Aula 1 - Introducao ao metabolismo

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08/02/2024
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INTRODUÇÃO AO 
METABOLISMO
Prof. Victor A. Carneiro
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O QUE É O METABOLISMO ????
Metabolismo é o somatória de todas as 
transformações químicas de uma célula ou organismo
Ou seja…
Atividade celular altamente coordenada na qual
diversos sistemas multienzimáticos (vias metabólicas)
atuam conjuntamente visando:
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1. Obter energia química, seja por captação de energia 
solar ou degradação de nutrientes ricos em energia 
obtidos do meio ambiente
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2. Formação de moléculas com características próprias de
cada célula
Clorofila
Hemoglobina
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3. Formação de macromoléculas (proteínas, ácidos
nucléicos, polissacarídeos e lipídeos) a partir e
precursores monoméricos, as quais terão funções
específicas nas células.
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4. Sintetizar e/ou degradar biomoléculas necessária para
determinadas funções celulares.
Ação hormonal na abscisão foliar
Ação hormonal no desenvolvimento e
crescimento vegetal.
Ação hormonal no amadurecimento 
das frutas.
Ação hormonal na floração.
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Metabolismo é dividido em catabolismo e anabolismo
O conjunto de reações metabólicas envolvidas no processamento
de moléculas específicas – via metabólica
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Vias cíclicas onde o 
produto inicial é 
regenerado no final
Vias convergentes - catabólicas
Vias metabólicas dentro do metabolismo?
Vias divergentes - anabólicas
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Conjunto de vias metabólicas foram agrupadas em um esquema onde se pode ver as 
sequencias de reações e as interações entre as diversas vias que ocorrem nascélulas 
MAPA METABÓLICO.
http://biochemical-
pathways.com/#/map/1
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Então…
• Vias de oxidação dos carboidratos (via glicolítica, vias 
das pentoses, processos fermentativos)
• Vias de oxidação de ácidos graxos e aminoácidos
• Produção de energia e precursores de outras
moléculas (ciclo ácido tricarboxílico e fosforilação
oxidativa)
Todas essas vias metabólicas estão relacionadas à 
manutenção das características e organização dos 
seresvivos
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Como ocorre o fluxo de energia entre o 
ambiente e os organismos vivos?
Através de um conjunto de reações químicas 
produtoras ou consumidoras de energia os 
organismos conseguem ter suas características 
ou funções preservadas
O que são reações produtoras ou consumidoras de
energia???
Relembrando alguns
conceitos…
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http://biochemical-pathways.com/
http://biochemical-pathways.com/
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Reactants
Energy
Products
Amount of 
energy 
released 
(DG < 0)
Fr
ee
en
er
gy
Progress of the reaction
Tendência da reação ocorre no sentido de formação do
produto
DG negativo (ou exergônica) – reação espontânea
(energia livre do produto é menor que do reagente)
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Reactants
Energy
Products
Amount of 
energy 
required 
(DG > 0)
Fr
ee
en
er
gy
Progress of the reaction
Tendência da reação fora do equilíbrio é no sentido de
formação do reagente
DG positivo (ou endergônica) – reação não espontânea
(energia livre do produto é maior que do reagente)
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As células usam os para conseguir realizar as 
transformações metabólicas necessárias doistipos
de reações
∆G negativo (tendência a formaçãoproduto)
∆G positivo (tendência a formaçãoreagente)
Como isso pode ocorrer?
Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount of 
energy 
released 
(DG < 0)
Fr
ee
en
er
gy
Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount of 
energy 
required 
(DG > 0)
Fr
ee
en
er
gy
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A B C
A 
B
A
B
C
C
ΔG1
ΔG2´º
ΔG1 + ΔG2
Acoplamento de reações
Os valores de ΔG são somados em reaçõesquímicas
seqüenciais que apresentam um intermediário comum
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Reações com valores de ∆G 
próximos de ZERO podem ser 
facilmente revertidas pela 
mudança nas concentrações de 
produtos e de reagentes
Termodinâmica de algumas 
reações bioquímicas
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Reações químicas especiais: responsáveis pelo fluxo 
de energia nos organismos vivos
1. Transferência de grupos fosforil – HPO4- (ATP)
2. Transferência de elétrons – reações de óxido-redução
Moléculas de
alta energia
Moléculasde
baixaenergia
Moléculasde
baixaenergia
Moléculas de
alta energia
Transportadorde
energia
Transportador
de energia
Promovidas por
moléculas 
transportadoras de
energia
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Transferência de 
Grupos Fosforil e ATP
O ATP é um intermediário 
químico que une os 
processos liberadores de 
energia com os que a
consomem
Transportador universal de 
energia metabólica
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A variação de energia livre padrão para a hidrólise do 
ATP é grande e negativa
ATP4- + H2O → ADP3-+ Pi2-+ H+
ΔG = - 30,5kJ/mol
ATP - três grupos fosfato 
com carga (-) à Alta repulsão
Hidrólise de um fosfato alivia 
a repulsão eletrostática da 
molécula
Pi (HPO -) liberadoé4
estabilizado por ressonância o
que não ocorre quando está 
ligado na molécula deATP
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O ATP fornece 
energia por
transferência de
grupos fosfato e
não por simples 
hidrólise
Tendência das 
moléculas ficarem 
mais estáveis pela
perda de grupos 
fosfato
Como a energia das 
moléculas são 
transferidas?
representação
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∆G de hidrólise de ATP dentro de uma célula é de 12 kcal/mol
O que explica o alto potencial doador de fosforila do ATP???
ADP + Pi ∆G0’ = - 7,3 kcal/molATP + H2O
Glicerol 3-Fosfato + H2O Glicerol + Pi ∆G0’ = - 2,2 kcal/mol
Adenosina Trifosfato
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Oxidação de compostos Carbonados
€ Um ser humano típico (70 kg) tem aproximadamente 100 g de ATP
€ ATP tem um alto número de renovação – turnover number
- Em repouso: 40 kg de ATP em 24 horas (28 g/min)
- Em exercício vigoroso: 720 kg de ATP (500 g/min)
- Para corrida de 2 horas: 60 kg de ATP (42 g/min)
O Organismo está constantemente oxidando 
combustíveis para formar ATP
Quanto mais reduzido o Carbono maior a energia extraída
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Potencial doador de Fosforila
€ O ATP não é a única molécula na célula capaz de doar fosforilas
€ Existem moléculas com maior potencial doador de fosforila do que o ATP
São moléculas
formadas a partir 
da oxidação dos 
combustíveis
energéticos: 
Compostos
carbonados
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São capazes de doar Pi para 
o ADP
€ Fosforilação “ao 
nível do substrato”
€ Posição intermediária
permite que o ATP funcione 
como carreador de
fosforilas.
€ Funcionam como 
Tampões de fosforilas para 
o ATP
Potencial doador de Fosforila
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A quantidade de ATP 
disponível na célula 
muscular é suficiente para 
apenas 1 segundo de 
exercício extenuante.
Potencial doador de Fosforila
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Síntese de ATP
- Anaeróbica
(sem a participação do O2)
€ Pequena parte do ATP é obtido a partir da “fosforilação ao nível do substrato”
- Aeróbica
(participação do O2)
€ Maior parte é formada por uma BOMBA DE PRÓTONS movida por um 
gradiente de concentração
Membrana
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Extração de Energia 
dos alimentos
€ Realizada em três estágios
Estágio I: Degradação de
macromoléculas - digestão
Estágio II: Simplificação a
compostos comuns - Acetil-CoA
(maioria)
Estágio III: Oxidação final da Acetil-
CoA nas vias finais de extração de
Energia
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1) Existem carreadores de Elétrons para reações de Oxidantes (catabolismo)
€ Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD)
- Derivada da Niacina (vit. B3)
- Transporta íon Hidreto – H-
- Forma Oxidada = NAD+ / Forma reduzida = NADH
Os Carreadores: coenzimas
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Os Carreadores: coenzimas
€ Flavina Adenina Nucleotídeo
€ Derivada da Riboflavina (vit.B2)
€ Flavina Mononucleotídeo – FMN (em azul)
- Forma oxidada: FAD
- Forma reduzida: FADH2
Anel iso-aloxazina
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2) Existem carreadores de Elétrons para reações Redutoras (anabolismo)
€ Nicotinamida adenina dinucleotídeo Fosfato: NADPH
- Derivada da Niacina
- Transporta íon Hidreto – H-
- Forma Oxidada = NADP+ / Forma reduzida = NADPH
- Localizado preferencialmente no citoplasma
- O Pi é uma etiqueta e marca para biossíntese
- NADPH é formado na via das pentoses
= H ou PiR
Os Carreadores: coenzimas
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3) Existe um carreador ativado de fragmentos de 2 Carbonos
€ Coenzima A - CoA
- Desempenha papel central no metabolismo
- Transportaunidades de acilas
- No catabolismo: oxidação de glicose, ácidos graxos e AA
- No Anabolismo: biossíntese de ácidos graxos
- Grupo funcional: Sulfidrila
- Ligação Tioéster € hidrólise mostra ∆G0‘= -7,5 kcal/mol
- Reação lenta na ausência de catalisador
Os Carreadores: coenzimas
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Os Carreadores Ativados
• Número reduzido de carreadores unifica o Metabolismo
• Carreadores ativados universais
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1) Reações de Óxido redução (óxido-redutases)
- Envolve retirada (ou doação) de elétrons dos metabólitos
- Participação direta dos carreadores de elétrons: NAD+, NADP+ e FAD
Reações recorrentes do metabolismo
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2) Reações de Ligação (ligases)
- União de moléculas à custas da energia livre da clivagem de ATP
3) Reações de Isomerização (isomerases)
- Reações de rearranjo molecular € Prepara a molécula para reações subsequentes
Reações recorrentes do metabolismo
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4) Reações de transferência (transferases)
- Transfere o grupo fosforila do ATP para outra molécula
- Processo para ativação de substrato (aumento de energia livre)
Reações recorrentes do metabolismo
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5) Reações de hidrólise (hidrolases)
- A água quebra uma ligação € quebra de macromoléculas
6) Reações de formação ou quebra de ligações duplas (liases)
- Grupos funcionais podem ser adicionados a ligações duplas
- Grupos funcionais podem ser removidos formando ligações duplas
Reações recorrentes do metabolismo
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Controle do fluxo metabólico
1. Controle alostérico
regulação por retroalimentação
A B C D
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Controle do fluxo metabólico
2. Modificações covalentes
inter-conversão enzimática
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3. Ciclos de substrato
duas reações opostas e catalisadas por enzimas
diferentes
4. Controle Genético
síntese de proteínas em resposta às necessidades 
metabólicas (Efeito dos hormônios)
5. Status Energético
vias metabólicas controladas pela [ATP] e [ADP], bem como 
[NADH] e [NAD+]. O Balanço energético é tamponado!!!
[ATP ] + 12 [ADP ]
[ATP ] + [ADP ] + [AMP ]
Carga Energética =
Inibe vias Catabólicas
Estimula vias Catabólicas
Controle do fluxo metabólico
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4. Controle Genético
síntese de proteínas em resposta às necessidades 
metabólicas (Efeito dos hormônios)
5. Status Energético
vias metabólicas controladas pela [ATP] e [ADP], bem como 
[NADH] e [NAD+]. 
O Balanço energético é tamponado!!!
[ATP ]
[ADP ] + [AMP ]
Carga
Energética
Inibe vias
Catabólicas
Controle do fluxo metabólico
=
[NADH]
[NAD+]
Carga
Energética=
Ativa vias
Anabólicas
e
Ativa vias
Catabólicas
Inibe vias
Anabólicas
e
Inibe vias
Catabólicas
Ativa vias
Anabólicas
e
Ativa vias
Catabólicas
Inibe vias
Anabólicas
e
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E então???
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