AULA_01b_Como a célula sabe o que fazer_2011 Bioquímica

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Lógica celular
Universidade Federal do Pará
Centro de Ciências Biológicas
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
A
B
C
D
E
F
G
e1
e2
e3
e4
e5
e6
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
Glicogênio
Glicose 
ATP
1
OH
OH
OH
OH
2
3
4
5
6
HO
Glicose-6-Fosfato
O
Ribose-5-fosfato
1
2
4
O
O
3
5
OH
OH
OH
NADPH
+
Acetil-CoA
Ácidos graxos
HO
Colesterol
Corpos Cetônicos
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
E1
E2
E3
E4
E5
E6
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
A
B
E1
E2
C
E3
D
Existe uma competição entre as enzimas E2 e E3 pelo substrato B
Quem “ganha” essa competição?
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
A
B
E1
E2
C
E3
D
K1
pK1
K2
pK2
K3
pK3
0,1mol
0,05mol
0,5mol
0,35mol
Parâmetros químicos que avaliam a velocidade de uma reação enzimática
K =	[P]
	[S]
pKa = log [S]
	 [P]
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
A
B
E1
E2
C
E3
D
0,1mol
0,05mol
0,5mol
0,35mol
Parâmetros químicos que avaliam a velocidade de uma reação enzimática
K =	[P]
	[S]
pKa = log [S]
	 [P]
K1=	0,5
pK1=	0,301
K2= 	10,0
pK2=	-1,0
K3=	7
pK3=	-0,845
Quem “ganha” essa competição?
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
1.	Como a célula “sabe” qual via seguir no metabolismo celular?
As enzimas MAIS RÁPIDAS determinam a via principal
As células têm no produto principal aquele que traz mais
VANTAGENS
Introdução
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Glicogênio
Glicose 
ATP
1
OH
OH
OH
OH
2
3
4
5
6
HO
Glicose-6-Fosfato
O
Ribose-5-fosfato
1
2
4
O
O
3
5
OH
OH
OH
NADPH
+
Acetil-CoA
Ácidos graxos
HO
Colesterol
Corpos Cetônicos
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
E1
E2
E3
E4
E5
E6
2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
1 cal
1ml H2O
1oC
1 Kcal
1000ml H2O
1oC
Algumas considerações termodinâmicas...
Introdução
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2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
2.500Kcal
1oC
2500 litros
1Kcal
1oC
1 litro
60kg  36 litros de água
2.500Kcal
100oC
25 litros
Introdução
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2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
415 kcal
843 kcal
168 kcal
465 kcal
1891 kcal
Introdução
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Aumento de 10x = dano celular
Aumento de 2x = dano celular
Aumento de 5x = dano celular
Aumento de 100x = dano celular
2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
Resposta: aquela que causa menos dano celular
A
B
C
D
E
F
G
e1
e2
e3
e4
e5
e6
Introdução
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Glicogênio
Glicose 
ATP
1
OH
OH
OH
OH
2
3
4
5
6
HO
Glicose-6-Fosfato
O
Ribose-5-fosfato
1
2
4
O
O
3
5
OH
OH
OH
NADPH
+
Acetil-CoA
Ácidos graxos
HO
Colesterol
Corpos Cetônicos
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
E1
E2
E3
E4
E5
E6
2.	Como a célula “sabe” o momento certo de desviar a via metabólica?
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Enzima alostérica
Substrato
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Complexo enzima-substrato
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Complexo enzima-produto
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Novo substrato
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Ligação em sítio alostérico
(alos = outro; estereo = lugar)
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
INIBIÇÃO ALOSTÉRICA (inibição pelo produto  feedback)
Acúmulo do substrato
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
Enzima inativa
Hormônio 1
Hormônio 2
Enzima ativa
REGULAÇÃO HORMONAL
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO HORMONAL
Hormônio
Introdução
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3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO HORMONAL
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO HORMONAL
Introdução
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
3.	Como a célula estimula (acelera) ou inibe (desacelera) enzimas?
Resposta: Dois mecanismos principais
REGULAÇÃO HORMONAL
Enzima ativa ou inativa
Introdução
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RESUMO
O produto principal do metabolismo
celular é aquele cuja via metabólica possui as enzimas mais RÁPIDAS.
A via principal confere mais VANTAGENS para a fisiologia celular, porém em excesso causa lesão celular.
A célula desvia da via principal para aquela que possui mais tolerância ACELERANDO ou INIBINDO as enzimas.
A regulação enzimática é feita por ENZIMAS ALOSTÉRICAS ou por REGULAÇÃO HORMONAL.
Alguns metabólitos celulares podem ser excretados e exercer FUNÇÃO METABÓLICA em outras células.
Introdução
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