ONDE TENS AS NOÇÕES BÁSICAS DOS …º... · Glicose Piruvato Fase preparatória glicose → frutose 1,6 bi ... descarboxilação) Fase não oxidativa Ribulose 5- → 3 + frutose

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ONDE TENS AS NOÇÕES BÁSICAS DOS METABOLISMOS QUE PRECISAS DE SABER:

PRINCIPAIS REACÇÕES E ENZIMAS, LOCAL ONDE OCORREM, PRINCIPAIS SUBSTÂNCIAS REGULADORAS…

*ÓPTIMA PARA REVISÕES DE ÚLTIMA HORA,

MAS NÃO ESTUDES SÓ POR AQUI!

MOD II.I, BIOQUÍMICA - 1º ANO, 1º SEMESTRE 2010/2011

COMPILADO POR MÓNICA SANTOS, A PARTIR DA CONSULTA DO STRYER, CAPELA , RITA LUZ, E DAS AULAS DADAS AO LONGO DO SEMESTRE (pode conter erros)

Será que a nossa vida não passa de um metabolismo? Ao

longo destes anos, nada mais que fórmulas químicas? Mais

catabolismo ou mais anabolismo, eis a questão. Às vezes

mais quebras, às vezes mais construção.

Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 2|12

GLICOSE (CATABOLISMO E ANABOLISMO)

Via Metabólica Onde ocorre

Principal objectivo

Substratos Produtos Fases Fenómenos

Glicólise

Cérebro, eritrócitos, fígado, músculos, células em geral (sempre

no citosol)

Degradar glicose,

produzir energia

Glicose Piruvato

Fase preparatória glicose → frutose 1,6 biP

(fosforilações e isomerização)

Clivagem frutose 1,6-biP → 2 G3P

(aldolização)

Formação de Piruvato G3P → Fosfoenol piruvato →

Piruvato

Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido

Cítrico) Mitocôndria

Produzir NADH e FADH2

(energia)

Acetil coA e Oxaloacetato

NADH e FADH2

(Piruvato entra na mitocôndria num

mecanismo de simporte, com um H+) Piruvato → Acetil coA

Descarboxilação oxidante mediada pelo Complexo Piruvato Desidrogenase

(reacção irreversível, energeticamente neutra)

Ciclo de Krebs propriamente dito

Desidrogenações e descarboxilações

(intermediários: citrato, isocitrato, α-cetoglutarato,

succinil-coA, succinato, fumarato, malato)

CTE e Fosforilação

oxidativa

Membrana Interna da Mitocôndria

Produzir energia

NADH, FADH2 e O2

ATP e H2O

Cadeia Transportadora de Electrões

Fosforilação Oxidativa


Energia/Poder redutor

Enzima reguladora

Regulação Outras considerações Via

Metabólica

Obtêm-se 2 ATPs e 2 NADH (e liberta-

se 2 H2O)

Fosfofrutocinase I (última reacção da fase preparatória é

irreversível e exclusiva da

gliscólise

↗:AMP e ADP; ausência de oxigénio; insulina

3 etapas irreversíveis, porque ΔG' < 0. A hexocinase no cérebro (baixo KM) e a glicocinase no fígado (alto KM)

regulam a primeira etapa; a piruvato cinase regula a última etapa e é inibida pela alanina (aminoácido correspondente ao

piruvato). Depois de ser produzido piruvato, pode dar-se a fermentação láctica (comum nos eritrócitos), onde se

produz lactato pela enzima lactato desidrogenase - anaerobiose.

Glicólise ↘: ATP; H+ (pH baixo);

citrato; alanina; glicagina; frutose 1,6 -

biP

_ Complexo Piruvato

Desidrogenase, e Citrato Sintase

(catalisa primeira reacção:

oxaloactetato + acetil coA →

citrato)

↗: AMP e ADP (sinaliza falta de energia); Ca 2+

Reacções anapleróricas: completam as concentrações de intermediários do Ciclo de Krebs, assegurando a sua

continuidade. Por exemplo, Piruvato → Oxaloactetato (piruvato carboxilase)

Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido

Cítrico) Obtêm-se

moléculas de NADH e FAD2, e

ainda CO2

↘: ATP; NADH; Succinil coA; Citrato (em

situações de hipoglicemia, o

oxaloacetato é utilizado na gliconeogénese, e não

ocorre Ciclo de Krebs)

O Ciclo de Krebs é um ciclo Anfibólico, porque os seus intermediários são utilizados em vários outros processos na célula: síntese de ácidos gordos (acetil co-A), gliconeogénese

(todos os metabolitos), … A enzima fosfoenol piruvato carboxinase transporta os metabolitos para fora da

mitocôndria.

Os electrões cedidos pelo NADH e pelo FADH2 vão passar na CTE, (pela ubiquinona e depois por vários citocromos), até

chegarem ao aceitador final: O2. Esta passagem de electrões vai levar a um movimento de H+ para o espaço intermembranar da mitocôndria.

CTE e Fosforilação

oxidativa Devido ao alto gradiente de H+ nesse espaço, eles voltam a entrar para a mitocôndria por bombas de protões, produzindo ATP - Hipótese Quimiosmótica.


Via Metabólica Onde ocorre Principal objectivo


Via das Fosfopentoses

Fígado, tecido adiposo, córtex

adrenal, glândulas mamárias (citosol)

Obter poder

redutor (NADPH)

Glicose 6-P NADPH e

Ribulose 5-P

Fase oxidativa Glicose 1-P → Ribulose 5-P

(oxidação, hidratação, descarboxilação)

Fase não oxidativa

Ribulose 5-P → G3P + frutose 6-P (isomerização, transaldolização e transcetolização)

Gliconeogénese Fígado e rim

(mitocôndria, citosol e RER)

Produzir glicose, impedir acidose

Compostos não glicídicos: piruvato, lactato,

oxaloacetato; aminoácidos;

glicerol e ácidos gordos

de cadeia ímpar

Glicose

O Piruvato está na mitocôndria e vai para

o citosol através da passagem temporária a oxaloacetato e malato:

Shuttle do Malato. Depois, processo

inverso da Glicólise.

Processo inverso da Glicólise: apenas as 3

reacções irreversíveis na glicólise são catalizadas por

outras enzimas.



Enzima reguladora


Metabólica

Produz NADPH e não produz nem

consome ATP

A Via das Fosfopentoses é regulada pelo quociente [NADP+]/[NADPH]: se é preciso

NADPH, as duas fases ocorrem e G3P e frutose 6-P vão regenerar glicose (gliconeogénese); se

é preciso Ribulose 5-P, fase oxidativa não ocorre, e a fase não oxidativa ocorre no

sentido inverso.

O poder redutor na célula é muito importante. NADPH vai reduzir espécies oxidativas, impedindo-as de alterar

moléculas importantes no nosso organismo. Além disso, ele vai reduzir a glutatião peroxidase nos eritrócitos, fazendo

com que ela remova o H2O2 produzido, porque ele é prejudicial à célula.

Esta via é muito importante no eritrócito.

Via das Fosfopentoses

Gastam-se 6 ATP (energia utilizada

provém da cetogénese, em

situações de hipoglicemia); e obtém-se NAD+

Frutose 1,6-bifosfatase

↗:ATP; citrato; acetil coA; alanina; glicagina

A glicolise e a gliconeogénese são reguladas pelo mesmo mecanismo, mas de forma inversa, de forma a que apenas

uma via metabólica funcione.

Gliconeogénese Piruvato

carboxilase e Fosfoenol Piruvato

carboxicinase

↘: ADP; insulina Ciclo de Cori: o lactato é produzido no músculo em

condições anaeróbias e, se não for eliminado, provoca acidose. Então lactato é levado para o fígado, onde se dá a

gliconeogénese, e a glicose é regenerada.


GLICOGÉNIO (CATABOLISMO E ANABOLISMO)



Glicogénese Fígado e Músculos Reserva

energética Glicose Glicogénio

UDP-Glicose Glicose passa à sua forma activada, e liberta-se um

pirofosfato (PPi)

Formação de amilose glicogenina adiciona molécula

de glicose a resíduo de tirosina, formando amilose

ligações α-1,4 UDP-Glicose doa glicose

(glicogénio sintetase)

ramificações α-1,6 enzima ramificadora transfere

segmentos terminais de 7 resíduos

Glicogenólise Fígado e Músculos

Controlo da glicémia e

obtenção de energia

Glicogénio (resíduos de glicose estão unidos por

ligações α-1,4 glicosidicas e

as ramificações são α-1,6

glicosidicas)

Glicose

Clivagem até 4 últimos resíduos

enzima glicogénio fosforilase (necessida de fosfato

piridoxal)

Clivagem de mais 3 resíduos

enzima transferase

Clivagem do último resíduo

enzima desramificadora do glicogénio (glicosidase)

Glicose →Glicose 6-P →Glicose

enzima hexocinase e glicose 6-fosfatase



Enzima reguladora


Metabólica

UDP + ATP → UTP + ADP

Glicogénio Sintetase

Na ausência de AMPc (presença de ATP), a

PKA vai ficar inactiva, e não vai fosforilar a enzima, tornando-a

activa, fazendo com que a glicogénese ocorra.

(↗: insulina; ↘: adrenalina, glucagina

e Ca 2+)

Vantagens da Glicogénese: aumenta a solubilidade, e aumenta o número de extremidades às quais se vai ligar a glicose, permitindo fácil armazenamento e fácil hidrólise.

Glicogénese

(Na clivagem são consumidos

fosfatos inorgânicos - Pi's -

logo não é consumido ATP)

Glicogénio fosforilase

Na presença de AMPc, a PKA fosforila a enzima,

tornando-a activa, fazendo com que ocorra

glicogenólise. (↗: adrenalina, glucagina

e Ca 2+; ↘: insulina)

1) A glicogénio fosforilase é mais rápida a actuar que a transferase, logo os ramos mais exteriores do glicogénio são degradados em poucos segundos, mas os restantes sofrem

um processo mais lento. Isto pode explicar em parte porque é que o músculo só exerce a sua força máxima durante os

primeiros segundos. 2) A glicogenólise é a primeira via metabólica a actuar em situações de hipoglicémia, até já não haver reservas de

glicogénio.

Glicogenólise


CATABOLISMO LIPÍDICO



Lipólise Tecido Adiposo

(citosol)

Permitir β-oxidação e

obtenção de energia

Triacilgliceróis Glicerol e Ácidos

Gordos Hidrólise

Depois, ácidos gordos ligam-se à albumina, para serem

transportados para os tecidos, e o glicerol é absorvido pelo

fígado

β-oxidação Mitocôndria

Obtenção de energia

(através de NADH e FADH2)

Acil coA (Palmitoil-CoA

tem 16 carbonos e é um Acil coA

muito comum)

Acetil coA (e Propionil coA nos

AC de cadeia ímpar)

Desidrogenação, hidratação, oxidação e clivagem. Em cada ciclo, origina-se uma molécula de Acetil coA (2

C) e um Acil coA com menos 2 carbonos, que volta a sofrer β-oxidação. Nos AC com nº de carbonos ímpares,

no final dos ciclos forma-se Propionil coA (3 C)

Cetogénese Mitocôndria Produção de

energia Acetil CoA Corpos cetónicos

Produção de acetona, acetoacetato e β-

hidroxibutirona (mais comum)

Condensações e desidrogenações



Enzima reguladora


Metabólica

_ Lipases ↗: adrenalina e glicagina ↘: insulina, acetoatetato

Na membrana externa da mitocôndria, ácidos gordos + coA → Acil coA - gasto de ATP. A libertação de um pirofosfato torna

reacção irreversível. (o Acil coA entra para a mitocôndria ligando-se à carnitina, e formando acil-carnitina) Lipólise

No fígado, o glicerol é oxidado e fosforilado para formar G3P, que pode depois originar piruvato ou glicose - gasto de ATP

NADH e FADH2, que se dirigem

depois para a CTE, produzindo

grandes quantidades de

ATP

Acil-coA desidrogenase

↗: acil co A

O Propionil coA vai dar succinil co A, que é percursor do Ciclo de Krebs, tal como o Acetil coA.

Os ácidos gordos de cadeia longa sofrem β-oxidação incompleta nos peroxissomas, para facilitar depois a

degradação na mitocôndria.

β-oxidação

_

HMG-coA sintetase

(exclusiva do fígado)

↗: hipoglicémia; alto nível de ácidos gordos no sangue; acetil coA

A acetona é volátil, logo vai ser exalada pela expiração ("hálito cetónico") e eliminada na urina. O acetoacetato e a

β-hidroxibutirona podem regenerar Acetil coA. Cetogénese


ANABOLISMO LIPÍDICO



Síntese de Triacilgliceróis

Tecido Adiposo Reserva

energética Glicerol e

Ácidos Gordos Triacilgliceróis

(TAG)

Activação de glicerol e dos ácidos gordos

Glicerol passa a G3P e reage com di-hidroxiacetona-P;

Ácidos Gordos passam a Acil coA

Acilações enzimas: acil transferases;

ácido fosfatídico é intermediário

Síntese de Ácidos Gordos

Tecido Adiposo (citosol)

Reserva energética

Acetil coA

Ácidos Gordos (Palmitato é AG

com 16 carbonos)

Formação de Malonil coA

Reacção irreversível: carboxilação da Acetil coA,

necessita de 1 ATP

Elongação Associação sucessiva de Acetil coA e Malonil-ACP, até formar ácidos gordos de 16 carbonos

Síntese de Colesterol

Todas as células

Colesterol: função

estrutural e produção de esteróides

Acetil coA Colesterol

Síntese de Ácido Mevalónico

Condensação de moléculas de Acetil coA; Formação de HMG-coA; Formação de Mevalonato


Descarboxilações levam a compostos intermédios como

Isopentilpirofosfato e esqualeno



Enzima reguladora

Regulação Outras considerações Via Metabólica

libertação de um Pi

Regulação inversa à do catabolismo de triacilgliceróis. A insulina promove a

passagem de glícidos a triacilgliceróis. (As pessoas que sofrem de diabetes mellitus não

conseguem sintetizar ácidos gordos)

_ Síntese de

Triacilgliceróis

libertação de Pi's, NADP+ e ATP (e

H2O)

Acetil coA Carboxilase (cujo grupo prostético é

a biotina)

↗: insulina, citrato; ↘: adrenalina, glucagina,

palmitoil-coA e AMP

O Acetil coA passa da mitocôndria para o citosol através do Shuttle do Malato

Síntese de Ácidos Gordos

Gasto de ATP HMG-coA redutase

↗: insulina, hormonas tiroideias;

↘: glicagina; LDL-colesterol

Se a biossíntese do colesterol não ocorrer, formam-se corpos cetónicos porque há excesso de Acetil coA.

Colesterol é transportado por lipoproteínas, juntamente com triacilgliceróis: Quilomicra: + TAG do que colesterol

(provém da dieta, pouco denso); VLDL; LDL: colesterol endógeno produzido, para ser utilizado nas células; IDL; HDL: colesterol que vai ser eliminado no fígado (nao tem

TAG, muito denso)



CATABOLISMO PROTEICO



Degradação de aminoácidos

Citosol/Lisossomas Produzir

intermediários Ciclo de Krebs

Aminoácidos

Amónia e Esqueletos de

carbonos (glicídicos ou

cetónicos)

Transaminação (mais comum)

cetoácido 1 + aminoácido 2 → aminoácido 1 + cetoácido 2 (glutamato é o principal aceitador temporário de

grupos amina)

Ciclo da Ureia

Fígado e Cérebro (amónia levada pela alanina e

glutamina, resp.)

Manter Balanço do

Azoto neutro Amónia

Fumarato e arginina

Formação de Citrulina (na mitocôndria)

Carbamil-fosfato (composto intermediário )+ ornitina

Regeneração de Arginina (no citosol)

Citrulina + Aspartato → arginosuccinato


Enzima reguladora

Regulação Outras considerações Via Metabólica

_

Aminotransferase

(necessita de fosfato piridoxal e a sua coenzima é a

biotina)

Degradação de aminoácidos só

acontece em situações prolongadas de jejum ou

quando há grande ingestão de proteínas

Os aminoácidos que não são utilizados na síntese proteica também podem ser degradados.

Aminoácidos glicogénicos dão origem a piruvato ou intermediários do Ciclo de Krebs. Aminoácidos

cetogénicos dão origem a corpos cetónicos

Degradação de Aminoácidos

Gasto de ATP Carbamil-fostato

sintetase ↗: arginina

A citrulina é transportada da mitocôndria para o citosol pela citrulina translocase. O Ciclo da Ureia relaciona-se com o

Ciclo de Krebs, porque o fumarato produzido aqui é percursor deste ciclo, e regenera o Aspartato.

Ciclo da Ureia

Legenda: ↘: via inibida por (…) / ↗: via favorecida por (…)

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ONDE TENS AS NOÇÕES BÁSICAS DOS …º... · Glicose Piruvato Fase preparatória glicose → frutose 1,6 bi ... descarboxilação) Fase não oxidativa Ribulose 5- → 3 + frutose