Introducão ao metabolismo

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INTRODUÇÃO AO METABOLISMO 
Profa. Dra Luciana Bastos Rodrigues 
Conceito de Metabolismo 
Atividade celular altamente dirigida e 
coordenada, que envolve sistemas 
multienzimáticos; 
 
Soma de todas as transformações 
químicas que ocorrem na célula ou 
organismo. 
 
BIO-QUIMICA 
Professora Dra Rosi Bio-quimica.blogspot.com 
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. 
 
 
Catabolismo e Anabolismo 
Vias catabólicas convergem para poucos 
produtos finais; 
 
Vias anabólicas divergem para a síntese de 
muitas biomoléculas; 
 
Algumas vias servem tanto no catabolismo 
como anabolismo 
Divisão do Metabolismo 
Anabolismo 
É a fase biossintética e consumidora de energia 
do metabolismo. 
Catabolismo 
É a fase degradativa e liberadora de energia do 
metabolismo. 
Amido 
Tri 
glicerídeos 
Proteínas 
Aminoácidos 
Glicose 
Ácidos 
Graxos 
Acetil-CoA 
Acetoacetil- 
CoA 
Glicose 
Lipídeos 
Proteínas 
Aminoácidos 
Glicídios 
Ciclo de 
Krebs 
Catabolismo é convergente, Anabolismo é divergente 
Convergências e Divergências no Metabolismo Celular 
Catabolismo 
Anabolismo 
Macromoléculas 
Produtos 
Pobres em 
Energia 
Nutrientes 
Ricos em 
Energia 
ADP 
NAD 
FAD 
ATP 
NADH 
FADH2 
Moléculas 
Precursoras 
Anabolismo Catabolismo 
Energia 
Química 
Catabolismo e 
Anabolismo 
Ocorrem em 3 grandes 
níveis de complexidade 
Polímeros 
Monômeros 
Intermediários 
metabólicos 
Tipos de Vias Metabólicas 
S B C D P 
Substrato 
Inicial 
Intermediários Metabólicos Produto 
Final 
B 
S 
C 
D 
P 
E 
Substrato Inicial 
Tipos de Vias Metabólicas 
Intermediários 
Metabólicos 
Produto Final 
ORGANIZAÇÃO EM VIAS METABÓLICAS 
As vias consistem numa seqüência de passos 
catalisados por enzimas; 
 
Enzimas podem se encontrar separadas ou 
formar complexos multienzimáticos ou formar 
sistemas associados a membranas. 
Enzimas Separadas 
Sistema ligado 
 à membrana 
Complexo multienzimático 
BIO-QUIMICA 
Professora Dra Rosi Bio-quimica.blogspot.com 
S 
C 
D 
R 
Enzima 3 
Enzima 2 
Enzima 1 
Enzima 6 
 Enzima 5 
D 
Q 
Enzima 4 
Síntese e degradação de 
uma molécula não pode 
ocorrer simultâneamente 
numa mesma célula ou 
tecido; 
 
Para que as rotas sejam 
controladas devem utilizar 
enzimas distintas e 
compartimentos celulares 
diferentes. 
Outra 
rota 
metabólica 
Compartimento A 
Compartimento B 
P 
P 
Regulação do Metabolismo 
S 
C 
D 
P 
R 
Enzima 3 
Enzima 2 
Enzima 1 
Enzima 6 
 Enzima 5 
D 
Q 
Enzima 4 
P Outra 
rota 
metabólica 
Compartimento A Compartimento B 
Enzimas Marcapasso: 
 
Controlam a velocidade 
das reações bioquímicas 
de uma via metabólica, 
por terem sua atividade 
regulada por diversos 
fatores: 
 
Modificação covalente; 
 
Efetores alostéricos; 
 
Repressão gênica, etc. 
Regulação do Metabolismo 
Enzima 
inativa 
Enzima 
ativa 
Quinase 
ATP 
ADP 
Pi 
Fosfatase 
P 
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso 
 Ativação por Fosforilação 
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática 
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso 
 Ativação por Efetores Alostéricos 
Enzima 
inativa 
Enzima 
ativa 
Enzima 
inativa 
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática 
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso 
 Ativação Gênica 
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática 
DNA 
DNA 
Região intergênica Gene enzima 
RNAm 
Enzima 
ativa 
Ativador gênico 
Transcrição 
Tradução 
A comunicação celular é fundamental para o 
controle do metabolismo, feita através de 
sinais químicos - moléculas sinalizadoras; 
 
Regulam a atividade das enzimas 
marcapasso. 
Moléculas Sinalizadoras 
Etapas da Sinalização 
Resposta 
celular 
1) Síntese e liberação da 
molécula sinalizadora 
pela célula sinalizadora. 
2) Transporte da 
molécula sinalizadora 
até a célula alvo. 
3) Detecção do sinal pela 
célula alvo através de um 
receptor específico. 
4) Modificação do metabolismo, 
acionada pelo complexo sinal-receptor. 
Sinalização Endócrina 
 A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo 
distante dela. 
Célula-alvo 
Célula (glândula) endócrina 
Corrente sanguínea 
Receptor 
Tipos de Sinais Químicos Extracelulares 
Sinalização Sináptica 
Molécula sinalizadora (neurotransmissor) age na célula 
alvo próxima a ela. 
Axônio 
Fenda Sináptica 
Neurônio pré-sináptico Célula pós-sináptica 
Vesícula Sináptica 
Receptor 
Sinapse 
Sinais Químicos Extracelulares 
Sinalização Autócrina 
Célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. 
Ex. fatores de crescimento 
Sinais Químicos Extracelulares 
Receptor 
Meio 
extracelular 
Meio 
extracelular 
Receptor 
Sinalização Parácrina 
Agem em múltiplas células-alvo, próximas a ela. 
Ex: fatores de crescimento e neurotransmissores 
Sinais Químicos Extracelulares 
Célula-alvo 
Célula-alvo 
Célula-alvo 
Célula sinalizadora 
Receptor 
Receptor 
Sinalização Contato-Dependente 
Proteína ligada à membrana plasmática da célula interage 
com receptor da célula adjacente. 
 Ex: Fator de crecimento epidérmico 
Receptor 
Proteína 
Célula sinalizadora Célula-alvo 
Sinais Químicos Extracelulares 
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 e 
obtenção de poder redutor para reações 
anabólicas. 
Vias Metabólicas 
Ciclo da uréia - eliminação de NH4
+ sob formas 
menos tóxicas; 
 
 -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, para utilização no 
cérebro. 
Vias Metabólicas 
Glicólise 
Início catabolismo de 
Carboidratos: 
Metabolismo oxidativo 
Componentes: 
 
- Ciclo de Krebs 
- Transporte de elétrons 
- Fosforilação oxidativo 
Vias catabólicas 
convergem no 
ciclo de Krebs 
Metabolismo de 
lipídios e esteróides 
Metabolismo de 
aminoácidos e proteínas 
O ATP é a ”moeda de troca” energética nas células; 
 
Organismos fototrópicos transformam energia luminosa 
em energia química sob forma de ATP; 
 
Heterotróficos transformam alimentos em ATP; 
 
O ciclo do ATP transporta energia da fotossintese ou do 
catabolismo para os processos celulares que necessitam 
de energia. 
Ciclo do ATP 
ATP 
1 Adenosina + 3 Fosfatos 
 O NADH e o FADH2 são 
aceptores de prótons; 
 
 Todo H+ que é liberado 
na reação é captado pelo 
NAD+ e FAD; 
COENZIMAS CELULARES 
NAD+ 
 Composto orgânico, forma ativada coenzima B3; 
 
 Encontrado nas células de todos os seres vivos; 
 
 Transportador de elétrons nas reações 
metabólicas de oxi-redução; 
 
 Importante papel na produção de energia para a 
célula. 
ESTRUTURA DO NAD+ 
Nicotinamida adenina dinucleotídio 
NAD+ (oxidada) NADH (reduzida) 
2 e- 
2H+ 
45 
Nicotinamida adenina Dinucleótido 
FAD 
 Composto orgânico, forma ativa da coenzima 
B2; 
 
 Capazes de aceitar reversivelmente 2 átomos 
de H+, formando FADH2; 
 
 Estão ligadas fortemente a flavoenzimas que 
catalisam a oxidação ou redução de um 
substrato. 
 
48 
Flavina adenina Dinucleotídeo 
Cadeia Respiratória 
 
O NAD+ e FAD+ recolhem elétrons liberados no 
catabolismo; 
 
Catabolismo é oxidativo – substratos perdem H+; 
 
Anabolismo é redutivo - o NADPH e FADH 
fornecem elétrons para os processos anabólicos. 
Reações de oxi-redução 
 no Metabolismo 
ATP ADP + Pi 
Fluxos de ENERGIA e de 
Moléculas 
ANABOLISMO 
MOLÉCULAS MENORES MACROMOLÉCULAS 
CATABOLISMO 
MACROMOLÉCULAS MOLÉCULAS MENORES 
No Metabolismo ocorrem reações de óxido-redução 
As macromoléculas são mais reduzidas que as 
moléculas menores (mais oxidadas). 
No Catabolismo as macromoléculas (dos nutrientes) 
são OXIDADAS pelo Oxigênio (respiração). 
No processo formam-se moléculas menores (mais 
oxidadas), CO2 (oxidado) e H2O. 
No Anabolismo ocorre o processo inverso. 
As moléculas menores (mais Oxidadas) são reduzidas e 
originam moléculas maiores (mais reduzidas) 
Nas reações de óxido-redução participam 
cofatores (coenzimas) que transportam 
elétrons 
Ex: NAD+/NADH; FAD/FADH2 
Cofatores e Coenzimas 
Cofatores e Coenzimas 
Elementos que participam das reações catalisadas pelas 
enzimas. Podem estar ligados covalentemente (ex. FAD) 
ou associados à enzima (ex. NAD). 
NOTA: Os cofatores apresentam especificidade. Ex: 
transporte de elétrons, de CO2, grupos metila, etc. 
REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO 
CATABOLISMO 
MACROMOLÉCULAS (REDUZIDAS) + O2 
MOLÉCULAS MENORES 
(OXIDADAS) + 
CO2 (OXIDADO) + H2 O 
Transportador oxidado 
(NAD+; FAD) 
Transportador reduzido 
(NADH; FADH2) 
MOLÉCULAS 
MENORES (OXIDADAS) 
MACROMOLÉCULAS (REDUZIDAS) 
ANABOLISMO