Aula9_Degradação_carboidratos2014.1

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DEGRADAÇÃO OXIDATIVA 
DE CARBOIDRATOS 
JOANNE MORAES DE MELO SOUZA 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZONIA - UFRA 
INSTITUTO SOCIOAMBIENTAL E DE RECURSOS HÍDRICOS - ISARH 
2014 
 METABOLISMO CELULAR 
 OBTENÇÃO DE ENERGIA 
 REAÇÕES DE OXIDO-REDUÇÃO 
 ATP e TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS 
 DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE CARBOIDRATOS 
 GLICÓLISE 
 FASE DE PREPARAÇÃO X FASE DE COMPENSAÇÃO 
 RENDIMENTO ENERGÉTICO 
INTRODUÇÃO 
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Conjunto de todas as reações químicas que ocorrem 
nas células. Estas reações são responsáveis pelos 
processos de síntese e degradação dos nutrientes na 
célula e constituem a base da vida, permitindo 
o crescimento e reprodução das células, mantendo as 
suas estruturas e adequando respostas aos seus 
ambientes. 
(do grego metabolismos que significa "mudança", troca) 
METABOLISMO CELULAR: 
METABOLISMO CELULAR: 
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METABOLISMO CELULAR: 
Todos os organismos vivos realizam 
TRABALHO BIOLÓGICO para 
permanecerem vivos, crescerem e 
reproduzirem. 
 
 
Mas para isso precisam de ENERGIA. 
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OBTENÇÃO DE ENERGIA: 
Reações exergônicas: 
 
• Reação ou processo que envolve 
a liberação de energia. 
• Pode ocorrer espontaneamente 
• –ΔG 
• Ex.: Respiração celular 
• Reação ou processo que envolve 
o consumo de energia. 
• +ΔG 
• Ex.: Fotossíntese 
 
Reações endergônicas: 
 
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ENERGIA LIVRE DE GIBBS (G) 
REAÇÕES DE OXIDO-REDUÇÃO 
Perda de elétrons e H+– OXIDAÇÃO 
Ganho de elétrons e H+– REDUÇÃO 
REDUÇÃO 
OXIDAÇÃO 
São reações químicas onde ocorrem transferências de Elétrons entre 
duas espécies químicas. 
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Trifosfato de adenosina, adenosina trifosfato ou 
simplesmente ATP, é um nucleotídeo responsável 
pelo armazenamento de energia em suas ligações 
químicas. 
 
Constituído por adenosina, um nucleosídeo, 
associado a três radicais fosfato conectados em 
cadeia. 
 
 CATABOLISMO X ANABOLISMO; 
 
 A energia não está simplesmente na hidrólise de ATP e 
sim na transferência de grupos (fosforil, pirofosforil ou 
adenil) a um substrato ou uma enzima; 
ATP (TRIFOSFATO DE ADENOSINA) 
Repulsão dos átomos de fósforo, causa instabilidade 
na molécula que é aliviada pela hidrólise. 
IMPORTÂNCIA DO ATP 
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NAD (Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina) 
NADP (Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina-fosfato) 
TRANSPORTADORES ESPECIALIZADOS DE 
ELÉTRONS: 
São coenzimas ligadas a DESIDROGENASES 
que sofrem redução reversível do anel de 
nicotinamida formando NADH+H+ e NADPH+H+ 
(formas reduzidas); 
ADENINA 
NICOTINAMIDA 
TRANSPORTADORES ESPECIALIZADOS DE 
ELÉTRONS: 
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 FAD (dinucleotídeos de flavina-adenina) 
 FMN (mononuclotídeos de flavina) 
 
São coenzimas fortemente ligados (grupo 
prostético) às FLAVOPROTEÍNAS enzimas que 
catalisam reações de oxidação-redução; 
 
Formas reduzidas: FADH/ FADH2 e FMNH/ FMNH2 
TRANSPORTADORES ESPECIALIZADOS DE 
ELÉTRONS: 
DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE 
BIOMOLÉCULAS 
(RESPIRAÇÃO CELULAR) 
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DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE 
CARBOIDRATOS 
QUAL A PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA 
PARA OS ORGANISMOS VIVOS? 
GLICOSE 
DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE 
CARBOIDRATOS 
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INTRODUÇÃO 
 Posição central no metabolismo de plantas, 
animais e muitos microrganismos; 
 
 Excelente combustível (ΔG= -2.840 kJ/mol) 
produção de ATP (aeróbica e anaeróbica); 
 
 Precursor de intermediários metabólicos: AA, 
nucleotídeos, coenzimas, ácido graxo etc. 
(esqueleto carbônico); 
Glicose é sintetizada por Organismos fotossintéticos: 
fotossíntese 
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A Glicose em organismos não-fotossintéticos: 
dieta e gliconeogênese 
DESTINOS PRINCIPAIS DA GLICOSE NA CÉLULA VEGETAL: 
 
Síntese de polissacarídeos estruturais: celulose; 
 
Armazenamento nas células: amido; 
 
Oxidação ou catabolismo via glicólise: ATP e 
intermediários metabólicos; 
 
 Oxidação via pentoses-fosfato: ácidos nucléicos e 
NADPH; 
INTRODUÇÃO 
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GLICÓLISE 
Do grego glykys (doce ou açúcar) e lysis (quebra); 
glicólise 
 Degradação Oxidativa da glicose (6C) 
através de uma sequência de reações 
catalisadas enzimaticamente gerando 2 
moléculas de piruvato (3C); 
 Parte da energia livre da glicose: ATP e 
NADH ; 
 É a única fonte de energia metabólica em 
alguns tecidos de mamíferos e tipos 
celulares (hemácias, medula renal, 
cérebro e esperma); 
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Glicose + 2NAD+ + 2 Pi + 2ADP 2Piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP 
+ 2H2O 
 
GLICÓLISE 
REAÇÃO GLOBAL 
Difere entre as espécies apenas na regulação e no 
destino metabólico do piruvato. 
 FASE PREPARATÓRIA 
 Fosforilação e conversão de uma molécula 
de GLICOSE (6C) em duas moléculas de 
GLICERALDEÍDO-3-FOSFATO (3C) com gasto 
de 2 ATP; 
FASE DE COMPENSAÇÃO 
Conversão oxidativa do GLICERALDEÍDO-3-
FOSFATO em PIRUVATO e ganho de energia 
pela formação acoplada de 4ATP e 
2NADH+H+; 
GLICÓLISE 
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REAÇÃO 1. Glicose é inicialmente fosforilada 
no C-6 formando glicose-6-fosfato pela 
enzima hexocinase de forma irreversível. 
Hexocinase 
As cinases são enzimas do subgrupo das transferases que 
catalisam reações de transferência do grupo fosforil do ATP para 
uma aceptor; 
Mg+
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REAÇÕES DA FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
REAÇÃO 2. D-Glicose-6-fosfato é convertida 
a D-frutose-6-fosfato pela fosfo-hexo-
isomerase; 
REAÇÕES DA FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
Mg+
2 
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REAÇÃO 3. D-Frutose-6-fosfato é 
fosforilada no C1 formando D-frutose-1,6-
bifosfato pela fosfofrutocinase-1 (PFK-1) de 
forma irreversível; 
FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
Mg
+2 
REAÇÃO 4. Frutose 1,6-bifosfato é clivada em 
duas moléculas: gliceraldeído-3-fosfato (3C) 
e Diidroxiacetona-fosfato (3C) pela 
aldolase; 
FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
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REAÇÃO 5. Diidroxiacetona-fosfato é 
isomerizada a uma segunda molécula de 
gliceraldeído-3-fosfato pela triose-fosfato-
isomerase; 
FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE 
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REAÇÕES FASE DE COMPENSAÇÃO DA GLICÓLISE 
REAÇÃO 6. Gliceraldeído-3-fosfato (3C) é oxidada e 
fosforilada por fosfato inorgânico para formar 1,3-
bifosfoglicerato pela gliceraldeído-3-fofato-desidrogenase ( 
produção de NADH+ H+); 
REAÇÃO 7. 1,3-Bifosfoglicerato é fosforilado (produção 
ATP) em 3-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato-
cinase; 
REAÇÃO 8. 3-Fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato pela 
fosfoglicerato-mutase; 
REAÇÃO 9. 2-Fosfoglicerato é desidratado a 
fosfoenolpiruvato (PEP) pela enolase; 
REAÇÃO 10. Fosfoenolpiruvato (PEP) é fosforilado 
(produção ATP) formando PIRUVATO pela piruvato-
cinase; 
FASE DE COMPENSAÇÃO DA GLICÓLISE 
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GLICÓLISE 
GLICÓLISE 
RENDIMENTO BRUTO: 
GASTO de 2 moléculas de ATP - ( fase preparatória) 
PRODUÇÃO de 2 moléculas de NADH+H+ - (fase de 
compensação) 
PRODUÇÃO de 4 moléculas de ATP - (fase de 
compensação) 
 
RENDIMENTO LÍQUIDO: 
Ganho de 2 Moléculas de ATP (ganho líquido) 
Ganho de 2 Moléculas de NADH+H+ (reduzido) 
Ganho de 2 Moléculas de PIRUVATO (rico em energia) 
ΔG = -85 kJ/mol (exergônica); 
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GLICÓLISE 
A GLICÓLISE OCORRE NO CITOSOL E É 
IRREVERSÍVEL NA CÉLULA 
POR QUE OS NOVE INTERMEDIÁRIOS DA 
GLICÓLISE SÃO FOSFORILADOS??? 
•Reter na célula os açúcares (transportadores 
para açúcares fosforilados na MP); 
•Conservar a energiametabólica; 
• Aumentar a especificidade das reações 
enzimáticas; 
GLICÓLISE 
 GLICOGÊNIO E AMIDO: são hidrolisados a 
glicose ou glicose-1-fosfato e depois são 
convertidos a glicose-6-fosfato que entra na 
via glicolítica; 
 OUTROS MONOSSACARÍDEOS (frutose, 
galactose e manose) sofrem uma 
fosforilação e são convertidas a glicose-6-
fosfato, frutose-6-fosfato ou frutose-1-
fosfato para entrar na via glicolítica ; 
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GLICÓLISE 
DESTINOS DO PIRUVATO 
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RESPIRAÇÃO CELULAR 
EM CONDIÇÕES AERÓBICAS: 
PIRUVATO é oxidado a ACETATO (acetil-coA) 
 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CO2 e H20, ATP E 
NADH+H+) 
 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
(NAD+ regenerado - é transferidos para o O2) 
FERMENTAÇÃO 
EM CONDIÇÕES ANAERÓBICAS OU DE HIPOXIA: 
PIRUVATO reduzido a lactato ou etanol e água 
(NAD+ regenerado); 
 
FERMENTAÇÃO: degradação anaeróbia da 
glicose ou de outros nutrientes orgânicos para 
obtenção de energia (ATP) e regeneração do 
NAD+; 
 
Mais antigo mecanismo biológico de obtenção de 
energia a partir de moléculas orgânicas 
combustíveis; 
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Obrigada!!