03 Aula 2 Metabolismo

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01/03/2015
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Introdução ao 
Metabolismo
Prof. Ms. Caio Victor Coutinho de Oliveira
Objetivos
 Definir os tipos de rotas metabólicas
 Demonstrar as formas de Regulação do
metabolismo
 Relembrar tipos e propriedades de
enzimas
 Revisar aspectos do metabolismo
energético
Conceito de Metabolismo
Atividade celular altamente dirigida e
coordenada, que envolve sistemas 
multienzimáticos;
Soma de todas as transformações químicas 
que ocorrem na célula ou organismo.
Funções do Metabolismo
 Obter energia química do sol ou de nutrientes;
 Converter moléculas dos nutrientes e da célula
em precursores de macromoléculas;
 Polimerizar precursores em macromoléculas;
 Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo
com necessidade celular.
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Propriedades do 
Metabolismo
1) Vias Metabólicas (com reações muito
exergônicas) são irreversíveis;
2) Se dois metabólitos são inter-conversíveis, a rota
metabólica será diferente (vias anabólicas e
catabólicas devem ser diferentes);
3) Cada via metabólica terá sua primeira etapa
exergônica
Propriedades do 
Metabolismo
4) Todas as vias metabólicas são reguladas
5) Vias metabólicas possuem em compartimentos
celulares específicos
Catabolismo e Anabolismo
 Vias catabólicas convergem para poucos
produtos finais;
 Vias anabólicas divergem para a síntese
de muitas biomoléculas;
 Algumas vias servem tanto no catabolismo
como anabolismo (rotas anfibólicas)
Divisão do 
Metabolismo
Anabolismo
É a fase biossintética e consumidora de energia 
do metabolismo.
Catabolismo
É a fase degradativa e liberadora de energia do 
metabolismo.
Amido
Tri
glicerídeos
Proteínas
Aminoácidos
Glicose
Ácidos
Graxos
Acetil-CoA
Acetoacetil-
CoA
Glicose
Lipídeos
Proteínas
Aminoácidos
Glicídios
Ciclo de 
Krebs
Catabolismo é convergente, Anabolismo é divergente 
Convergências e Divergências no 
Metabolismo Celular
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Macromoléculas
Produtos
Pobres em 
Energia
Nutrientes
Ricos em 
Energia
ADP 
NAD
FAD
ATP
NADH
FADH2
Moléculas 
Precursoras
AnabolismoCatabolismo
Energia
Química
Catabolismo e 
Anabolismo
Ocorrem em 3 grandes 
níveis de complexidade
Polímeros
Monômeros
Intermediários
metabólicos
Tipos de Vias Metabólicas
S B C D P
Substrato 
Inicial
Intermediários Metabólicos Produto 
Final
B
S
C
D
P
E
Substrato 
Inicial
Intermediários
Metabólicos
Produto Final
Tipos de Vias Metabólicas
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Organização em vias 
metabólicas
 As vias consistem numa sequência de passos
catalisados por enzimas;
 Enzimas podem encontrar-se separadas ou
formar complexos multienzimáticos ou formar
sistemas associados a membranas.
BIO-QUIMICA
Enzimas Separadas
Sistema ligado
à membrana
Complexo multienzimático
BIO-QUIMICA
Professora Dra Rosi Bio-quimica.blogspot.com
S
C
D
R
Enzima 3
Enzima 2
Enzima 1
Enzima 6
Enzima 5
D
Q
Enzima 4
Síntese e degradação de
uma molécula não pode
ocorrer simultaneamente
numa mesma célula ou
tecido;
Para que as rotas sejam
controladas devem utilizar
enzimas distintas e
compartimentos celulares
diferentes.
Outra 
rota
metabólica
Compartimento A
Compartimento B
P
P
Regulação do Metabolismo
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S
C
D
P
R
Enzima 3
Enzima 2
Enzima 1
Enzima 6
Enzima 5
D
Q
Enzima 4
POutra 
rota
metabólica
Compartimento A Compartimento B
Enzimas Marcapasso:
Controlam a velocidade 
das reações bioquímicas 
de uma via metabólica, 
por terem sua atividade 
regulada por diversos 
fatores:
Modificação covalente; 
Efetores alostéricos;
Repressão gênica, etc. 
Regulação do Metabolismo
Enzima 
inativa
Enzima
ativa
Quinase
ATP
ADP
Pi
Fosfatase
P
Enzimas Regulatórias (Marcapasso)
Ativação 
por 
Fosforilação
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
Ativação por 
Efetores 
Alostéricos
Enzima 
inativa
Enzima
ativa
Enzima 
inativa
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
Enzimas Regulatórias (Marcapasso)
Ativação Gênica
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
DNA
DNA
Região intergênica Gene enzima
RNAm
Enzima
ativa
Ativador gênico
Transcrição
Tradução
Enzimas Regulatórias (Marcapasso)
A comunicação celular é fundamental para o 
controle do metabolismo, feita através de 
sinais químicos - moléculas sinalizadoras; 
Regulam a atividade das enzimas 
marcapasso. 
Moléculas Sinalizadoras Etapas da Sinalização
Resposta 
celular
1) Síntese e liberação da 
molécula sinalizadora 
pela célula sinalizadora.
2) Transporte da 
molécula sinalizadora 
até a célula alvo.
3) Detecção do sinal pela 
célula alvo através de um 
receptor específico.
4) Modificação do metabolismo, 
acionada pelo complexo sinal-receptor.
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Sinalização Endócrina
A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo 
distante dela. 
Célula-alvo
Célula (glândula) endócrina
Corrente sanguínea
Receptor
Tipos de Sinais Químicos Extracelulares
Sinalização Sináptica
Molécula sinalizadora (neurotransmissor) age na célula 
alvo próxima a ela.
Axônio
Fenda Sináptica
Neurônio pré-sináptico Célula pós-sináptica
Vesícula Sináptica
Receptor
Sinapse
Sinais Químicos Extracelulares
Sinalização Autócrina
Célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. 
Ex. fatores de crescimento
Sinais Químicos Extracelulares
Receptor
Meio
extracelular
Meio
extracelular
Receptor
Sinalização Parácrina
Agem em múltiplas células-alvo, próximas a ela. 
Ex: fatores de crescimento e neurotransmissores
Sinais Químicos Extracelulares
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula sinalizadora
Receptor
Receptor
Sinalização Contato-Dependente
Proteína ligada à membrana plasmática da célula interage 
com receptor da célula adjacente.
Ex: Fator de crescimento epidérmico 
Receptor
Proteína
Célula sinalizadora Célula-alvo
Sinais Químicos Extracelulares
 Glicólise - oxidação da glicose para obter ATP;
 Ciclo de Krebs - oxidação do acetil-CoA para
obter energia;
 Fosforilação oxidativa - síntese de ATP a partir da
energia liberada pelo transporte de elétrons na
cadeia respiratória;
 Via das pentoses-fosfato - síntese de pentoses e
obtenção de poder redutor para reações
anabólicas.
Vias Metabólicas
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 Ciclo da ureia - eliminação de NH4
+ sob
formas menos tóxicas;
 -oxidação dos ácidos graxos -
transformação de ácidos graxos em acetil-
CoA, para utilização no ciclo de Krebs;
 Gliconeogênese - síntese de glicose a partir
de moléculas não glicídicas
Vias Metabólicas
Glicólise
Início catabolismo de 
Carboidratos:
Metabolismo oxidativo
Componentes:
- Ciclo de Krebs 
- Transporte de elétrons
- Fosforilação oxidativo
Vias catabólicas 
convergem no 
ciclo de Krebs 
Metabolismo de 
lipídeos e esteróides
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Metabolismo de 
aminoácidos e proteínas
Fotossíntese
 O ATP é a ”moeda de troca” energética nas células;
 Organismos fototrópicos transformam energia
luminosa em energia química sob forma de ATP;
 Heterotróficos transformam alimentos em ATP;
 O ciclo do ATP transporta energia da fotossíntese ou
do catabolismo para os processos celulares que
necessitam de energia.
Ciclo do ATP ATP
1 Adenosina + 3 Fosfatos
Enzimas
 Classificação (União Internacional de
Bioquímica / IUPAC);
 E.C 01: Oxidorredutases;
 E.C 02: Transferases;
 E.C 03: Hidrolases;
 E.C 04: Liases;
 E.C 05: Isomerases;
 E.C 06: Ligases.
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 São enzimas que catalisam reações de
transferência de elétrons, ou seja: reações de
oxido-redução. São as Desidrogenases e as
Oxidases. Ex: LDH
Oxidorredutases
 As reações de oxidação e redução são
caracteristicamente acopladas (toda energia liberada por
uma reação é incorporada nos produtos de outra reação).
Agente redutor descreve a substância que doa ou perde
elétrons ao ser oxidada
 Agente oxidante (aceitador de elétrons) é a substância
que está sendo reduzida (ganhando elétrons)
Oxidorredutases
 Lactato Desidrogenase
Piruvato Lactato
LDH
NADH NAD
Oxidorredutases
 Catalase
G
a
rc
ía
-B
a
il
o
 e
t 
a
l.
, 
2
0
1
3
Oxidorredutases
Enzimas que catalisam reações de transferência de
grupamentos funcionais como grupos amina,
fosfato, acil, carboxil, etc. Como exemplo temos as
Quinases (kinases) e as Transaminases;
Transferases
 Glicoquinase
 Creatina Quinase
 Tirosina Quinase (via da insulina)
 Aspartato transaminase
Transferases
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IR
IRS 1 e IRS 2 
PI3q 
Akt
Fosforilação em tirosina
Fosforilação em serina
Via de Transmissão do 
Sinal da Insulina
 Catalisam reações de hidrólise de ligação
covalente. Ex: As peptidades;
Hidrolases
Catalisam a quebra de ligações covalentes e a
remoção de moléculas de água, amônia e gás
carbônico. As Dehidratases e as Descarboxilases
são bons exemplos.
Liases
 Catalisam reações de interconversão entre
isômeros ópticos ou geométricos. As
Epimerases são exemplos;
Isomerases
 Catalisam reações de formação e novas
moléculas a partir da ligação entre duas já
existentes, sempre às custas de energia
(ATP). São as Sintetases.
Ligases Ligases
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Aceleram as reações em magnitudes de milhões
de vezes (109);
Propriedades
 Atuam em concentrações muito baixas e condições
muito suaves de temperatura, pressão e pH;
 São extremamente específicas. Ex: metabolismo
GLI
 Possuem todas as demais propriedades das
proteínas;
 São proteínas globulares, conjugadas e de
multisubunidade em sua maioria.
 O corpo necessita de um suprimento contínuo de
energia química para realizar suas muitas e complexas
funções
 As transformações de energia do corpo dependem
basicamente de:
1) Reações de óxido-redução
2)Reações químicas que conservem e liberem
energia existente no ATP
Metabolismo Energético
 As reações de oxidação e redução são
caracteristicamente acopladas (toda energia
liberada por uma reação é incorporada nos
produtos de outra reação).
Agente redutor descreve a substância que doa ou 
perde elétrons ao ser oxidada
Agente oxidante (aceitador de elétrons) é a 
substância que está sendo reduzida (ganhando 
elétrons)
Metabolismo Energético
A energia contida nos alimentos não é
transferida diretamente para as células para a
realização do trabalho mecânico
Toda a energia 
consumida é orientada 
para a formação de ATP
Metabolismo Energético
ATP- Trifosfato de Adensosina 
A energia contida nessa célula aciona todos os 
processos celulares que necessitam de energia
 Diz-se que o ATP contém ligações de alta energia
 Estas ligações são eficientes na conservação de
energia
Metabolismo Energético
Uma molécula de ATP consiste na adenosina 
(uma molécula de adenina) unida a uma 
molécula de ribose combinada a 3 grupos 
fosfato-inorgânicos (Pi)
Adenina
Ribose
Fosfato
Metabolismo Energético
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Metabolismo Energético Nutrientes que 
fornecem energia
Carboidratos
Gorduras
Proteínas
Glicose
Ácidos Graxos + 
Glicerol
Aminoácidos
Digestão
 Absorvidos e transportados para músculos, fígado e
gordura
 Utilizados ​​para produção de ATP ou armazenados
 O Ácido pirúvico é o primeiro produto da glicólise;
 Inicia o ciclo de Krebs, na mitocôndria.
 O NADH e o FADH2 são aceptores de prótons;
 Todo H+ que é liberado na reação é captado pelo
NAD+ e FAD+;
Coenzimas celulares
NAD
Composto orgânico, forma ativa da coenzima B3;
Encontrado nas células de todos os seres vivos;
Transportador de elétrons nas reações
metabólicas de oxi-redução;
Importante papel na produção de energia para a
célula.
Nicotinamida adenina Dinucleotídeo
FAD
 Composto orgânico, forma ativa da coenzima
B2;
 Capazes de aceitar reversivelmente 2 átomos de
H+, formando FADH2;
 Estão ligadas fortemente a flavoenzimas que
catalisam a oxidação ou redução de um
substrato.
Flavina Adenina Dinucleotídeo
Cadeia Respiratória
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 O NAD+ e FAD+ recolhem elétrons libertados no
catabolismo;
 Catabolismo é oxidativo – substratos perdem H+;
 Anabolismo é redutivo - o NADPH e FADH
fornecem elétrons para os processos anabólicos.
Reações de oxirredução
no Metabolismo