Aula 1 - Introdução a Bioquímica

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19/02/2014 
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Curso: Nutrição 
Introdução à bioquímica 
Bioquímica 
Profa M.Sc. Camila de Moura e Lima 
Conceito de Metabolismo 
• Atividade celular altamente dirigida e 
coordenada, que envolve sistemas 
multienzimaticos; 
 
• Soma de todas as transformações químicas 
que ocorrem na célula ou organismo. 
Funções do Metabolismo 
• Obter energia química do sol ou de nutrientes; 
 
• Converter moléculas dos nutrientes e da célula 
em precursores de macromoléculas; 
 
• Polimerizar precursores em macromoléculas; 
 
• Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo 
com necessidade celular. 
• Os organismos transformam energia e matéria 
do meio ambiente 
– Células vivas e os organismos precisam realizar 
trabalho para permanecerem vivos e para se 
reproduzir; 
• Síntese contínua de componentes celulares requer 
trabalho químico; 
• Contração muscular – requer trabalho mecânico 
Metabolismo e Energia 
• Bioquímica 
– Bioenergética 
• Transformações ou trocas de 
energia das quais todos os 
organismos vivos dependem 
• Organismo vivo: 
– Sistema aberto: troca energia e 
matéria com seu meio 
– Obtêm combustíveis químicos da 
vizinhança e extraem a energia 
oxidando-os; ou absorvem energia 
da luz solar. 
Energia 
• A quantidade de energia realmente disponível 
para realização de trabalho é chamada 
de energia livre, G. 
• Cada composto envolvido em uma reação 
química contém uma certa quantidade de 
energia potencial relacionada com o tipo e o 
número de suas ligações. 
 
Energia 
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• Reações exergônicas: 
– São aquelas que ocorrem 
espontaneamente e liberam 
energia. 
– São exemplos de reações desse 
tipo, as reações de combustão. 
• Nos organismos vivos, as 
reações desse tipo são 
conhecidas vulgarmente como 
“queima de calorias”. 
No que diz respeito às trocas de energia, há dois tipos de 
reações químicas. 
• Reações endergônicas: 
– Não ocorrem espontaneamente. 
– Para ocorrerem precisam receber 
energia, vinda das reações catabólicas. 
• Um exemplo dessa classe de reações é 
a síntese de uma proteína, a partir dos 
aminoácidos. 
– A ligação C-H requer 414kJ·mol−1 
; a ligação C-C 343 kJ·mol−1 ; a 
ligação C-O 351 kJ·mol−1 ; a ligação 
C=C 615 kJ·mol−1 e a ligação C=O 
686 kJ·mol−1 
No que diz respeito às trocas de energia, há dois tipos 
de reações químicas. 
Divisão do Metabolismo 
• Anabolismo 
– Sintetizam-se novos compostos mais complexos a 
partir de moléculas simples. É a fase biossintética 
e consumidora de energia do metabolismo. 
• Catabolismo 
– É a fase degradativa que produz energia livre a 
partir da degradação de moléculas mais 
complexas durante o metabolismo. 
1. Eles captam componentes do meio (alimentos), extraem 
energia livre desses alimentos a partir de reações 
exergônicas, e transferem esta energia para reações 
endergônicas que são acopladas às primeiras; 
2. Eles usam a energia absorvida da luz solar para a realização de 
reações fotoquímicas exergônicas, às quais eles acoplam 
reações endergônicas. 
Como o organismo obtém energia? 
• Alimentos = Nutrientes 
• Fonte de energia; 
• Manutenção e síntese de 
novos tecidos do organismo; 
• Proteínas, carboidratos, 
lipídeos, vitaminas, sais 
minerais, água, fibras e outras 
substâncias; 
• Carboidratos, lipídeos e 
proteína são os únicos 
nutrientes capazes de fornecer 
energia ao homem 
 
Alimentos e Energia 
• OMS recomenda: 
– Valores diários (por Kg para cada 
nutriente): 
• 0,8g de proteína; 4 a 6g de carboidrato 
e 1 a 2g de lipídeo. 
• Valor energético dos alimentos: 
– Medido em calorias ou joules 
– Quanto maior a energia (caloria) do 
alimento, maior é a quantidade de 
energia que ele poderá fornecer ao 
organismo. 
• Lipídeo – energia bruta (EB) de 9 
Kcal/g * 
• Carboidrato – EB= 4kcal/g 
• Proteína – EB= 5kcal/g 
 
 
 
Alimentos e Energia 
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• Série de reações enzimáticas relacionadas que 
resultam em produtos específicos. 
 
• Não ocorrem isoladamente, mas são organizadas em 
sequências de múltiplas etapas denominadas rotas, 
nas quais o produto de uma reação serve como 
substrato da reação subsequente. 
 
Vias metabólicas 
Vias metabólicas e Enzimas 
• O fato de uma reação ser exergônica 
(espontânea) não significa que ela 
necessariamente se processará de forma 
rápida. 
• O caminho que vai do reagente ao produto 
quase que invariavelmente envolve uma 
barreira energética, chamada barreira da 
ativação, a qual precisa ser superada para que 
qualquer reação ocorra. 
• A quebra e a síntese de 
ligações geralmente 
requerem o tensionamento 
e a torção das ligações 
existentes, criando 
um estado de transição de 
alto nível de energia livre, 
tanto em relação ao 
reagente quanto ao produto. 
• O ponto mais alto da 
coordenada da reação, no 
diagrama, representa o 
estado de transição. 
Enzimas 
• No interior das células todas as reações químicas 
ocorrem devido à presença de enzimas 
– Catalisadores que são capazes de aumentar 
enormemente a velocidade de reações químicas 
específicas sem serem consumidos no processo. 
• As enzimas como catalisadores agem diminuindo 
a barreira de ativação entre o reagente e o 
produto. 
• As enzimas promovem reações químicas em 
cadeia. 
Enzimas 
• Da reação, as enzimas ligam-se às moléculas dos reagentes no 
estado de transição, diminuindo, desta maneira, a energia de 
ativação e acelerando enormemente a velocidade da reação 
Enzimas 
As reações catalisadas por 
enzimas normalmente se 
processam a velocidades ao redor 
de 1010 até 1014 vezes maior do 
que as reações não catalisadas 
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Vias Metabólicas 
• 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; 
• Via das pentoses-fosfato 
– síntese de pentoses, CO2 e o NADPH. 
Vias Metabólicas 
• Ciclo da uréia 
– eliminação de NH4 + sob formas menos tóxicas; 
 
• β-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 mais pequenas; 
 
• Glicogênese 
– síntese de glicogênio a partir da condensação de muitos 
monômeros de glicose. 
 
• Glicogenólise 
– conversão do glicogênio em glicose. 
Catabolismo e 
Anabolismo 
3 níveis de 
complexidade 
Polímeros 
Monômeros 
Intermediários 
metabólicos 
Os 3 estágios do Catabolismo 
• Estágio I 
–Hidrólise de moléculas complexas em 
blocos estruturais componentes: 
• Carboidratos – glicose 
• Proteínas – aminoácidos 
• Lipídeos – glicerol e ácidos graxos 
• Estágio II 
– Conversão dos blocos estruturais em 
intermediários simples 
• Acetil CoA e outras moléculas simples 
• Pequena quantidade de energia é liberada na 
forma de ATP 
Os 3 estágios do catabolismo 
• Estágio III 
–Rota final comum da oxidação das 
moléculas combustíveis 
• Ciclo de Krebs 
• Cadeia Respiratória 
–Grande quantidade de energia é gerada na 
fosforilação oxidativa 
Os 3 estágios do catabolismo 
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• As células vivas não só podem sintetizar 
simultaneamente milhares de tipos diferentes de 
moléculas de carboidratos, lipídios, proteínas e 
ácidos nucléicos e suas subunidades mais 
simples, mas também podem fazê-lo nas precisas 
proporções requeridas pelas células. 
– As enzimas-chave em cada via metabólica são 
reguladas de tal forma, que cada tipo de molécula 
precursora é produzidaem quantidade apropriada às 
necessidades correntes da célula. 
Regulação do Metabolismo 
• A regulação das vias metabólicas depende: 
– Situação fisiológica (repouso ou exercício vigoroso); 
– Situação nutricional vigente (jejum ou alimentado); 
– Demandas energéticas 
• É feita por interferência direta em determinadas 
reações químicas que compõem o metabolismo 
– Aumento da oferta de substratos para as reações 
subsequentes ou acúmulo de metabólitos; 
– Propagadas para todas as vias metabólicas. 
Estratégias de Regulação do 
Metabolismo 
• Alteração da Concentração de Enzimas 
– Produzida pela própria célula e sua concentração 
pode ser alterada por variação na velocidade de 
sua síntese ou na velocidade de sua degradação 
(meia-vida); 
• Controle da síntese de enzimas 
– Dieta rica em carboidratos – ativação dos genes que 
codificam enzimas da glicólise 
– Regulação a longo prazo - dias 
 
 
Estratégias de Regulação do 
Metabolismo 
• Alteração da atividade das enzimas 
–Regulação a curto prazo – segundos ou 
minutos 
–Velocidade da reação catalisada pode ser 
aumentada ou diminuída 
Estratégias de Regulação do 
Metabolismo 
• Ação hormonal 
– Responsáveis pela coordenação das respostas dos 
diversos órgãos e tecidos ao mesmo sinal 
– Atuam sobre tecidos específicos, provocando 
respostas também específicas 
Estratégias de Regulação do 
Metabolismo 
CARBOIDRATOS 
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• Nomes 
– Glicídios, hidratos de carbono, glícidos, glucídeos glúcidos, 
glúcides, sacarídeos ou açúcares. 
 
• Definição e Composição 
 
– Compostos orgânicos que consistem de carbono, hidrogênio e 
oxigênio - Cn(H2O)n 
 
– Fornecer energia ao organismo – 4 Kcal/g 
 
– Mantém a integridade funcional do tecido nervoso 
• única fonte de energia para o cérebro 
 
– Variam de açúcares simples (3 a 7 átomos de Carbono) até 
polímeros muito complexos 
 
CARBOIDRATOS - CHO 
• Fonte: 
– cereais (arroz, trigo, milho, aveia, etc) 
– tubérculos (batatas, mandioca, mandioquinha, 
etc) 
– açúcares (mel, frutose, etc) 
 
• 3 grupos: 
– Monossacarídeos 
– Dissacarídeos 
– Oligossacarídeos e Polissacarídeos 
 
CARBOIDRATOS - CHO 
 
Monossacarídeos 
• Açúcares simples 
– Não sofrem hidrólise para serem 
absorvidos pelo organismo 
 
– Glicose (dextrose): frutas e vegetais 
• Melhor forma de açúcar para ser utilizada 
quando é necessário um suprimento imediato 
de energia 
• É a forma de açúcar encontrada normalmente 
na corrente sanguínea 
 
– Frutose (levulose): mel e frutas 
• + doce dos açúcares simples 
 
– Galactose: parte da lactose 
• No organismo, a glicose pode ser 
transformada em galactose, para que as 
glândulas mamárias possam produzir lactose
 
 
Dissacarídeos 
• 2 moléculas de monossacarídeos 
– Lactose (açúcar do leite) – 1/6 de doçura 
• 4 a 6% - leite de vaca 
• 5 a 8 % - leite humano 
 
– Maltose (açúcar do malte) 
• amido digerido por enzimas de grãos germinados 
 
– Sacarose (açúcar da cana) 
– açúcar de mesa – 30 a 40% do total de Kcal 
 
• Lactose = glicose + galactose 
• Maltose = glicose + glicose 
• Sacarose = glicose + frutose 
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Maltose 
Enzimas X Açúcares 
 galactose 
• Lactase → quebra → lactose 
 glicose 
 glicose 
• Sacarase → quebra → sacarose 
 frutose 
 glicose 
• Maltase → quebra → maltose 
 glicose 
Oligossacarídeos e Polissacarídeos 
• Rafinose 
– Trissacarídeos 
• Sacarose + Galactose 
• Estaquiose 
– Tetrassacarídeo 
• Rafinose + Galactose 
 
– São encontrados em leguminosas (soja e feijão) – 
disfunções digestivas, como a flatulência, pois não 
são digeridos e passam para o intestino grosso, 
onde são fermentados. 
Polissacarídeos 
• Moléculas que podem conter várias centenas 
de unidades de glicose – armazenagem de 
energia 
 
• Amido, dextrina e glicogênio 
– Celuloses, hemiceluloses, pectinas, gomas e 
mucilagens 
• Não digeridos pelos seres humanos – fibras dietéticas 
 
Metabolismo dos carboidratos 
• Vias catabolicas: 
• 1 - Glicolise aerobica (piruvato) 
• 2 - Glicolise anaerobica (ac. lactico) 
• Vias anabolicas: 
• 1 – Glicogenese (Glicose → Glicogenio) 
• 2 – Ciclo das pentoses ( Glicose → Ribose-5-
fosfato) 
• 3 – Cadeia respiratoria (Mitocondria: NADH2 e 
FADH2 →ATP) 
• 4 – Gliconeogenese ( nao carboidratos →Glicose) 
Metabolismo de Carboidratos