Introdução a Metabolismo

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INTRODUINTRODUÇÇÃO AO METABOLISMOÃO AO METABOLISMO
INTRODUÇÃO AO METABOLISMO
Atividade celular onde sistemas multienzimáticos cooperam 
para realizar 4 funções básicas:
• obter energia química – solar ou de nutrientes
• converter os nutrientes em macromoléculas celulares: 
aminoácidos, monossacarídeos, ácidos nucléicos e ácidos 
graxos (ou isopreno).
• polimerizar monômeros em macromoléculas: proteínas, 
ácidos nucléicos, lipídios e polissacarídeos. 
• degradar biomoléculas para liberação de energia necessária 
para realização das funções celulares especializadas
METABOLISMO
SÃO AS REAÇÕES QUÍMICAS DAS BIOMOLÉCULAS
Catabolismo:
Anabolismo:
Oxidação: é a perda de elétrons; a substância que perde elétrons é chamada de 
agente redutor.
Redução: é o ganho de elétrons; a substância que ganha elétrons é chamada de 
agente oxidante.
ESTRUTURA DO NAD
Nicotinamida Adenina Dinucleotídio
NAD+ (oxidada)
NAD+ + 2H → NADH + H+
NADH (reduzida)
FAD (oxidada) FADH2 (reduzido)
ESTRUTURA DO FAD
Flavina Adenina Dinucleotídio
• O metabolismo envolve inúmeras reações, geralmente catalisadas por enzimas, as 
quais podem atuar isoladamente ou em conjunto, formando sistemas multi-
enzimáticos .
• Via metabólica: Uma via metabólica é uma série de reações químicas 
seqüenciais catalisadas por enzimas.
• As vias metabólicas centrais – metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas -
são similares em todas as formas de vida. Isso comprova a evidência de que todos 
os seres vivos são oriundos de um ancestral comum.
• Nas vias metabólicas as enzimas podem estar:
- separadas.
- em complexos multi-enzimáticos.
- em sistemas ligado à membrana.
Organização das Vias Metabólicas
Linear
(produto das reações são 
os substratos das reações 
subseqüentes)
Cíclica
(os intermediários são reciclados)
Espiral
(algumas enzimas são 
utilizadas repetidamente)
Complexo multienzimático
Enzimas
isoladas
Complexo ligado
à membrana
GLICGLICÓÓLISELISE
ATP
ATP
Esquema simplificado da 
molécula de ATP
Forma espacial da molécula de 
ATP
Hidrólise do ATP e de outros Compostos com
Ligações Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do fosfoenolpiruvato (PEP)
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do 1,3-bifosfoglicerato
Hidrólise de outros Compostos com Ligações
Químicas de Alto Conteúdo Energético
Hidrólise do acetil-CoA
ACETIL-CoA
•• METABOLISMO DOS METABOLISMO DOS 
CARBOIDRATOS:CARBOIDRATOS:
•• CATABOLISMOCATABOLISMO
•• GLICGLICÓÓLISELISE
Glicose
• Glicose: principal combustível da 
maioria dos organismos e ocupa uma 
posição central no metabolismo.
• É a única fonte de energia para 
algumas células e tecidos, como 
hemáceas e tecido nervoso, podendo 
ser o único substrato que esses 
tecidos são capazes de oxidar.
• Na dieta humana e animal a glicose é
proveniente da hidrólise de 
dissacarídeos e polissacarídeos:
– AMIDO: glicose � α-amilase e 
amiglicosidade
– SACAROSE: glicose + frutose �
sacarase
– LACTOSE (do leite): galactose + glicose 
� lactase
– CELULOSE: glicose � celulase
Fórmula:
C6H12O6
Três tipos de transformações 
químicas são particularmente
importantes:
Produção de 2 NADH 
+ 2 H+
Produção de 4 ATP
Formação de 2 
Piruvatos
FASE
PREPARATÓRIA
(Gasto de 2 ATP)
FASE DE
PAGAMENTO
Local da glicólise: Citoplasma
Glicólise - Primeira Fase
Fase Preparatória
Clivagem de uma hexose em duas tioses
Passo 1
• Fosforilação da glicose no carbono 6 para liberar GLICOSE-6-
FOSFATO- “ativação” da glicose
• Consumo de 1 ATP: doador de fosfato 
• Enzima Hexoquinase
• Cofator: Mg2+
Passo 2
• Conversão da glicose-6-fosfato em FRUTOSE-6-FOSFATO
• Catalisada pela fosfohexose isomerase – catalisa a isomerização 
reversível de uma aldose em uma cetose
• Enzima altamente específica e requer Mg2+ (cofator) para ser ativa.
Passo 3
• Segunda reação de ativação da glicose 
• Fosforilação da Frutose-6-fosfato em FRUTOSE-1,6-BIFOSFATO
• Consumo de outro ATP – doador do grupo fosfato
• Catalisada pela enzima – Fosfofrutoquinase-1
• Também necessita do Mg2+ como cofator
Passo 4
• Clivagem da Frutose-1,6-bifosfato liberando duas trioses:
Gliceraldeído-3-fosfato – uma aldose
Diidroxiacetona fosfato- uma cetose
• Catalisada pela enzima: Aldolase (frutose-1,6-bifosfato aldolase)
Passo 5
• Conversão da Diidroxiacetona fosfato em GLICERALDEÍDO-3-
FOSFATO (Gli-3-P)
• Apenas o Gli-3-P pode ser degradado nos passos subseqüentes da 
glicólise. 
• Catalisada pela enzima: Triose fosfato isomerase
Glicólise - Segunda Fase
Fase de Pagamento
Passo 6
• Gliceraldeído-3-P é oxidado (desidrogenado) e fosforilado formando 1,3-
Bifosfoglicerato
• O fosfato inorgânico (Pi) é utilizado como doador de fosfato e não o ATP
• NADH é gerado nesta reação 
• Catalisada pela enzima: Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase
• Coenzima Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) derivada da vitamina 
B3 ou Nicotinamida.
Passo 7
• Transferência do fosfato do 1,3-BPG para o ADP
• SÍNTESE DE ATP a partir de um fosfato de alta energia 
• Fosforilação a nível de substrato 
• Catalisada pela: Fosfogliceratoquinase liberando 3-Fosfoglicerato
• Cofator : Mg2+
Passo 8 
• Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-FOSFOGLICERATO
• Catalisada pela enzima: Fosfoglicerato Mutase
• Cofator: Mg2+
Passo 9
• Enolase: promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-
fosfoglicerato liberando FOSFOENOLPIRUVATO (PEP)
• Ocorre um rearranjo para formar um composto a partir do qual mais 
energia pode ser liberada na hidrólise
Passo 10
• Segunda fosforilação em nível de substrato gerando o segundo ATP 
• Enzima Piruvato quinase: transferência do grupo fosfato do 
fosfoenolpiruvato para o ADP
• Cofator da piruvato quinase: Mg2+ e K+
BALANÇO FINAL DA GLICÓLISE’
Equação Geral da Glicólise:
Glicose + 2ATP 2 Gliceraldeído-3-fosfato + 2 ADP 
2 Gliceraldeído-3-fosfato + 4 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi 2 Piruvato + 4 ATP + 2NADH + 2H+
Glicose + 2 ADP + 2 NAD+ + 2Pi 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2 H20
Produtos finais da Glicólise:
• No final da glicólise ocorre a produção de: 2 ATPs, 2 NADH e 2 piruvato
• Há produção bruta de 4 ATPs na glicólise; porém, como foram consumidos 2 
ATPs na fase preparatória, o lucro líquido final é de 2 ATPs.
- A conversão da glicose a piruvato permite aproveitar somente uma parcela 
da energia total da glicose � 200 Kj/ mol (menos de 10%).
- A maior parte da energia fica armazenada na molécula de piruvato
DESTINOS DO PIRUVATO
O Piruvato pode seguir 3 direções após a Glicólise
NAD+ + 2H → NADH + H+
Fermentação Láctica
Fermentação Alcoólica
Como outros açúcares entram na glicólise
Além da glicose, outros açúcares podem entrar na Via Glicolítica. Os mais 
comuns são: 
• Polissacarídeos: amido e glicogênio
• Dissacarídeos: sacarose, maltose, lactose, trealose
• Monossacarídeos: frutose, galactose, manose
• Polissacarídeos, tri e dissacarídeos: são primeiro convertidos em 
monossacarídeos
- Glicogênio e amido: glicose
- Sacarose: glicose e frutose
- Maltose: glicose
- lactose: galactose e glicose
• Esses açúcares são primeiro convertidos para um derivado fosforilado:
• Manose: fosforilada a manose-6-fosfato pela hexoquinase e então é
convertida em frutose-6-fosfato pela fosfomanose isomerase.
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Manose + ATP
Manose-6-
Fosfato
Glicose-6-fosfato
Hexoquinase
Fosfomanoseisomerase
Frutose: açúcar encontrado nas frutas e na sacarose
- nos músculos e rins:
Frutose + ATP Frutose-6-Fosfato
- no fígado:
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Hexoquinase
Frutose + ATP
Frutose-1-Fosfato
Gliceraldeído Diidroxiacetona
-Fosfato
Gliceraldeído
+ ATP Gliceraldeído-3-Fosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato
Frutoquinase
Frutose-1-Fosfato aldolase
Triose 
quinase
Triose 
Fosfato
isomerase
Galactose: açúcar do leite
Galactose + ATP Galactose-1-P Glicose-1-P Glicose-6-P
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
Galactoquinase
Conjunto de reações 
das quais participa o 
nucleotídeo UDP 
(uridina difosfato)
Fosfoglicomutase
Amido e Glicogênio
Como Outros Açúcares Entram na Glicólise
ou amido fosforilase (nas plantas)