Resumo Bioquímica

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Bioquimica Quando nutrientes orgânicos (carboidratos, gorduras, proteínas) sofrem degradação até serem convertidas enzimaticamente em produtos finais mais simples e menores denomina-se CATABOLISMO ou via de degradação. Essa via tem por finalidade produzir energia, na forma de ATP, e equivalentes reduzidos (NADH, NADPH e FADH2). Quando partimos de moléculas menores para formarmos moléculas maiores e mais complexas denomina-se ANABOLISMO ou via biossintética. Ciclo fútil o uso das mesma enzimas para essas vias. 
GLICONEOGENESE: ocorre 90% no fígado e 10% no córtex renal. Durante o jejum prolongado, os rins tornam-se importantes órgãos produtores de glicose, contribuindo, com 40% da produção total de glicose. Parte ocorre no citosol e parte na mitocôndria. 
 O lactato: proveniente do ciclo de Cori (fígado e musculo) ou produzido por tecidos que só fazem glicólise anaeróbica. Papel da glicose-6-fosfatase é catalisar o G6P em glicose e fosfato, atua no fígado e rim, não em músculos. Reguladores da glicólise e da gliconeogênese: Hexoquinase I-IV (hexoquinase IV é regulada por frutose-6-P, acontece no citosol), PFK-1, Síntese de frutose-2,6- bifosfato e sua regulação e Piruvato quinase. O glucagon estimula a fosforilação, com isso ativa a 
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gliconeogênese. O grupamento fosfato é transferido para a enzima bifuncional e, PFK-2 fica inativa e a FBPase-2 ativa, que por sua vez estimula a gliconeogênese e inibe a glicólise. Por outro lado, a insulina estimula a desfosforilação. Com isso, a remoção do fosfato da enzima ativa PFK-2 e inativa a FBPase-2, estimulando a glicólise. Acetil-CoA ativa a piruvato carboxilase, uma vez que os ácidos graxos estão sendo utilizados na produção de energia. A digestão de carboidratos: é rápida e é catalisada por enzimas denominadas GLICOSÍDEOS – HIDROLASE (glicosidases) que hidrolisam as ligações glicosídicas. As enzimas necessárias para a degradação da maioria dos carboidratos da dieta são principalmente endoglicosidases, que hidrolisam oligossacarídeos em seus componentes redutores. A degradação dos carboidratos tem início na boca, com a ação da enzima amilase salivar. Os hormônios secretina e colecistocinina são liberados no sangue, a partir do intestino, sinalizando ao pâncreas que secrete bicarbonato e amilase pancreática para a degradação total do amido. Por fim, o intestino contém dissacaridases que se encarregam de fazer a degradação, são quebrados pela maltase e isomaltase. Sacarose: quebrada no intestino delgado pela Sacarase. Lactose: quebrada no intestino delgado pela Lactase. SGLUT1: transporta glicose e galactose para o enterócito. No sangue a Glut2 que transporta. Glut5 especifico da frutose. GLut3 coloca a glicose no cérebro. Glut4 depende da insulina para colocar a glicose dentro das células musculares e adiposas. 
 Descarboxilação oxidativa do piruvato a acetil- CoA, o principal combustível do ciclo do ácido cítrico. GLICOLISE: a glicose é degradada por uma série de reações enzimáticas, que tem por finalidade a formação de duas moléculas de três carbonos, o piruvato, 4 ATP, 2 NADH e 2 H2O. Ocorre no citosol e é composta por duas fases: FASE PREPARATÓRIA: Passo 1: a glicose é convertida em glicose 6-fosfato pela Hexoquinase (I à III) ou Glicoquinase (Hexoquinase IV) no fígado, consumindo ATP. Passo limitante da glicólise, reação irreversível. 
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Passo 2: Glicose 6-fosfato sofre a ação reversível da Fosfoglicose isomerase, formando frutose 6-fosfato. Uma aldose é transformada em cetose. Passo 3: outro passo limitante com o consumo de mais uma molécula de ATP. Frutose 6-fosfato é convertida em frutose 1,6-bifosfato pela Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1). Passo 4: a frutose 1,6-bifosfato é clivada pela Aldolase , formando duas moléculas de três carbonos: gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona-fostato. Passo 5: somente o gliceraldeído 3-fosfato pode seguir na via glicolítica, por isso a enzima Triose fosfato isomerase converte diidroxiacetona-fosfato em gliceraldeído 3-fosfato. FASE DE PAGAMENTO: Essa também é chamada de fase oxidativa. Serão produzidas 4 moléculas de ATP, no balanceamento com as duas consumidas na fase anterior, ao final restam apenas 2 ATP. Passo 6: o gliceraldeído 3-fosfato sofre ação da Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase para formar 1,3- bifosfoglicerato. Passo 7: às custas de ADP, 1,3-bifosfoglicerato é convertido em 3-fosfoglicerato por meio da Fosfoglicerato cinase. Produção de 2 ATP. Passo 8: nesta reação ocorre uma mutação, a troca de posição do grupamento fosfato. 3- fosfoglicerato se transforma em 2-fosfoglicerato, pela Fosfoglicerato mutase. Passo 9: 2-fosfoglicerato é convertido em fosfoenolpiruvato por meio de uma desidratação catalisada pela enzima Enolase. Passo 10: ocorre a produção de mais duas moléculas de ATP. Fosfoenolpiruvato é convertido em piruvato pela Piruvato quinase, reação irreversível da glicólise. Em condições aeróbicas o piruvato é convertido em acetil-CoA, que será precursor do Ciclo de Krebs. O seu destino anaeróbico é a fermentação homoláctica e a fermentação alcoólica. Na formação do lactato, a enzima encarregada dessa reação é a Lactato desidrogenase. A importância do piruvato ser convertido em lactato é para que o NADH seja reoxidado para ser utilizado novamente no passo 6 da fase de pagamento, onde gliceraldeído 3-fosfato formará 1,3-bifosfoglicerato. Para formar etanol, o piruvato deverá primeiro ser convertido em acetaldeído pela Piruvato descarboxilase, que sofrerá a perda de um CO2. Assim, o acetaldeído será convertido em etanol, com a reoxidação do NADH, pela ação da Álcool desidrogenase. Essa reação ocorre apenas em LEVEDURAS. CADEIA RESPIRÁTORIA: Mitocôndria:LOCAL: MEMBRANA INTERNA: Transportadores respiratórios de elétrons (I – IV); ADP – ATP translocase; ATP sintase; Outros transportadores. Uma série de transportadores de elétrons que atuam sequencialmente, os elétrons passam por cada complexo, sendo atraídos pelo O2 para formar H2O. Na fosforilação oxidativa ocorrem 3 tipos de transferência: Transferência direta de elétrons (ex. redução de Fe+3 a Fe+2) 
Transferência de um átomo de hidrogênio (H+ + e-) 
Transferência de um íon hidreto (:H-), que possui 2 elétrons Tipos de moléculas transportadoras de elétrons: UBIQUINONA: Coenzima Q -> A ubiquinona pode aceitar um elétron para se tornar um radical semiquinona (QH) ou dois elétrons pra formar ubiquinol(Q.H2). A ubiquinona esta dentro da bicamada lipídica da membrana mitocondrial interna e pode movimentar equivalentes redutores entre outros carregadores de elétrons menos móveis na membrana, ela carrega tanto elétrons como prótons. 
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Citocromos: íon Ferro presente no grupo heme é o responsável pela capacidade de transferência de elétrons destas proteínas, alternado seu estado de oxidação de Fe+2 e Fe+3. O grupo heme varia de citocromo para citocromo conforme seus grupos substituintes. Também diferem quanto aos ligantes axiais do íon ferro. Em proteínas ferro-enxofre o ferro não está presente no heme, mas encontra-se em associação com átomos de enxofre inorgânico, ou com átomos de enxofre dos resíduos de Cys na proteína ou com ambos. 
Proteínas ferro-enxofre 
 O complexo I catalisa dois processos: transferência exergônica para a ubiquinona de um íon hidreto do NADH e de um próton da matriz e a transferência endergônica de quatro prótons para o espaço intermembrana. A co enzima é riboflavina, a vitamina B2.  Complexo II também chamado de succinato desidrogenase. A enzima succinato desidrogenase faz parte do complexo, ela está presente no Ciclo de Krebs. Elétrons são transferidos do succinato ao FAD, aos centros Fe-S e depois para a ubiquinona (Q). Outrasdesidrogenases: acil-CoA desidrogenase da β-oxidação transfere os elétrons para a enzima transferidora de elétrons (ETF) que tem o FAD como grupo prostético e depois para a ETF: ubiquinona oxidoredutase e finalmente para a ubiquinona.  Complexo citocromo bc1 ou ubiquinona: citocromo c oxido redutase (complexo III) Constituído de dois citocromos b (b562 e b566), por um centro Fe-S e pelo citocromo C1. Os elétrons da coenzima Q são transferidos para o complexo III e os prótons são transferidos para o espaço intermembrana.  Complexo IV: transfere elétrons para o oxigênio.Também é chamado de citocromo c oxidase. É responsável pela doação elétrons para a molécula de oxigênio, que se liga aos prótons do meio gerando H2O. 95% de todo oxigênio consumido é utilizado nesta operação e são produzidos cerca de 300 ml de água, chamada de água metabólica (humanos). Animais que hibernam e animais que passam longos períodos sem ingerir água (camelos) utilizam à água metabólica. OS INIBIDORES: Complexo I: Amital e Rotenona. Complexo II: Malonato. Complexo III: Antimicina. Complexo IV: Azida de sódio, Cianeto e Monóxido de carbono (CO). Complexo V: Oligomicina.Os inibidores irão impedir a passagem dos elétrons para os demais complexos, fazendo assim, com que a célula não produza água nem ATP. LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO: transportam os equivalentes redutores, NADH citosólico para o interior da mitocôndria. Esta lançadeira atua nas mitocôndrias do fígado, rins e coração. O malato produzido no espaço entre membranas entra na matriz mitocondrial através do transportador malato-α-cetoglutarato. O NAD+ sofre a ação da enzima malato desidrogenase formando NADH. Este NADH transfere elétrons para a cadeia respiratória. O oxaloacetato (OAO) formado não pode passar através da membrana para voltar ao espaço entre membranas, então é transformado em aspartato. O aspartato é transportado para fora da matriz mitocondrial por meio de outro transportador, o glutamato-aspartato e, é transaminado com o α-cetoglutarato para formar OAO e glutamato. LANÇADEIRA GLICEROL 3- FOSFATO: os e- do NADH são transferidos a dihidroxicetona-fosfato a fim de gerar glicerol-3-fosfato e NAD+ (enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase citosólica). O glicerol 3-P doa e- para o FAD gerando FADH2 (enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase mitocondrial) o qual transfere os e- para a ubiquinona. O músculo esquelético e o cérebro utilizam à lançadeira glicerol 3-fosfato. 
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REGULAÇÃO COORDENADA: regulação da velocidade de oxidação das coenzimas exercida pela concentração de ADP chama-se controle respiratório. As vias que dependem da reciclagem das coenzimas oxidadas pela cadeia de transporte de elétrons (por exemplo, o ciclo de Krebs) dependem da razão ATP/ADP. O próprio ADP participa das regulações das enzimas alostéricas. Sistema de transporte mitocondrial 
 As vias de oxidação aeróbias que resultam na transferência de elétrons para o O2 são responsáveis pela vasta maioria do ATP sintetizado no catabolismo. Regulação A fosforilação oxidativa é regulada pelas necessidades da célula por energia: 1- concentração intracelular de ADP 
2- quociente de ação das massas – [ATP] / [ADP] [Pi] 
3- [ATP] / [ADP] [Pi]: ALTO → é o nível normal 
4- [ATP] / [ADP] [Pi]: BAIXO → quando há consumo de energia. 
TECIDO ADIPOSO MARROM: ocorre principalmente em animais que hibernam e recém-nascidos. Há principalmente queima de AG. A termogenina presente no adiposo marrom serve como um desacoplador, separando a fosforilação oxidativa (síntese de ATP) da cadeia respiratória, no qual a oxidação de combustíveis em vez de produzir ATP serve para gerar CALOR. O excesso de calor produz hipertermia, podendo levar até a morte. OBS: Os desacopladores ligam H+ e por serem moléculas lipossolúveis passam facilmente pela membrana interna, desfazendo o gradiente de H+. Ex: 2,4-dinitrofenol 
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Quando a molécula de O2 não é reduzida totalmente a H2O, pode formar intermediários reativos de O2 (radicais livres), tóxicos para as células. Por isso, o organismo dispõe de sistemas antioxidantes. A RESPIRAÇÃO CELULAR pode ser dividida em 3 fases:  Produção do Acetil-CoA: As moléculas dos combustíveis orgânicos (glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos) são oxidados para liberar fragmentos de 2 átomos de carbono, na forma de acetil da acetil coenzima A (acetil-CoA). A produção de acetil-CoA depende de um complexo enzimático que contém 3 enzimas piruvato desidrogenase E1, diidrolipoil transacetilase E2 e diidrolipoil desidrogenase E3. E mais 5 grupos de coenzimas são requeridas pelo complexo da piruvato-desidrogenase sendo elas FAD, NADH, CoA-SH, lipoato e TPP.  Oxidação do Acetil-CoA: Os grupos acetil (do acetil-CoA) são introduzidos no Ciclo do ácido cítrico, o qual os oxida enzimaticamente até CO2. A energia liberada pela oxidação é conservada nos transportadores de elétrons reduzidos, NADH e FADH2. O ciclo do ácido cítrico é uma via catabólica central quase universal, na qual compostos derivados da quebra de carboidratos, gorduras e proteínas são oxidados até CO2.  Transferência de elétrons e fosforilação oxidativa: Os transportadores de elétrons reduzidos, NADH e FADH2, são oxidados, desfazendo-se de prótons (H+) e elétrons. Os elétrons são conduzidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de elétrons até o O2, formando H2O. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO: O Ciclo do Ácido Cítrico, ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou o famoso Ciclo de Krebs, tem como ponto principal para seu acontecimento a conversão dos equivalentes reduzidos em energia na cadeia respiratória: PASSO 1: A enzima citrato sintase catalisa a condensação do Acetil-CoA (2C) com o oxaloacetato (4C) para formar citrato (6C). Liberação de CoA (reciclada). PASSO 2: A enzima aconitase catalisa a transformação do citrato em isocitrato, por meio da formação intermediária do cis-aconitato. PASSO 3: A enzima isocitrato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa (perda de um CO2) do isocitrato (6C) para formar α-cetoglutarato (5C) e CO2. O NAD+ ou NADP+ são os receptores de elétrons. Existem 2 formas diferentes da enzima, sendo que uma emprega o NAD+ e outra o NADP+ como receptor de elétrons. PASSO 4: O complexo enzimático da α-cetoglutarato desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato (5C) formando succinil-CoA (4C) e CO2. O NAD+ recebe de elétrons e o CoA recebe o succinil. A energia da oxidação é conservada por meio da ligação tioéster. PASSO 5: A succinil-CoA sintetase catalisa a hidrólise da ligação tioéster entre o succinil e o CoA, liberando succinato e CoA. A energia liberada é utilizada para a síntese de ATP ou GTP. O GTP formado pode entregar o grupo fosfato para um ADP, para forma ATP. PASSO 6: A succinato desidrogenase catalisa a oxidação do succinato a fumarato, formando FADH2. Essa enzima está associada à MEMBRANA INTERNA. Os elétrons da reação de oxidação passam por meio do FAD e dos centros de Ferro-enxofre antes de entrar na cadeia transportadora de elétrons. PASSO 7: A fumarase catalisa a hidratação (H2O) do fumarato a malato. Os elétrons da reação de oxidação passam por meio do FAD e dos centros de Ferro-enxofre antes de entrar na cadeia transportadora de elétrons. PASSO 8:A enzima malato desidrogenase catalisa a oxidação do malato em oxaloacetato. O equilíbrio dessa reação está deslocado para a síntese de malato. O oxaloacetato, 
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entretanto, é mantido em níveis baixos por ação da citrato sintase, que utiliza o oxaloacetato para formar citrato (passo 1), fato que permite a reação no sentido de formação de oxaloacetato. AMINOACIDO: degradação das proteínas - o suco gástrico atua como um agente desnaturante, desenrolando as proteínas globulares (desnaturação) e, tornando suas ligações peptídicasinternas mais acessíveis à ação das enzimas hidrolíticas. O pepsinogênio é convertido em pepsina e rompe as ligações peptídicas onde tem aminoácido aromático. Ao entrar no intestino delgado, os polipeptídios produzidos no estômago pela pepsina, são clivados por um grupo de proteases do pâncreas, resultando em oligopeptídios e aminoácidos. Após total degradação em aminoácidos, no intestino, os aminoácidos serão absorvidos e liberados pela veia porta para irem ao fígado par serem metabolizados ou liberados na circulação. Um aminoácido entrega seu NH3 ao -cetoglutarato para gerar outro aminoácido (glutamato) e o seu -cetoácido. O glutamato funciona como doador de grupos amino para vias biossintéticas, ou para vias de excreção, que levam a eliminação de grupos nitrogenados não utilizados. Este - cetoácido derivado do aminoácido pode então ser degradado. As enzimas que catalisam estas reações são denominadas aminotransferases ou transaminases. O piridoxal fosfato, ou PLP, atua como coenzima destas aminotransferases. A desaminação oxidativa resulta na liberação do grupo amino como amônia livre. Estas reações ocorrem principalmente no fígado e rim pela glutamato desidrogenase que emprega NAD+ ou NADP+ como cofator. Para que haja a síntese de aminoácidos as coenzimas piridoxal fosfato, S-adenosilmetionina e tetrahidrofolato devem estar presentes. A glutamina forma-se a partir de ácido glutâmico pela ação da glutamina-sintetase. Alanina no musculo ação da alanina aminotransferase. Os aminoácidos não-esssenciais incluem alanina, aspartato, glutamato, glutamina, asparagina, prolina, cisteína, serina, glicina e tirosina. A Fosfocreatina é sintetizada a partir da creatina e ATP pela creatina quinase (enzima que catalisa reação reversível) e é utilizada como combustível imediato para contração muscular intensa (ATP). A adrenalina e noradrenalina são sintetizadas na medula adrenal e atuam como reguladoras do metabolismo de carboidratos e lipídeos. Valina, Isoleucina e Leucina: esses aminoácidos são principalmente degradados nos músculos. Uma deficiência hereditária do complexo da desidrogenase dos α- cetoácidos de cadeia ramificada resulta no acúmulo dos substratos α- cetoácidos ramificados na urina. CICLO DA UREIA: O Ciclo da ureia ocorre parcialmente no interior da mitocôndria dos hepatócitos e outra parte no citosol. Seus principais precursores são glutamato e aspartato. A carbamoil fosfato sintetase I é uma enzima essencial para o desenvolvimento do ciclo. O carbamoil Fosfato se condensa com a ornitina formando o primeiro composto do Ciclo a sair da mitocôndria, a citrulina, por meio da enzima Ornitina transcarbamoilase. No citosol é formado um intermediário que depois, juntamente com o aspartato, forma o argininossuccinato, por meio da enzima Argininossuccinato sintetase. Com a formação dessa molécula, o fumarato é retirado dando origem a arginina, pela Argininossuccinase. Então, a arginina sofre uma hidratação liberando a ureia e reiniciando o ciclo com a ornitina. A enzima responsável por essa última reação é a Arginase. Numa escala de tempo menor, o ajuste do fluxo através do ciclo da ureia envolve a regulação alostérica de pelo menos uma enzima. A primeira enzima na via, a carbamoil fosfato sintetase I, que é ativada alostericamente por N-acetilglutamato, sintetizado a partir de acetil-CoA e glutamato pela N-acetilglutamato sintetase. 
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A degradação dos ácidos nucléicos se dá no duodeno por ação de ribonucleases e desoxirribonucleases pancreáticas produzindo oligonucleotídeos. Após, estes são hidrolisados por fosfodiesterases pancreáticas até formar os 3’e 5’-mononucleotídeos.