Introdução ao Metabolismo Bioquímica

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Introdução ao Metabolismo
Bioquímica
Viviane Moura
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Conceito:
Atividade celular altamente dirigida e coordenada, que envolve sistemas multienzimáticos;
Integração de todas as transformações químicas que ocorrem na célula ou organismo.
Processo geral por meio do qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizarem suas funções.
Obter energia química do sol ou de nutrientes;
Converter moléculas dos nutrientes em moléculas com características próprias de cada célula(precursores de macromoléculas);
Polimerizar precursores em macromoléculas;
Sintetizar e degradar biomoléculas para funções especializadas (lipídeos de membrana, mensageiros intracelulares, pigmentos)
Funções
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Os organismos vivos só podem sobreviver devido a um gasto contínuo de energia.
As necessidades nutricionais de um organismo refletem as fontes de energia livre metabólica de que ele dispõe
Organismos Autotróficos – podem sintetizar todos os seus constituintes celulares a partir de H2O, CO2, NH3 e H2S.
Organismos Heterotróficos – obtêm energia livre por meio da oxidação de compostos orgânicos (carboidratos, lipídeos e proteínas) e dependem de organismos autotróficos para obterem tais compostos.
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MUITOS ORGANISMOS AUTOTRÓFICOS SÃO FOTOSSINTÉTICOS E OBTEM A ENERGIA DA LUZ SOLAR
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VIAS METABÓLICAS
As vias consistem numa seqüência de passos catalisados por enzimas;
Enzimas podem se encontrarem separadas ou formar complexos multienzimáticos ou formar sistemas associados a membranas.
S
B
C
D
P
Substrato 
Inicial
Intermediários Metabólicos
Produto 
Final
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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; 
Ciclo da uréia - 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 menores, para utilização no cérebro.
Vias Metabólicas
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Divisão
Anabolismo
É a fase biossintética e consumidora de energia do metabolismo.
Catabolismo
É a fase degradativa e liberadora de energia do metabolismo.
Hidrolise de moléculas complexas em blocos estruturais
Conversão em intermediários simples
Oxidação do AcetilCoA
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O ATP “moeda de troca” energética nas células;
Ciclo do ATP
COMO O ATP FORNECE ENERGIA?
Hidrolise: estabilização
Tranferencia de parte de sua estrutura para outras moléculas deixando-as com maior energia livre e permitindo que este libere esta energia livre armazenada em reações subseqüentes.
1- Síntese das macromoléculas
2- Transporte ativo (cérebro e rins gastam 2/3 do ATP produzido neste fim!)
3- Contração muscular
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As enzimas catalisam reações biológicas onde os nutrientes são oxidados liberam elétrons que são transferidos para co-fatores (grupos ligados a enzima)
Cofatores: NAD+, FAD+, NADP+ e FMN
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Eugene Kennedy and Albert Lehninger (1948): complexos respiratórios e enzimas do Ciclo de Krebs e Oxidacão dos Acidos Graxos.
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COMPLEXO I: NADH-coenzima Q redutase
Contém cerca de 25 cadeias popipeptidicas
 
 
O fluxo de dois eletrons pelo complexo I leva ao bombeamento de 4 H+ para for a da mitocondria.
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COMPLEXO II – denominado Succinato Coenzima Q oxidorredutase Contém 4 subunidades
O complexo II e o elo fisico entre o ciclo de Krebs e a cadeia respiratoria. Ele transfere eletrons para a ubiquinona
O complexo II não bombeia protons para o espaço entre membranas.
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COMPLEXO III –Coenzima Q- citocromo c oxidorredutase
Contem 10 subunidades
O fluxo de dois eletrons pelo complexo III leva ao bombeamento de 4 H+ para fora da mitocondria.
O complexo III contem os citocromos b, c1 e c. 
Cada citocromo contem um grupo heme.
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Complexo IV – Citocromo c oxidase, 
Contém cerca de 13 subunidades
O complexo IV contem os citocromos a e a3 
O fluxo de dois eletrons pelo complexo IV leva ao bombeamento de 2 H+ para fora da mitocondria.
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ATP SINTASE
Peter Mitchel, 1961 –formulou a hipotese quimiosmotica, na qual a oxidacao e fosforilacao estao acopladas por um gradiente de protons.
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Síntese de ATP: a teoria quimioosmótica
A transferencia de elétrons ao longo da cadeia respiratória é acompanhada pelo bombeamento de prótons para o espaço intermembrana gerando um gradiente de concentração (a matriz se torna alcalina) e de elétrico (acumulo de carga positiva fora): força próton-motora
Os prótons bombeados para fora da membrana interna da mitocôndria, VOLTAM para dentro da mitocôndria através de um canal representado pela ATP sintase Ao voltar para a matriz, ocorre liberação de energia que é utilizada pela ATP sintase para a síntese de ATP
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