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Aula_6_-_Metabolismo_-_ESA_UFMT_-_Bioquimica_Ambiental

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09/06/2014
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Cuiabá-MT,
Maio / 2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FAET - ENGENHARIA SANITÁRIA E 
AMBIENTAL
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Bioquímica Ambiental
Metabolismo
Profª Amanda Finger
CARBOIDRATOS
Tópicos da Aula:
Metabolismo – Definição
Catabolismo / Anabolismo
Digestão e Absorção dos Carboidratos
Glicólise
Redução do Piruvato em Lactato
Glicogênese
Gliconeogênese
Ciclo de Krebs
Possíveis Interconversões Metabólicas
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METABOLISMO - DEFINIÇÃO
É uma atividade celular altamente coordenada com
propósitos determinados e na qual cooperam muitos
sistemas multienzimáticos.
O metabolismo tem quatro funções específicas:
1.Obter energia química pela degradação de nutrientes
ricos em energia
2.Converter estas moléculas nutrientes em unidades
fundamentais precursoras das macromoléculas celulares
3.Reunir e organizar estas unidades fundamentais em
proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes
celulares
4.Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às
funções especializadas das células. 3
METABOLISMO - DEFINIÇÃO
Durante todos os processos metabólicos, as reações
serão sempre de degradação ou síntese.
Catabolismo: são as reações do metabolismo que
degradam compostos, produzindo energia. São reações
convergentes, exotérmicas.
Anabolismo: são as reações do metabolismo que
sintetizam compostos, gastando energia. São reações
endotérmicas e divergentes. É nas reações de
anabolismo que as células sintetizam os compostos que
elas precisam.
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VIAS CATABÓLICAS
As reações catabólicas têm o propósito de capturar a
energia química, obtida da degradação de moléculas
combustíveis em energia, formando ATP.
O catabolismo também permite que as moléculas da
dieta (ou moléculas nutrientes armazenadas nas células)
sejam convertidas em blocos construtivos, necessários
para a síntese de moléculas complexas.
O catabolismo é um processo convergente, ou seja,
uma ampla variedade de moléculas transformadas em
uns poucos produtos finais.
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VIAS CATABÓLICAS
A energia gerada pela degradação de moléculas
complexas ocorre em três estágio:
1.Hidrólise de moléculas complexas
2.Conversão dos blocos constitutivos em
intermediários mais simples
3.Oxidação do acetil-CoA
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VIAS CATABÓLICAS
1. Hidrólise de moléculas complexas
No primeiro estágio, moléculas complexas são
quebradas em seus blocos constituintes.
Por exemplo:
• Proteínas são degradadas em aminoácidos;
• Polissacarídeos são degradados em monossacarídeos
• Triacilgliceróis são degradadas em ácidos graxos livres
e glicerol.
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VIAS CATABÓLICAS
2. Conversão dos blocos constitutivos em
intermediários mais simples
No segundo estágio, esses blocos constitutivos diversos
são degradados em acetil-CoA e em umas poucas outras
moléculas simples.
Parte da energia é capturada como ATP, porém essa
quantidade é pequena, comparada com a energia
produzida durante o terceiro estágio do catabolismo.
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VIAS CATABÓLICAS
3. Oxidação da acetil-CoA
O ciclo dos ácidos tricarboxílicos (CAT ou Ciclo de
Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico) é a via final comum da
oxidação de moléculas combustíveis, como a acetil-CoA.
Grandes quantidades de ATP são geradas na
fosforilação oxidativa, à medida que elétrons fluem do
NADH e do FADH2
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VIAS ANABÓLICAS
As reações anabólicas convertem moléculas pequenas,
como aminoácidos, para formar moléculas complexas,
como proteínas.
As reações anabólicas necessitam de energia, a qual
via de regra, é fornecida pela quebra de ATP, dando ADP
e P.
Frequentemente, as reações anabólicas envolvem
reduções químicas, nas quais o poder redutor é,
geralmente, fornecido pelo doador de elétrons NADPH.
O anabolismo é um processo no qual uns poucos
precursores biossintéticos formam uma ampla variedade
de produtos poliméricos ou complexos.
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DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Os principais carboidratos da dieta são: o amido, a
sacarose e a lactose. O glicogênio, a maltose, a glicose
livre e a frutose livre constituem frações relativamente
menores de carboidratos ingeridos.
A absorção dos carboidratos pelas células do intestino
delgado é realizada após hidrólise dos dissacarídeos,
oligossacarídeos e polissacarídeos em seus
componentes monossacarídeos. As quebras ocorrem
sequencialmente em diferentes segmentos do trato
gastrointestinal por reações enzimáticas:
1. -Amilase salivar
2. -Amilase pancreática
3. Enzimas da superfície intestinal 11
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS
1. -Amilase salivar
A digestão do amido inicia durante a mastigação pela
ação α-amilase salivar (ptialina) que hidrolisa as ligações
glicosídicas α(1→4), com a liberação de maltose e
oligossacarídeos.
Contudo, a α-amilase salivar não contribui
significativamente para a hidrólise dos polissacarídeos,
devido ao breve contato entre a enzima e o substrato.
Ao atingir o estômago, a enzima é inativada pelo baixo
pH gástrico.
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DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS
2. -Amilase pancreática
O amido e o glicogênio são hidrolisados no duodeno em
presença da α-amilase pancreática que produz maltose
como produto principal e oligossacarídeos chamados
dextrinas – contendo em média oito unidades de glicose
com uma ou mais ligações glicosídicas α(1→6).
Certa quantidade de isomaltose (dissacarídeo) também
é formada.
Amido (ou glicogênio) maltose + dextrina 
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α-Amilase
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS
3. Enzimas da superfície intestinal
A hidrólise final da maltose e dextrina é realizada pela
maltase e a dextrinase, presentes na superfície das
células epiteliais do intestino delgado.
Outras enzimas também atuam na superfície das
células intestinais: a isomaltase, que hidrolisa as ligações
α(1→6) da isomaltose, a sacarase, que hidrolisa as
ligações α,β(1→2) da sacarose em glicose e frutose, a
lactase que fornece glicose e galactose pela hidrolise das
ligações β(1→4) da lactose.
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DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS
3. Enzimas da superfície intestinal
Maltose + H2O → 2 D-glicose (maltase)
Dextrina + H2O → n D-glicose (dextrinase)
Isomaltose + H2O → 2 D-glicose (isomaltase)
Sacarose + H2O → D-frutose + D-glicose (sacarase)
Lactose + H2O → D-galactose + D-glicose (lactase)
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GLICÓLISE
A glicólise (do grego, glykos, doce e lysis, romper) é a
via central do catabolismo da glicose em uma sequência
de dez reações enzimáticas que ocorrem no citosol de
todas as células humanas.
Cada molécula de glicose é convertida em duas
moléculas de piruvato, cada uma com três átomos de
carbonos em processo no qual vários átomos de carbono
são oxidados.
Parte da energia livre liberada da glicose é conservada
na forma de ATP e de NADH. Compreende dois estágios:
1. Fase de investimento de energia
2. Fase de produção de energia
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GLICÓLISE
1. Fase de investimento de energia
Primeiro estágio: compreendem cinco reações nas
quais a glicose é fosforilada por dois ATP e convertida em
duas moléculas de gliceraldeído−3−fosfato;
2. Fase de produção de energia
Segundo estágio (fase de pagamento). As duas
moléculas de gliceraldeído−3−fosfato são oxidadas pelo
NAD+ e fosforiladas em reação que emprega o fosfato
inorgânico.
O resultado líquido do processo total de glicólise é a
formação de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvato, às custas de
uma molécula de glicose. A equação geral da glicólise é:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi+ 2 NAD+ → 
2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O 
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GLICÓLISE
2. Fase de produção de energia
Em condições de baixo suprimento de oxigênio
(hipóxia) ou em células sem mitocôndrias, o produto final
da glicólise é o lactato e não o piruvato, em processo
denominado glicólise anaeróbica:
Glicose + 2 ADP + 2 Pi → 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O
Quando o suprimento de oxigênio é adequado, o
piruvato é transformado em acetil−CoAnas mitocôndrias.
O grupo acetil da acetil−CoA é totalmente oxidado no
ciclo do ácido cítrico com a formação de duas moléculas
de CO2 18
REDUÇÃO DO PIRUVATO EM LACTATO
O piruvato pode seguir várias vias metabólicas.
Nos tecidos que funcionam sob condições anaeróbicas,
como o músculo esquelético durante atividades físicas
vigorosas, o piruvato é reduzido a lactato para gerar
novamente NAD+ (fermentação homoláctica) o que
permite a continuação da glicólise com baixa produção de
ATP.
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GLICOGÊNESE
A síntese do glicogênio ocorre após as refeições,
quando os teores de glicose sanguínea estão elevados.
A glicogênese é a síntese intracelular do glicogênio.
O glicogênio é um polissacarídeo composto de
unidades repetidas de D−glicose unidas por ligações
glicosídicas α(1→4) com ramificações formadas por
ligações α(1→6) a cada 8 a 14 resíduos.
Constitui a principal forma de reserva de
polissacarídeos nos tecidos animais.
O glicogênio é sintetizado em quase todos os tecidos
animais, mas os maiores depósitos estão presentes no
fígado e músculos esqueléticos.
O glicogênio é armazenado em grânulos intracelulares
que também contêm as enzimas que catalisam as
reações para a sua síntese e degradação.
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GLICOGÊNESE
A glicose armazenada sob a forma de glicogênio no
fígado e músculos destinam-se a diferentes funções:
Glicogênio hepático: atua como reservatório de glicose
para a corrente sanguínea com a distribuição para outros
tecidos.
A quantidade de glicogênio hepático varia amplamente
em resposta à ingestão de alimentos. Acumula após as
refeições e, quando necessário, é degradado lentamente
para manter a concentração de glicose no sangue mais
ou menos constante.
As reservas de glicogênio hepático no homem
apresentam importante papel como fonte de glicose no
período entre as refeições e, em maior extensão, durante
o jejum noturno (isto é, 8-16 horas).
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GLICOGÊNESE
A glicose armazenada sob a forma de glicogênio no
fígado e músculos destinam-se a diferentes funções:
Glicogênio muscular: serve como combustível para
gerar ATP durante a atividade muscular aumentada. É
formado durante o repouso após as refeições.
Os níveis de glicogênio muscular apresentam menor
variabilidade do que os teores hepáticos em resposta a
ingestão de carboidratos.
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GLICÓLISE
A degradação do glicogênio consiste na clivagem
sequencial de resíduos de glicose, a partir das
extremidades não−redutoras das ramificações do
glicogênio (existe uma extremidade não-redutora para
cada ramificação) e é denominada glicólise.
O rompimento das ligações α(1→4) ocorre por
fosforólise com formação de α−D−glicose−1−fosfato sob
a ação da enzima glicogênio−fosforilase e o ataque do
fosfato inorgânico.
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GLICÓLISE
Reações da glicólise
Todas as reações da glicólise com formação de piruvato
(ou lactato) são catalisadas por enzimas presentes no
citoplasma. Para cada molécula de glicose são
consumidas duas moléculas de ATP no primeiro estágio e
no segundo estágio são produzidas quatro ATP e 2
NADH.
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GLICONEOGÊNESE
A gliconeogênese, a formação de novas moléculas de
glicose a partir de precursores não-carboidratos, ocorre
no fígado.
Em certas situações, como acidose metabólica ou
inanição, os rins também sintetizam glicose. Os
precursores não-glicídicos incluem lactato, piruvato,
glicerol e cadeias carbonadas da maioria dos
aminoácidos.
Entre as refeições, os teores adequados de glicose
sanguínea são mantidos pela hidrólise do glicogênio
hepático.
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GLICONEOGÊNESE
Quando o fígado esgota seu suprimento de glicogênio
(exemplo, jejum prolongado ou exercício vigoroso), a
gliconeogênese fornece a quantidade apropriada de
glicose para o organismo.
O cérebro e os eritrócitos, utilizam a glicose como fonte
primária de energia.
Sob circunstâncias especiais, as células do cérebro
também usam corpos cetônicos (derivados dos ácidos
graxos) para gerar energia. O músculo esquelético em
exercício, emprega a glicose a partir do glicogênio em
combinação com ácidos graxos e corpos cetônicos para
obter energia.
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CICLO DE KREBS
O ciclo de Krebs, tricarboxílico ou do ácido cítrico,
corresponde a uma série de reações químicas que
ocorrem na vida da célula e seu metabolismo.
Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981). O
ciclo é executado na matriz da mitocôndria dos eucariotes
e no citoplasma dos procariotes.
Trata-se de uma parte do metabolismo dos organismos
aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular).
O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, ou seja, possui
reações catabólicas e anabólicas, com a finalidade de
oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da
degradação de carboidratos, ácidos graxos e
aminoácidos a duas moléculas de CO2. 27
CICLO DE KREBS
Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado
durante a glicólise é transformado em acetil CoA
(coenzima A) por ação da enzima piruvato
desidrogenase.
A influência do ciclo de Krebs no processo da
respiração celular começa com a glicólise, processo
ocorrido no citoplasma de uma célula, onde a glicose,
obtida através dos alimentos ingeridos, passa por uma
série de dez reações químicas que culminam na
formação de duas moléculas de ácido pirúvico.
É a partir desse ponto que começa a participação do
ciclo de Krebs na respiração propriamente dita.
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FERMENTAÇÃO
A fermentação é um processo no qual ocorre a quebra
da glicose sem nenhum consumo de oxigênio.
É, para os organismos anaeróbios, o único meio de
obtenção de energia, pois eles não possuem enzimas
responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e
da cadeia respiratória. Alguns organismos que realizam a
fermentação são as bactérias causadoras do tétano, do
botulismo e do levedo de cerveja.
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FERMENTAÇÃO
Os tipos mais importantes da fermentação são a
fermentação lática e alcoólica.
A fermentação láctica é assim chamada porque as
bactérias que a fazem produzem ácido láctico, que
coagula o leite, transformando-o em coalhada ou em
iogurte.
A fermentação alcoólica é realizada por um fungo
unicelular, também chamado de levedo de cerveja ou
fermento de padaria, cientificamente chamado de
Saccharomyces cerevisiae. Essa levedura é utilizada na
fabricação de bebidas alcoólicas (vinhos, cervejas,
aguardentes, etc.) e na fabricação de pães (na qual o gás
carbônico é o responsável pelas bolhas que tornam a
massa mais macia).
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POSSÍVEIS INTERCONVERSÕES METABÓLICAS
Proteína → glicose (Sim)
Proteína → ácido graxo (Sim)
Glicose → ácido graxo (Sim)
Glicose → proteína (Não)
Ácido graxo → glicose (Não)
Ácido graxo → proteína (Não)
Vitaminas???
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Quebra do 
Glicogênio
Ácidos 
graxos
Ácidos
graxos
Aminoácidos
Ausência de 
oxigênio

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