Metabolismo e Sinalização Celular

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Introdução ao Metabolismo
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Mapa Metabólico
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Conceito de Metabolismo
É uma atividade celular altamente dirigida e coordenada, na qual cooperam diversos sistemas multienzimáticos
(Albert Lehninger)
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Funções do Metabolismo
 Obter energia química do sol ou de nutrientes do ambiente;
 Converter as moléculas dos nutrientes e da própria célula em precursores das macromoléculas;
 Polimerizar os precursores em macromoléculas;
 Sintetizar e degradar as biomoléculas de acordo com a necessidade celular.
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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.
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Macromoléculas
Produtos
Pobres em 
Energia
Nutrientes
Ricos em 
Energia
Moléculas
Carreadoras
Moléculas
Carreadoras
Ativadas
Moléculas 
Precursoras
Anabolismo
Catabolismo
Energia
Química
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Algumas moléculas carreadoras ativadas amplamente utilizadas no metabolismo
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A comunicação celular é fundamental para o controle do metabolismo, sendo feita através de sinais químicos (moléculas sinalizadoras). Estes sinais irão regular a atividade das enzimas marcapasso (sua atividade é regulada por diversos fatores como modificação covalente, efetores alostéricos repressão gênica, etc)
Sinalização química
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Moléculas sinalizadoras:
Ação hormonal e neurotransmissão
A interferência sobre a velocidade das reações do metabolismo depende do hormônio ou neurotransmissor e do tecido considerados e é também exercida em dois diferentes níveis:
(i) indução ou repressão da síntese de determinadas enzimas e
(ii) modificação covalente de enzimas suceptíveis e controle alostérico
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Mecanismos de Transdução de Sinal
São os processos pelos quais um sinal extracelular altera eventos intracelulares que participam em respostas bioquímicas e fisiológicas 
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Etapas da Sinalização
Resposta 
celular
(1) Síntese e (2) liberação da molécula sinalizadora pela célula sinalizadora
(3) Transporte da molécula sinalizadora até a célula alvo
(4) Detecção do sinal pela célula alvo através de um receptor específico
(5) Modificação do metabolismo, da função ou do desenvolvimento celular acionada pelo complexo sinal-receptor
(6) Remoção do sinal – término da
 resposta celular
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Propriedades dos Sistemas de Transdução de Sinal
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Propriedades dos Sistemas de Transdução de Sinal
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Transdução de Sinal por
 Receptores Intracelulares
Ação hormonal
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Transdução de Sinal por Receptores Intracelulares
Os receptores ativados ligam-se em uma região específica do DNA, denominada elemento de resposta ao hormônio, promovendo a transcrição gênica e síntese de proteínas enzimáticas 
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Transdução de sinal por receptores localizados na superfície celular
Receptores acoplados a canais iônicos;
Receptores envolvendo moléculas mensageiras secundárias
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O sinal químico liga-se a um local específico do receptor, promovendo a abertura de um canal iônico, com afinidade para determinados íons 
Ligação da molécula sinalizadora 
Ligação da molécula sinalizadora 
Transdução de Sinal por Receptores Acoplados a Canais Iônicos
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Exemplos de receptores ionotrópicos
Receptor glutamatérgico tipo NMDA
Receptor GABA
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Componentes do Sistema
 Receptor: ao qual se ligam os sinais químicos. 
 Proteína G: são moléculas triméricas (GaGbGg) 			ligantes de GTP e GDP. Estão inativas quando ligadas ao 	GDP e, ativas quando ligadas ao GTP. Possuem atividade 	GTPásica.
 Proteína efetora: enzimas ativadas ou inibidas pela proteína G, que sintetizam o segundo mensageiro celular.	
 Segundo mensageiro
 Proteínas quinases ativadas pelo segundo mensageiro.
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
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O Hormônio ou neurotransmissor está desligado do receptor. A proteína Gs e a adenilato ciclase estão inativas
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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Receptor
ativado
A ligação do sinal químico ao receptor muda a conformação espacial do receptor
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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O receptor liga-se à proteína Gs
Receptor
ativado
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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A ligação do receptor à proteína Gs, promove uma mudança conformacional na subunidade Gsa. O GDP é trocado por um GTP. A subunidade Gsa ativada se dissocia da Gg e Gb
Receptor
ativado
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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A Gsa liga-se à adenilato ciclase, ativando a síntese do segundo mensageiro AMPc, a partir da hidrólise do ATP
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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Ação da adenilato ciclase
Síntese de AMPc
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O hormônio ou neurotransmissor se dissocia do receptor, cessando o sinal químico. O GTP é hidrolisado à GDP e Pi. O GDP promove a dissociação da Gsa da adenilato ciclase. O complexo inativo Gsabg forma-se novamente
Síntese de AMPc
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O AMPc como Segundo Mensageiro
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Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
 O AMPc como Segundo Mensageiro
 A Proteína Gi (inibitória) 
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Síntese do IP3 e DAG
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O IP3/DAG e Cálcio como Segundos Mensageiros
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A subunidade Gqa estimula a enzima fosfolipase C (PLC), que degrada o fosfolipídio de membrana denominado PIP2
PLC
Ga
Receptor
Síntese de IP3 e DAG
Proteína Gq
a
b
g
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A PLC degrada o PIP2 em diacilglicerol (DAG) e inositol trifosfato (IP3)
Síntese de IP3 e DAG
Receptor
a
b
g
Proteína Gq
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PIP2
IP3
DAG
Formação de DAG e IP3 a partir da ação da PLC sobre o PIP2
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O IP3/DAG e Cálcio como Segundos Mensageiros
o
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O IP3 abre os canais de cálcio do retículo endoplasmático. O cálcio ativa a proteína quinase C (PKC) 
Retículo 
endoplasmático
IP3
Ação do IP3
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O cálcio e o DAG ativam a PKC. Esta fosforila diversas proteínas citoplasmáticas.
Proteína
fosforilada
Ação do DAG e do Cálcio
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O cálcio intracelular pode ligar-se à proteína calmodulina, formando o complexo cálcio-calmodulina
Transdução de Sinal por Segundos Mensageiros
O IP3/DAG e Cálcio como Segundos Mensageiros
Proteínas Ativadas por Cálcio
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