INTRODUÇÃO AO METABOLISMO

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INTRODUÇÃO AO
METABOLISMO 
CELULAR
Profa Ana Carolina Azevedo
Mestre em Ciências (UNIFESP)
Reações Químicas nas Células
 Células - máquinas químicas – enzimas –
catalizam reações específicas.
 Células vivas – divide em 2 grupos –
depende do tipo de energia que elas obtém 
de seu meio ambiente
 Células fotossintéticas – utilizam energia 
solar como fonte principal de energia
 Energia é absorvida por um pigmento –
clorofila – transformada em energia química
 Células heterotróficas – utilizam energia 
das moléculas orgânicas ricas em energia, 
altamente reduzidas (glicose) as quais 
obtém do meio ambiente.
 Maioria das células animais - heterotróficas
 Células heterotróficas – glicose é oxidada a 
CO2 e H2O
 Neste processo parte da energia livre da 
molécula de glicose é conservada e 
empregada para promover vários tipos de 
trabalhos celular.
 Energia obtida do meio – ENERGIA 
QUÍMICA – ATP
 ATP – adenosina-trifosfato
 ATP – transportador principal de energia 
química das células de todas as espécies 
conhecidas.
 ATP – transforma em ADP – quando 
transfere energia para outras moléculas.
 Transferência de energia – perde seu grupo 
fosfato terminal e torna-se adenosina-
difosfato (ADP).
 ATP – rico em energia
 ADP – pobre em energia
Vias metabólicas e de transferência 
energética
 Metabolismo – soma total de todas as 
reações enzimáticas que ocorrem nas 
células.
METABOLISMO
1 - OBTER ENERGIA QUÍMICA DE
MOLÉCULAS COMBUSTÍVEIS OU DA LUZ 
SOLAR.
2 - CONVERTER AS MOLÉCULAS DOS NUTRIENTES
EM MOLÉCULAS CARACTERÍSTICAS DA PRÓPRIA
CÉLULA, INCLUINDO PRECURSORES MACROMO-
LECULARES
3 – REUNIR TAIS MONÔMEROS PRIMÁRIOS EM
PROTEÍNAS, ÁCIDOS NUCLÉICOS, LIPÍDIOS
E OUTROS COMPONENTES CELULARES.
4 – FORMAR E DEGRADAR AS BIOMOLÉCULAS
REQUERIDAS NAS FUNÇÕES ESPECÍFICAS
DAS CÉLULAS. 
 As células podem se dividir em dois 
grande grupos
Forma química do
carbono que elas
requerem do meio
Natureza de sua
fonte de energia
Fontes de carbono e de energia Fontes de carbono e de energia 
para a vida celularpara a vida celular
CCéélulas autotrlulas autotróóficasficas
 Alimentam por si mesma 
 Podem utilizar CO2 como única fonte de 
carbono
 Através do CO2 construir esqueletos 
carbônicos de todas as suas biomoléculas 
orgânicas
 Células auto-suficientes
Células heterotróficas
 Recebem alimentos de outras
 Não podem utilizar o CO2 e precisam obter o 
carbono do seu ambiente, em uma forma 
reduzida – glicose
 Requerem carbono de uma forma mais 
difícil
 Só podem subsistir com os produtos
formados por outras células
 Todo processo de obtenção, 
armazenamento e utilização de energia, e a 
transformação de precursores obtidos do 
meio - efetuado através de uma série de 
reações químicas e constitui o metabolismo
Os mamíferos não produzem proteínas a partir de 
carboidratos ou lipídios.
Alimentos – carboidratos, lipídios e proteínas 
macronutrientes.
Processo digestivo – macronutrientes são degradados
 Carboidratos .................Glicose
 Lipídios ......................Ácidos Graxos
 Proteínas ..............Aminoácidos
Catabolismo e Anabolismo
METABOLISMO
CATABOLISMO ANABOLISMO
São processos metabólicos que implicam 
na construção de moléculas a partir 
de outras. A síntese protéica, a síntese de 
ácidos graxos e a síntese de hormônios são
exemplos de reações anabólicas.
ANABOLISMO
CATABOLISMO
São processos metabólicos que implicam 
na “quebra” de substâncias 
complexas em substâncias mais simples. 
A “quebra” das proteínas do tecido 
muscular para obter energia é um exemplo 
de catabolismo.
De uma forma bem simples podemos 
afirmar então, que o anabolismo é a 
Construção e o catabolismo é a destruição.
CATABOLISMO
 Fase degradativa do metabolismo
 Moléculas de nutrientes relativamente grande 
(carboidratos, lipídios e proteínas) – degradadas 
produzindo moléculas menores como ácido lático, ácido 
acético, CO2, amônia ou uréia. 
Vias Catabólicas e Anabólicas
 Existem na célula vias anabólicas e 
catabólicas correspondentes, muito 
parecidas entre si, mas com as etapas 
enzimáticas com o sentido da reação 
trocado. 
 Rotas catabólicas e anabólicas –
independentes.
Regulação Enzimática 
Os pontos de regulação das vias 
metabólicas são sempre pontos onde a 
enzima que cataliza a reação em um 
sentido é diferente da enzima que cataliza
a reação no outro sentido, a fim de se 
permitir uma regulação eficiente. 
Respiração Celular - Etapas
GLICÓLISE
CICLO DE KREBS
CADEIA RESPIRATÓRIA
GLICÓLISE
 A glicose se transforma em 2 moléculas de 
ácido pirúvico.
 ocorre no hialoplasma.
CICLO DE KREBS
 Cada molécula de ácido pirúvico penetra na 
mitocôndria e se transforma em ácido acético 
com perda de CO2.
 ácido acético inicia um ciclo complicado de 
reações – ciclo de krebs.
 ciclo de krebs – ocorre na matriz mitocondrial.
Cadeia Respiratória
 Hidrogênio liberado nas etapas combina-
se com o oxigênio do meio - formando 
água e liberando energia.
 energia – refazer os ATP
 ocorre nas cristas mitocondriais.
NAD E FAD
 Transportadores de hidrogênio.
 Aceptores intermediários de hidrogênio –
retiram hidrogênio da glicose e das 
substâncias derivadas e os cedem para o 
oxigênio.
 Processo de respiração – duas substâncias 
transportadoras – NAD e o FAD
 NAD – nicotinamida adenina dinucleotídeo.
 NAD – existe sob duas formas
 NAD+ – forma não carregada de hidrogênio
 NADH2 – forma carregada de hidrogênios
FAD – flavina adenina dinucleotídeo
 FAD - forma não carregada de hidrogênio
 FADH2 – forma carregada de hidrogênio
 NAD e FAD não são consumidos – as 
mesmas moléculas de NAD ou FAD poderão 
efetuar milhares de transportes entre o 
substrato e o hidrogênio.
Metabolismo de carboidratos -
Glicólise
 As enzimas de todas as etapas da glicólise
estão no hialoplasma 
 Processo – são gastas 2 moléculas de ATP 
para ativar a glicose
 São reconstituídas 4 delas – lucro de 2 ATP 
para a célula.
 Ocorre por duas vezes remoção de 
hidrogênio pelo NAD.
Metabolismo de carboidratos - Glicólise
Etapas da Glicólise
 1a etapa 1a etapa ––
fosforilafosforilaççãoão da da 
glucoseglucose
 em glucose-6-fosfato 
em presença de ATP e 
da enzima 
hexoquinase
 2a etapa 2a etapa ––
IsomerizaIsomerizaçção da ão da 
glucoseglucose
 Glicose-6-fosfato é
isomerizada em 
frutose-6-fosfato pela 
enzima glucose-fosfato
isomerase
 3a etapa3a etapa –
fosforilafosforilaççãoão da da 
frutosefrutose--66--fosfatofosfato
 assiste-se a uma 
segunda reação de 
fosforilação, em que é
protagonista a frutose-6-
fosfato, com intervenção 
do enzima 
fosfofrutoquinase

 4a etapa4a etapa - Ruptura da frutose 1,6 difosfato em duas Ruptura da frutose 1,6 difosfato em duas 
trioses trioses ––
 Enzima aldolase – fosfogliceraldeído e 
fosfodihidroxiacetona
 5a etapa5a etapa – oxidaoxidaçção do ão do gliceraldegliceraldeíídodo 3 fosfato3 fosfato
 Esta etapa encerra a única oxidação que ocorre 
durante a glicólise. Realiza em presença de fosfato 
inorgânico e é catalisada por uma desidrogenase que 
tem a NAD+ como cofactor. Durante a etapa, a energia 
libertada pela oxidação é transferida para a formação 
de uma nova ligação fosfato, rica em energia.


 6a etapa6a etapa – hidrhidróólise do lise do áácido cido difosfoglicdifosfoglicééricorico
 Durante esta etapa, a energia libertada pela hidrólise é
transferida para a síntese de ATP a partir de ADP e de 
fosfato inorgânico.
GLICÓLISE
Todas as células oxidam glicose a 
piruvatopara obter ENERGIA
Piruvato pode ser oxidado
a CO2 aumentando muito a produção 
de ATP
Glicólise (glicose  piruvato)
Nos vegetais superiores e nos animais a glicose tem três 
destinos principais: 
 pode ser armazenada (como polissacarídeo ou 
sacarose), 
 ser oxidada a compostos de 3 átomos de carbono 
(piruvato)  glicólise, 
 ser oxidada a pentoses, através da via das pentoses 
fosfato
 Glicólise: uma molécula de glicose é degradada em 
uma série de reações catalisadas por enzimas para 
liberar duas moléculas de piruvato. 
 Parte da energia é armazenada na forma de ATP. 
 Em certos tecidos e tipos celulares de mamíferos 
(eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma) a 
glicose, através da glicólise, é a principal ou mesmo 
a única fonte metabólica. 
 Os microorganismos anaeróbicos derivam sua 
energia da glicólise, e alguns vegetais adaptados 
para crescerem em áreas inundadas.
 Destino do piruvato: O destino do produto, o 
piruvato vai depender do tipo de célula e das 
circunstâncias metabólicas. 3 destinos possíveis:
1 - Nos organismos aeróbicos, ou tecidos aeróbicos 
o piruvato é oxidado, com perda do seu grupo 
carboxila como CO2, para liberar o grupo acetila da 
acetil-CoA, a qual é então totalmente oxidada a 
CO2 pelo ciclo do ácido cítrico. 
Os elétrons originados dessas oxidações são 
passados para o O2 através de uma cadeia 
transportadores na mitocôndria, formando H2O. A 
energia liberada nas reações de transferência de 
elétrons permite a síntese de ATP nas mitocôndrias.
2. Nos tecidos anaeróbicos, (como o tecido muscular 
esquelético, nos microorganismos que realizam a 
fermentação lática) o piruvato é transformado a lactato
pela via da fermentação do ácido lático.
 3. Em alguns tecidos vegetais, certos 
invertebrados, protistas e microorganismos 
como a levedura da fabricação da cerveja, o 
piruvato é convertido anaerobicamente em 
etanol e CO2, um processo chamado de 
fermentação alcoólica, fermentação do 
etanol, ou fermentação do álcool.
Equação global:
• Glicose + 2NAD+ + 2 ADP + 2Pi     2Pir + 2NADH + 2H+ + 
2ATP + 2H2O
Processo de Fermentação
 Glicose não é totalmente desmontada – parte 
da energia quimica armazenada na glicose 
permanece nos compostos orgânicos –
produtos finais de fermentação.
 fermentação láctica e alcoólica 
Fermentação Alcoólica
 Tecidos de vegetais superiores, por fungos 
(leveduras) e por algumas espécies de 
bactérias.
 Ex: Saccharomyces cerevisiae – levedo de 
cerveja

PÃO
Amido – álcool e CO2
Recarregamento dos ATP nas células do fermento
Fermentação Láctica
 bactérias, protozoários, fungos e tecidos animais em 
geral.
 Ex: Azedamento do leite – bactérias são do gênero 
lactobacillus – produzem ácido láctico no final.
Diferenças da regulação do metabolismo no 
músculo e no figado
No músculo: a finalidade da glicólise é a 
produção de ATP, e a velocidade dela 
aumenta quando o músculo demanda mais 
ATP por contrair-se ou mais vigorosamente 
ou mais freqüentemente.
 No fígado: mantém um nível constante de 
glicose no sangue, produzindo e exportando 
glicose quando os tecidos precisam dela, e 
importando e armazenando a glicose quando 
é fornecida em excesso pelos alimentos 
ingeridos na dieta.
O lactato produzido nos músculos pela glicólise é transportado pelo 
sangue até o fígado. No fígado, a gliconeogênese converte o lactato 
novamente em glicose, a qual pode ser transportada de volta aos 
músculos pelo sangue. Assim a glicose pode ser estocada como 
glicogênio até que este seja degradado pela glicogenólise.
Vias afluentes da glicólise: 
 1. Glicogênio e amido: enzimas 
fosforilase do glicogênio e amilase, são 
degradados até glicose.
 2. Outros açúcares: Outras hexoses 
podem sofrer glicólise, após suas 
respectivas conversões para um derivado 
fosforilado (exs: monossacarídeos: 
frutose, galactose, manose, etc; 
dissacarídeos: maltose, lactose, 
sacarose, trealose, etc.).
 Gliconeogênese: muitos organismos podem 
sintetizar a glicose a partir de precursores 
simples como o piruvato e o lactato. 
 Nos mamíferos este processo, chamado 
gliconeogênese, ocorre no fígado e o seu papel 
é fornecer glicose para ser exportada para 
outros tecidos, quando as outras fontes da 
glicose estão exauridas.