AULA 5, 6 e 7. Introdução ao metabolismo, Coenzimas,Respiração Celular, Glicólise, DP, CK, CTE e FO

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O METABOLISMO
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DEFINIÇÃO:
É o conjunto de reações químicas que ocorre nos seres vivos.
CLASSIFICAÇÃO:
Estas reações podem ser classificadas como Catabolismo e Anabolismo.
O CATABOLISMO são as reações onde os nutrientes, ricos em energia, sofrem oxidações sucessivas (remoção de elétrons) e estes elétrons são transferidos para coenzimas permitindo, indiretamente, a formação de uma molécula energética denominada ATP (utilizado para uma série de funções celulares). Os produtos que sobram desta oxidação são pobres em energia.
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Já o ANABOLISMO utiliza a energia do ATP para que moléculas precursoras, mais simples, possam formar moléculas maiores e mais complexas armazenando esta energia nas suas ligações químicas.
METABOLISMO = ANABOLISMO + CATABOLISMO
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VITAMINAS E SUAS FUNÇÕES
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TIPOS
LIPOSSOLÚVEIS
absorvidas quando há presença de lipídeos (gordura), bile e suco pancreático. 
Após a absorção no intestino, estas são armazenadas, principalmente, no tecido adiposo. 
São elas: A, D, E e K
HIDROSSOLÚVEIS
são absorvidas também no intestino e transportadas para os tecidos para serem utilizadas. 
O organismo utiliza o necessário, sendo que os excessos são eliminados na urina.  
São elas: C e Complexo B
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COMO AS VITAMINAS DO COMPLEXO B PARTICIPAM DO METABOLISMO...........
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COENZIMAS
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COENZIMAS SÃO MOLÉCULAS TRANSPORTADORAS DE GRUPOS OU RADICAIS DENTRO DO METABOLISMO CELULAR.
SÃO COMPOSTAS, POR VITAMINAS DO COMPLEXO B ESSENCIAIS PARA A OCORRÊNCIA DAS REAÇÕES INTRACELULARES DOS SERES VIVOS EM GERAL.
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ADENINA
(BASE NITROGENADA)
RIBOSE
(PENTOSE)
FOSFATO (GRUPO INORGÂNICO)
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REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO
Os processos de oxidação e redução são sempre simultâneos. 
A molécula que sofre oxidação, perde seus elétrons para outro que sofre redução. 
A molécula que sofre redução recebe os elétrons de quem oxidou. 
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 A Niacina dá origem á nicotinamida.
A deficiência de niacina causa Pelagra que caracteriza-se pelos 3 Ds: 
 Dermatite 
 Diarréia 		
 Demência 
Se não tratada leva à morte.
O NAD E O NADP SÃO DERIVADOS DA NIACINA (VITAMINA B3 OU ÁCIDO NICOTÍNICO)
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Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD)
 É UMA COENZIMA QUE PARTICIPA DE REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO 
 FAD
FADH2
Forma oxidada
(sem e- e H+)
Forma reduzida
(com e- e H+)
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A deficiência é rara e ocorre em alcoólatras
 Os sintomas da deficiência de riboflavina incluem:
 1. Dermatite escamosa (especialmente em torno das dobras nasolabiais e escrotais)
 2. Queilite (fissuras nos cantos da boca)
 3. Glossite ( língua com aspecto liso e avermelhado)
O FAD É DERIVADO DA RIBOFLAVINA OU VITAMINA B2 
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FRITZ ALBERT LIPMANN
1899-1986
Prêmio Nobel de Medicina 1953
Dividiu o prêmio com KREBS
Descobriu a CoA e sua importância no metabolismo intermediário
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COENZIMAS SÃO MOLÉCULAS TRANSPORTADORAS DE GRUPOS OU RADICAIS DENTRO DO METABOLISMO CELULAR.
SÃO COMPOSTAS, POR VITAMINAS DO COMPLEXO B ESSENCIAIS PARA A OCORRÊNCIA DAS REAÇÕES INTRACELULARES DOS SERES VIVOS EM GERAL.
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CONCEITO DE ROTAS OU VIAS METABÓLICAS
São as reações químicas que ocorrem a partir de de uma ou mais moléculas iniciais (SUBSTRATOS) e chegam a um PRODUTO FINAL. Este produto final poderá ser substrato para uma nova via metabólica.
As moléculas intermediárias que são formadas durante o processo são chamados de INTERMEDIÁRIOS METABÓLICOS.
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 LUZ DO SISTEMA DIGESTÓRIO
EVENTOS INTRACELULARES
CITOPLASMA
MITOCÔNDRIA
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RESPIRAÇÃO CELULAR
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A respiração celular é um processo metabólico realizado continuamente por todos os seres vivos (exceto os vírus) para obtenção de energia que os mantenha vivos. Algumas espécies de bactérias não necessitam do oxigênio para a respiração celular, executando um processo conhecido como respiração anaeróbica.
Já a grande maioria dos seres vivos (todos os animais, vegetais, muitas espécies de fungos e bactérias) realizam a respiração aeróbica, ou seja, necessitam do oxigênio para que ocorra a reação de respiração celular.
 
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No citossol, a glicose é oxidada a piruvato e este, na mitocôndria, é oxidado a CO2. 
Os produtos da oxidação da glicose estão destacados em rosa. 
Os (H+ + e–) são recebidos por coenzimas; da oxidação destas coenzimas por oxigênio resulta a síntese da maior parte do ATP obtido pela oxidação da glicose.
ESQUEMA DA OXIDAÇÃO COMPLETA DA GLICOSE
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GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA
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GLICÓLISE É UM PROCESSO CATABÓLICO EM QUE A GLICOSE É PARCIALMENTE OXIDADA PRODUZINDO 2 MOLÉCULAS DE PIRUVATO, 2 NADH E RENDIMENTO DE 2 ATP, SEM O USO DE GÁS OXIGÊNIO.
 OCORRE NO CITOSOL DE TODAS AS CÉLULAS.
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ETAPAS FUNDAMENTAIS DA GLICÓLISE
Etapas:
I – ativação – Dupla fosforilação da glicólise
II – Formação de 2 trioses fosforiladas
III – Oxidação e nova fosforilação por Pi
IV – Transferência dos grupos fosfato para o ADP formando 4 ATP e 2 Piruvatos
 O símbolo P representa o grupo PO3 , C6 indica hexose e C3, triose. Pi – fosfato inorgânico (HPO4 a pH 7,4).
(a partir de 2 ATPs)
(a partir fosfatos dissolvidos no citoplasma)
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GLICÓLISE É UM PROCESSO CATABÓLICO EM QUE A GLICOSE É PARCIALMENTE OXIDADA PRODUZINDO 2 MOLÉCULAS DE PIRUVATO, 2 NADH E RENDIMENTO DE 2 ATP, SEM O USO DE GÁS OXIGÊNIO.
OCORRE NO CITOSOL DE TODAS AS CÉLULAS.
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MITOCÔNDRIA
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ESTRUTURA DA MITOCÔNDRIA
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Função: 
1. Respiração celular - fenômeno bioquímico pelo qual as células retiram a energia cumulada nas substâncias orgânicas. 
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DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO
 E 
CICLO DE KREBS 
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CADA PIRUVATO, VINDO DA GLICÓLISE, ENTRA NA MATRIZ MITOCONDRIAL, É DESCARBOXILADO (PERDE CO2) E SIMULTANEAMENTE OXIDADO FORMANDO 1 NADH E 1 ACETIL-CoA AINDA COM ENERGIA ARMAZENADA.
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O CICLO DE KREBS OU CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO OU CICLO DO ÁCIDO TRICARBOXÍLICO, QUE TAMBÉM OCORRE NA MATRIZ MITOCONDRIAL, CORRESPONDE A UMA SÉRIE DE REAÇÕES NAS QUAIS 1 ACETIL CoA É TOTALMENTE OXIDADO PARA 2 CO2.
CADA VOLTA DO CICLO PERMITE A FORMAÇÃO DE 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2, 1 ATP(GTP) DIRETO. 
HANS ADOLF KREBS
1900-1981
Prêmio Nobel de Medicina 1953
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CICLO DE KREBS
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O CICLO DE KREBS, QUE TAMBÉM OCORRE NA MATRIZ MITOCONDRIAL, CORRESPONDE A UMA SÉRIE DE REAÇÕES NAS QUAIS 1 ACETIL CoA É TOTALMENTE OXIDADO PARA 2 CO2.
CADA VOLTA DO CICLO PERMITE A FORMAÇÃO DE 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2, 1 ATP DIRETO. 
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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS 
OU 
CADEIA RESPIRATÓRIA
E 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
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A CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS OU CADEIA RESPIRATÓRIA OCORRE NAS CRISTAS OU MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA, ONDE SE ENCONTRAM TRANSPORTADORES PROTÉICOS E OUTROS COMPOSTOS, ORGANIZADOS EM COMPLEXOS, COM DIFERENTES GRAUS DE AFINIDADE PELOS OS ELÉTRONS. 
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AS MOLÉCULAS DE NADH E DE FADH2, FORMADAS ANTERIORMENTE (GLICÓLISE, DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO E CICLO DE KREBS), TRANSFEREM OS ELÉTRONS QUE TRANSPORTAM PARA OS COMPLEXOS DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS. 
AO LONGO DA CADEIA RESPIRATÓRIA OCORRE LIBERTAÇÃO GRADUAL DE ENERGIA, À MEDIDA QUE OS ELÉTRONS PASSAM DE UM TRANSPORTADOR PARA OUTRO. 
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ESTA ENERGIA LIBERTADA VAI SER UTILIZADA NA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (SÍNTESE DE MOLÉCULAS DE ATP, A PARTIR DE ADP+Pi) DISSIPANDO-SE TAMBÉM, SOB A FORMA DE CALOR. 
NO FINAL DA CADEIA TRANSPORTADORA, OS ELÉTRONS SÃO TRANSFERIDOS PARA UM ACEPTADOR FINAL – O GÁS OXIGÊNIO - QUE CAPTA DOIS PRÓTONS H+, FORMANDO-SE UMA MOLÉCULA DE ÁGUA. É RESPONSÁVEL PELA MAIOR PARTE DE ATP DA CÉLULA.
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CADA MOLÉCULA DE NADH QUE DESCARREGA PERMITE A SÍNTESE DE TRÊS MOLÉCULAS DE ATP, ENQUANTO QUE A MOLÉCULA DE FADH2 APENAS PERMITE A SÍNTESE DE DUAS MOLÉCULAS DE ATP. 
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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS OU CADEIA RESPIRATÓRIA
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A CADEIA RESPIRATÓRIA DA MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA TRANSPORTA OS ELÉTRONS DESDE O NADH E O FADH2 ATÉ O O2, E SIMULTANEAMENTE BOMBEIA PROTONS H+ (NOS COMPLEXOS PROTÉICOS I, III E IV) DA MATRIZ MITOCONDRIAL PARA O ESPAÇO INTERMEMBRANAR.
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A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA PARA TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS (1961)
  
SEGUNDO MITCHELL, AS CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA SÃO UM BOMBEAMENTO DE PRÓTONS PELA CADEIA RESPIRATÓRIA, CRIANDO UM FLUXO DA MATRIZ PARA A MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA IMPERMEÁVEL A PRÓTONS E ÍNTEGRA. 
PETER DENNIS MITCHELL
1920-1992
Nobel de Química 1978
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A partir desta situação, Mitchell prevê os seguintes eventos na membrana mitocondrial interna: 
a Cadeia Respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o espaço intermembranar; 
a membrana mitocondrial interna, por ser impermeável a prótons, impede o retorno destes à matriz; cria-se um GRADIENTE DUPLO - de pH (H+) e eletrostático (CARGAS) - através da membrana mitocondrial interna, que gera uma situação de alta instabilidade e, por consequência, uma força que atrai os prótons de volta. 
Esta força, chamada força próton-motriz, dirige o refluxo de prótons à matriz mitocondrial através dos canais de prótons da enzima ATPase; a passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese do ATP
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NADH
FADH2
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA SÃO PROCESSOS ACOPLADOS (DEPENDENTES)
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ESPAÇO INTERMEMBRANAR
MATRIZ DA MITOCÔNDRIA
A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (COMPLEXO V)
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Citoplasma
Mitocôndria
Mitocôndria
RESUMO:
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EQUAÇÃO GERAL DA RESPIRAÇÃO AERÓBICA
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38Pi
 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
(produtos finais)
(reagentes)
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CIANETO
CO 
AZIDA
ROTENONA - PESTICIDA
AMITAL
MERCURIAIS
BARBITÚRICOS (DEMEROL)
ANTIMICINA (ANTIBIÓTICO)
DESACOPLADORES:
2,4 DNP
DICUMAROL (ANTICOAGULANTE)
PCCP (DERIVADO DE HIDRAZONA) - COMBUSTÍVEL
* TERMOGENINA*
OLIGOMICINA
INIBIDORES E DESACOPLADORES DE CTE E FO
MATRIZ MITOCONDRIAL
ESPAÇO INTERMEMBRANAR
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