Metabolismo: Catabolismo, Anabolismo e Regulação

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DEFINIÇÃO 
- O metabolismo é a soma de todas as mudanças 
químicas que ocorrem em uma célula, um tecido ou 
no organismo. 
CATABOLISMO 
- As reações catabólicas têm o propósito de capturar 
a energia química, obtida da degradação de 
moléculas combustíveis, ricas em energia, formando 
trifosfato de adenosina (ATP, do inglês adenosine 
triphosphate). A energia para a formação de ATP é 
gerada pela degradação de moléculas complexas, 
que ocorre em três estágios. São reações chamadas 
exergônicas (produzem energia) 
- As vias catabólicas são geralmente oxidativas e 
necessitam de coenzimas oxidadas, como 
nicotinamida-adenina-dinucleotídeo [NAD+] 
- O catabolismo também permite que moléculas da 
dieta (ou moléculas nutrientes armazenadas nas 
células) sejam convertidas em blocos constitutivos 
necessários para a síntese de moléculas complexas. 
O catabolismo é, então, um processo convergente, 
ou seja, uma ampla variedade de moléculas é 
transformada em poucos produtos finais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Hidrólise de moléculas complexas: No 
primeiro estágio, moléculas complexas são 
quebradas em seus blocos constitutivos. Por 
exemplo, proteínas são degradadas em 
aminoácidos; polissacarídeos, em 
monossacarídeos; e gorduras (triacilgliceróis), em 
ácidos graxos livres e glicerol. 
2. Conversão dos blocos constitutivos em 
intermediários mais simples: No segundo estágio, 
esses blocos constitutivos diversos são 
posteriormente degradados em acetil-coenzima A 
(CoA) e em uma pequena variedade de outras 
moléculas simples. Parte da energia é capturada 
como ATP, porém essa quantidade é pequena se 
comparada com a energia produzida durante o 
terceiro estágio do catabolismo. 
3. Oxidação da acetil-coenzima A: O ciclo do 
ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico (ou ciclo 
de Krebs [CK]) é a via final comum da oxidação de 
moléculas combustíveis que produzem acetil-CoA. A 
oxidação de acetil-CoA gera grandes quantidades de 
ATP via fosforilação oxidativa, à medida que os 
elétrons fluem do NADH e do FADH2 (flavina-
adenina-dinucleotídeo) para o oxigênio [O2]. 
 
ANABOLISMO 
- O anabolismo é um processo divergente, no qual 
poucos precursores biossintéticos (como os 
aminoácidos) formam uma ampla variedade de 
produtos poliméricos ou complexos (como as 
proteínas. 
- As reações anabólicas são endergônicas, isto é, 
necessitam de energia, via de regra, fornecida pela 
hidrólise do ATP, produzindo difosfato de adenosina 
(ADP, adenosine diphosphate) e fosfato inorgânico 
(Pi). 
- Com frequência, as reações anabólicas envolvem 
reduções químicas em que o poder redutor é, 
geralmente, fornecido pelo doador de elétrons 
NADPH (NADH fosforilado). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REGULAÇÃO DO METABOLISMO 
- As vias metabólicas devem ser coordenadas, de 
modo que a produção de energia e a síntese de 
produtos finais estejam de acordo com as 
necessidades da célula. Os sinais regulatórios que 
informam determinada célula sobre o estado 
metabólico do organismo como um todo incluem 
hormônios, neurotransmissores e a 
disponibilidade de nutrientes. Esses, por sua vez, 
influenciam sinais gerados dentro da célula. 
MECANISMOS PARA A TRANNSMISSÃO DE 
SINAIS REGULADORES ENTRE AS CÉLULAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
METABOLISMO 
 
m e t a b o l i s m o 
 
COMUNICAÇÃO INTRACELULAR 
- sinais reguladores que surgem no interior da célula. 
- a velocidade de uma via pode ser influenciada pela 
disponibilidade de substratos, pela inibição 
ocasionada pelos produtos ou por alterações nos 
níveis de ativadores ou inibidores alostéricos 
- determinam respostas rápidas e são importantes 
para a regulação do metabolismo a cada momento. 
COMUNICAÇÃO INTERCELULAR 
- essencial para a sobrevivência e para o 
desenvolvimento dos organismos. 
- a sinalização entre células permite uma integração 
ampla do metabolismo e frequentemente resulta em 
uma resposta mais lenta, como uma mudança na 
expressão gênica. 
- a comunicação entre células pode ser mediada, por 
exemplo, pelo contato entre suas superfícies e, em 
alguns tecidos, pela formação de junções 
comunicantes, permitindo a comunicação direta 
entre os citoplasmas de células adjacentes. 
SISTEMAS DE SEGUNDOS MENSAGEIROS 
- hormônios e neurotransmissores podem ser 
imaginados como sinais, e seus receptores, como 
detectores de sinal. 
- Muitos receptores sinalizam o reconhecimento de 
um ligante acoplado por meio do desencadeamento 
de uma série de reações que, por fim, resulta em 
respostas intracelulares específicas. Moléculas 
denominadas “segundos mensageiros” – assim 
designadas por atuarem entre o mensageiro original 
extracelular (o neurotransmissor ou o hormônio) e o 
efeito final dentro da célula – são parte de uma 
cascata de eventos que converte a ligação do 
hormônio ou neurotransmissor em resposta celular. 
- dois dos mais amplamente reconhecidos sistemas 
de segundos mensageiros são o sistema 
cálcio/fosfatidilinositol e o sistema da adenilato-
ciclase (AC), que é especialmente importante para a 
regulação das vias do metabolismo intermediário. 
METABOLISMO DOS 
CARBOIDRATOS 
PROCESSO DE GLICÓLISE 
- é o processo de quebra da glicose, fornecendo 
energia (ATP) e intermediários para as vias 
metabólicas. 
- o piruvato é o produto final da glicólise nas células 
com mitocôndrias e fornecimento adequado de O2 
para a reoxidação do NADH formado durante a 
oxidação do gliceraldeído-3-fosfato. 
Glicólise aeróbia 
- prepara as condições necessárias para a 
descarboxilação oxidativa do piruvato a acetil-CoA, 
o principal combustível do ciclo do ácido cítrico. 
 
Glicólise anaeróbia 
- o piruvato é reduzido pelo NADH para formar 
lactato, reoxidando o NADH a NAD+ 
- essa conversão de glicose em lactato é 
denominada glicólise anaeróbia, pois pode ocorrer 
sem a participação do O2 
- permite a produção de ATP em tecidos sem 
mitocôndrias (p. ex., os eritrócitos e partes do olho) 
ou em células em que o O2 esteja em quantidade 
insuficiente (hipóxia). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRANSPORTE DE GLICOSE PARA DENTRO DAS 
CÉLULAS 
Sistema de transporte independente de Na e ATP 
- sistema passivo, mediado por uma família de 14 
isoformas de transportadores de glicose (GLUT) 
encontrados nas membranas celulares, designados 
GLUT-1 a GLUT-14. 
- são proteínas monoméricas localizadas na 
membrana, que se apresentam em dois estados 
conformacionais. 
- a glicose extracelular liga-se ao transportador, que, 
então, altera sua conformação, transportando a 
glicose por difusão facilitada através da membrana 
celular. 
- esse transportador carrega uma molécula por vez. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de cotransporte com Na dependente de ATP 
- processo dependente de energia, transporta a 
glicose contra seu gradiente de concentração (i.e., 
de concentrações extracelulares mais baixas para 
concentrações intracelulares mais altas), ao mesmo 
tempo em que o Na+ é transportado a favor de seu 
gradiente eletroquímico. 
- esse gradiente é criado pela Na+-potássio (K+) 
ATPase 
- uma vez que esse processo de transporte ativo 
secundário requer a captação simultânea (simporte) 
de Na+, o transportador é um cotransportador de 
glicose dependente de sódio (SGLT). 
- esse tipo de cotransporte ocorre nas células 
epiteliais do intestino , dos túbulos renais e do plexo 
coroide. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REAÇÃO DA GLICÓLISE 
- As cinco primeiras reações da glicólise 
correspondem a uma fase de investimento de 
energia, em que as formas fosforiladas dos 
intermediários são sintetizadas, à custa de gasto de 
ATP. As reações subsequentes da glicólise 
constituem uma fase de produção de energia, em 
que ocorre a produção líquida de duas moléculas de 
ATP por molécula de glicose metabolizada, por 
fosforilação no nível do substrato. 
Síntese de piruvato e produção de ATP 
- A conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato, 
catalisada pela piruvato-cinase (PK), é a terceira 
reação irreversível daglicólise. O enol-fosfato de 
alta energia no PEP é 
utilizado para sintetizar 
ATP a partir de ADP e é 
outro exemplo de 
fosforilação no nível do 
substrato. 
Redução do piruvato a lactato (anaeróbia) 
- O lactato, formado a partir do piruvato pela ação 
da LDH, é o produto final da glicólise anaeróbia nas 
células eucarióticas. 
- A redução a lactato é o principal destino do piruvato 
em tecidos pouco vascularizados (p. ex., o cristalino 
e a córnea do olho e a medula renal) ou nos 
eritrócitos, que não possuem mitocôndrias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PIRUVATO ENTRA NA MITOCÔNDRIA 
- 1 piruvato (3C)  1 acetil-CoA (2C) 
 
- as vitaminas B3, B2, B1 e B5 são essenciais para 
esta enzima atuar 
- acetil-Coa entra no ciclo de Krebs. 
CÍCLO DE KREBS 
- via de metabolismo aeróbio, situado próximo à 
cadeia transportadora de elétrons dentro da 
mitocôndria. 
- quatro pares de elétrons são transferidos durante 
uma volta do ciclo: três pares de elétrons reduzem 
três NAD+ a NADH, e um par reduz FAD a FADH2. 
- formação de 1 ATP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
- a oxidação de um NADH pela CTE leva à formação 
de aproximadamente três ATPs, enquanto a 
oxidação do FADH2 gera cerca de dois ATPs 
- os hidrogênios dos carboidratos, entregues ao 
NAD+ (ou ao FAD) serão entregues para um grupo 
de proteínas presentes nas mitocôndrias localizada 
da membrana interna da mitocôndria. 
- cadeia composta por 5 complexos, sendo os 
complexos I ao IV transportadores de H+ para o O, 
formando a H2O (eliminada no suor ou urina). 
 
CO2 
- o complexo V sintetiza ATP