INTRODUÇÃO AO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS

ENFERMAGEM 2012/1 – PROFª AMANDA VICENTINO

Bioquímica – Módulo II

ANABOLISMO

AminoácidosGlicídeos

Ácidos Graxos

ProteínasPolissacarídeos

Lipídeos

Energia

química

CarboidratosGordurasProteínas

CATABOLISMO

CO2

H2ONH3

DE ONDE TIRAMOS ENERGIA????

METABOLISMOAtividade celular coordenada em que um sistema multi-enzimático funciona para: obter energia química (na forma de ATP e NADH) através da luz

solar (fototróficos) ou de nutrientes disponíveis no meio-ambiente (quimitróficos);

converter micronutrientes em biomacromóleculas; sintetizar ou degradar biomóleculas

necessárias para funções celulares específicas.

quimiotrófica

BIOENERGÉTICA & TERMODINÂMICA

Bioenergética é o estudo quantitativo da transdução de energia que ocorre nas células bem como os processos químicos envolvidos.

PRINCÍPIOS DA TERMODINÂMICA:

- Primeira Lei - Conservação de energia “Para qualquer transformação física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece constante, a energia pode mudar de forma ou ser transportada de uma região para outra; entretanto, ela não pode ser criada ou destruída.”

- Segunda Lei - Tendência do universo a desordem crescente“Em todos os processos naturais, a entropia do universo aumenta.”

Quantidades termodinâmicas que descrevem a variação de energia:

Energia Livre de Gibbs, G: quantidade de energia necessária para realizar uma reação a temperatura e pressão constantes.

Entalpia, H: calor contido no sistema reacional.

Entropia, S: quantidade aleatória de desordem do sistema.

G = H - T S

As variações entre energia livre, entalpia e entropia de um sistema biológico se relacionam entre si através da equação:

As células funcionam sob sistema de isoterma, ou seja, funcionam à temperatura constante. Desta forma a única fonte de energia que as células utilizam é a energia livre de Gibbs que permite predizer a direção das reações químicas, o equilíbrio químico e quantidade de trabalho necessário para que a reação ocorra à temperatura e pressão constantes. A energia livre provém dos nutrientes para os seres heterotróficos e da absorção de energia solar para os organismos fototróficos. A ENERGIA LIVRE É TRANSFORMADA EM ATP E OUTRAS MOLECULAS ENERGÉTICAS.

ATP: “MOEDA” ENERGÉTICA

Hidrólise do ATP

A liberação de ADP e Pi é mais estável do que o composto por ATP. Essa estabilidade se dá pelo fato de que ocorre, durante a reação de hidrólise do ATP, diminuição da energia livre desse sistema, em outras palavras, liberação de energia.

Fosfocreatina: molécula de estocagem de energia

Coenzimas como transportadores de elétrons

Reações de oxidação-redução:

Agente redutor: molécula doadora de elétrons Agente oxidante: molécula receptora de elétrons

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Os nucleotídeos NAD+, NADP+, FMN e FAD são coenzimas hidrossolúveis que sofrem

oxidações e reduções reversíveis em muitas das reações metabólicas de transferência de elétrons.

NAD+/FAD NADH/FADH2

NADH → molécula (forma ativa da coenzima B3) encontrada nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de elétrons" nas reações metabólicas de oxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula.Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.

FADH2  → molécula transportadora de energia metabólica, sendo utilizada como substrato na fosforilação oxidativa. O FADH2 é reoxidado a FAD, resultando subsequentemente na síntese de duas moléculas de ATP por cada FADH2. 

ROTAS METABÓLICAS

conjunto de reação que produz ou degrada um determinado produto (substrato) ou conjunto de produto ex: glicólise

Tipos de rotas:  catabólicas (onde há degradação, ou “quebra” de

compostos); anabólicas (que é a síntese, ou seja, formação de

compostos).

As vias catabólicas são acompanhadas por liberação de energia livre, enquanto o anabolismo requer energia para ser realizado.

Características das rotas metabólicas:

Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação

A

1

BC

2

ciclo fútil

A=B?G’°<0

A

1

BC

2

G’°<0

Características das rotas metabólicas:

Irreversibilidade

A

1

BC

2

G’°<0

Características das rotas metabólicas:

Irreversibilidade

Características das rotas metabólicas:

Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação

Várias etapas existem para oxidar a glicose más somente uma faz sentido nas transformações químicas necessárias para a célula

Características das rotas metabólicas:

Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação

Intermédiários que participam de forma reversível nas reções de oxido-redução como transportadores de életrons

PROTEÍNAS

POLISSACARÍDEOS

LIPÍDEOS

AMINOÁCIDOS

AÇÚCARES

ÁCIDOS

GRAXOS

GLICEROL

ACETIL-COA

CICLO DO AC. CÍTRIC

O

ATPCO2

Hidrólise de moléculas complexas

Conversão dos blocos em Acetil-CoA

Oxidação da Acetil-CoA; Fosforilação Oxidativa

Os carboidratos são compostos orgânicos com pelo menos três carbonos onde todos os carbonos possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária (grupamento cetônico). Fórmula geral (CH2O)n.

CARBOIDRATOS

CLASSSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE CARBONOS

MONOSSACARÍDEOS MODIFICADOS

• Além dos monossacarídeos discutidos até aqui, organismos apresentam uma série de hexoses derivadas.

• Nesses casos, um grupo hidroxil é substitído por outros grupos ou a carbonila é oxidada gerando uma carboxila.

• Outra modificação importante é a fosforilação.

ENANTIÔMEROS

Todos os monossacarídeos, com exceção da dihidroxiacetona, apresentam um ou mais carbono assimétrico.

Por convenção, uma forma é chamada isômero D e a outra isômero L

Usa-se como referência o carbono mais distante da carbonila para classificar os estereoisômeros.

GLICOSE

POLÍMEROS DE CARBOIDRATOS

DISSACARÍDEOS:

Glicose FrutoseLigação: 1,2

SACAROSE

Glicose Galactose

Ligação: 1,4

LACTOSE

POLISSACARÍDEOS: são polímeros constituídos de centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos, mais comumente a glicose. Pode formar cadeias lineares, como na celulose, ou cadeias ramificadas, como no amido e no glicogênio.

CELULOSE: as unidades de glicose são unidas por ligações glicosídicas 1,4.

AMIDO: é composto de duas frações: amilose (A) e amilopectina (B), que correspondem, respectivamente, a cerca de 20% e 80% do amido na maioria das plantas. Amilose é composta por cadeias lineares de resíduos de glicose unidos por ligações 1,4. A amilopectina contém cadeias lineares curtas, cerca de 24-30 unidades de glicose e cadeias ramificadas formadas por ligações 1,6.

AMILOSE: cadeia linear / ligações 1,4

AMILOPECTINA: cadeia linear / ligações 1,4 cadeia ramificada / ligações 1,6

GLICOGÊNIO: as cadeias da molécula de glicogênio assemelham às da amilopectina, embora sejam mais ramificadas (13 resíduos de glicose e duas ramificações por cadeia). As unidades de glicose estabelecem ligações 1,4 nos segmentos lineares, é ligações 1,6 nas ramificações.

FUNÇÕES:

Bioenergética: são degradados através de vias metabólicas, onde suas ligações ricas em energia (±10 Kcal) são quebradas para ressintetizar ATP, que servirá como fonte de energia para sustentar as necessidades biológicas das células.

Estrutural: a parede celular dos vegetais é constituída por um carboidrato polimerizado, a celulose.

Reserva de Energia: o amido, nos vegetais, e o glicogênio, nos animais, são polímero de glicose; que servem como estoque de energia.

Moléculas de Adesão

CARBOIDRATOS