACETILCoA

Ciclo de

Krebs

Transporte de elétrons e

Fosforilação Oxidativa

Vias catabólicas convergem no ciclo de Krebs

METABOLISMO OXIDATIVO & FERMENTATIVOO

xidativo

Fermentativo

Citoplasma

Mitocôndria

BALANÇO ENERGÉTICO

Glicose - Piruvato

Piruvato - Etanol

Oxidativo

Fermentativo

Piruvato - LactatoFermentativo

Metabolismo lipídeos e esteróides

Metabolismo de aminoácidos e proteínas

Fotossíntese

O ATP “moeda de troca” energética nas células;

Organismos fototrópicos transformam energia luminosa em energia química sob forma de ATP;

Heterotróficos transformam alimentos em ATP;

Ciclo do ATP transporta energia da fotossintese ou catabolismo para processos celulares que necessitam de energia.

Ciclo do ATP

ATP1 Adenosina + 3 Fosfatos

O Ácido pirúvico é o primeiro produto da glicólise;

Inicia o ciclo de Krebs, na mitocôndria.

O NADH e o FADH2 são aceptores de prótons;

Todo H+ que é liberado na reação é captado pelo NAD+ e FAD+;

COENZIMAS CELULARES

NAD

Composto orgânico, forma ativa da coenzima B3;

Encontrado nas células dos seres vivos;

Transportador de elétrons nas reações metabólicas de oxi-redução;

Importante papel na produção de energia para a célula.

Nicotinamida adenina Dinucleótido

FAD

Composto orgânico, forma ativa da coenzima B2;

Capazes de aceitar reversivelmente 2 átomos de H+, formando FADH2;

Ligadas fortemente a flavoenzimas que catalisam oxidação ou redução de um substrato.

Flavina adenina Dinucleotídeo

Cadeia Respiratória

CITOCROMOCitocromos são proteínas, geralmente ligadas a uma

membrana, que contêm grupos heme e que efetuam o transporte de eletrons. São encontradas sob a forma de

proteínas monoméricas (citocromos c) ou como subunidades de complexos enzimáticos maiores catalisadores de reações redox. Podem ser encontrados no interior da membrana das mitocôndrias e no retículo endoplasmático de eucariontes,

nos cloroplastos de plantas, em micro-organismos fotossintéticos e em bactérias.

Mitocôndria

• O NAD+ e FAD+ recolhem elétrons libertados no catabolismo;

• Catabolismo é oxidativo – substratos perdem H+;• Anabolismo é redutivo - o NADPH e FADH fornecem

elétrons para os processos anabólicos.

Reações de oxi-redução no Metabolismo

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