AT6 METABOLISMO ENERGETICO

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AT 6 –Metabolismo Energético 
Bioquímica
Flavia Noujeimi
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Metabolismo
Transformação da matéria e da energia
 A seqüência das reações enzimáticas são chamadas de rota ou via metabólica. 
Nas rotas metabólicas o produto de uma reação é o substrato da reação subseqüente.
As reações metabólicas ocorrem essencialmente no citoplasma ou na mitocôndria.
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Principais Vias Metabólicas
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Metabolismo
O metabolismo divide-se em duas etapas: 
Catabolismo (onde há degradação, ou “quebra” de compostos)
Anabolismo (que é a síntese, ou seja, formação de compostos).
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O que é Metabolismo?
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Metabolismo
Processo geral por meio do qual os sistemas vivos
adquirem e usam energia livre para realizarem suas
Funções
 Catabolismo ou metabolismo destrutivo: Conjunto de reações enzimáticas onde moléculas complexas são degradadas em moléculas mais simples. Processo gerador de energia
	Ex.: Glicólise, Respiração celular, quebra de proteínas
Anabolismo ou metabolismo construtivo: Obtenção de substâncias orgânicas complexas a partir de substâncias mais simples. Processo consumidor de energia
 Ex.: Síntese de proteínas dentro do tecido muscular a partir de AA
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CATABOLISMO
ANABOLISMO
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Metabolismo 
Balanço entre Anabolismo e Catabolismo
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Catabolismo 
de 
Biomoléculas
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Metabolismo de Carboidratos
RESERVA COMBUSTÍVEL E FORMA DE ESTOCAGEM
PRINCIPAIS TIPOS DE COMBUSTÍVEL E SUAS FORMAS DE ESTOCAGEM
Reserva Combustível Forma de estocagem
LIPÍDEOS ÁCIDOS GRAXOS TRIACILGLICEROL
CARBOIDRATOS GLICOSE GLICOGÊNIO / AMIDO
POR QUE ESTOCAR COMBUSTÍVEIS?
POR QUE ESTOCAR GLICOSE NA FORMA DE GLICOGÊNIO?
QUAIS TECIDOS QUE ESTOCAM GLICOSE NA FORMA DE GLICOGÊNIO?
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Metabolismo de Carboidratos
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A Glicose
 É o principal combustível da maioria dos organismos
 É o carboidrato mais importante, é degradada, armazenada ou formada por diferentes vias: 
Glicólise - Quebra da Glicose gerando ATP.
Glicogênese - Formação de Glicogênio.
Glicogenólise - Quebra do Glicogênio para fornecimento de glicose.
Ciclo das Pentoses-fosfato - Produção de Pentoses a partir de glicose.
Gliconeogênese - Formação de Glicose a parteir de fontes não glicídicas.
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1- GLICÓLISE
É o catabolismo anaeróbico da glicose.
Ou seja, degradação da glicose sem/com necessidade de oxigênio.
A glicose pode vir da alimentação ou da degradação do glicogênio de reserva.
Definição: É a via metabólica na qual UMA molécula de GLICOSE (C6) é degradada em DUAS moléculas de PIRUVATO (C3). Produzindo DUAS moléculas de ATP e DUAS de NADH
A Glicólise ocorre no Citoplasma de todas as células (Citossol) 
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GLICÓLISE
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2 NADH, 2 ATP
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Durante a via glicolítica há produção de NADH e H+. 
Se não houvesse recuperação do NAD +, a mudança da relação NAD+ / NADH diminuiria a velocidade da via. 
	
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Em condições aeróbias:
Piruvato 
  Ciclo de Krebs 
 e
 Fosforilação Oxidativa
 CO2 e H2O
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	Utilização dos elétrons do NADH na fosforilação oxidativa: regeneração do NAD+.
Precisa do O2 para receber os elétrons no final da respiração celular.
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Em condições anaeróbias
 (ausência ou falta de oxigênio) :	
piruvato  lactato ou etanol 
(fermentação)
?
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As leveduras são organismos anaeróbios facultativos, isto e, obtêm energia a partir de carboidratos, tanto em condições com disponibilidade de oxigênio como em condições de ausência.
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e -
e -
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Quando o NADH não é reoxidado pela fosforilação oxidativa pela falta de O2 (exercício extenuante) , ocorre:
um acúmulo de NADH e H+, 
aumento do pH da célula.
Como realizar a reoxidação do NAD+?
Fermentação Láctica
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Ciclo de Cori
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Vias de Entrada de outros Monossacarídeos
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2- GLICOGÊNESE
 Glicogênese é o processo bioquímico que transforma a glicose em glicogênio. 
Sempre após as refeições quando o nível de glicose no sangue está alto.
 Ocorre proeminente no fígado e músculos (os músculos apresentam cerca de 4 vezes mais glicogênio do que o fígado em razão de sua grande massa).
O músculo armazena apenas para o consumo próprio, e só utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia rápida.
 O glicogênio fica disponível no fígado e músculos, sendo consumido totalmente cerca de 24 horas após a última refeição. 
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Glicogênese
Quantidade de glicose disponível para o ser humano, levando em considerações as reservas hepáticas e musculares de glicogênio 
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3- GLICOGENÓLISE 
 O glicogênio armazenado é disponibilizado para a via glicolítica por meio da glicogenólise, que é a clivagem ou quebra sequencial das ligações entre as unidades de glicose armazenadas liberando assim a glicose.
 Ocorre durante o jejum de breve a prolongado quando não há glicose disponível no sangue para gerar ATP. 
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GLICOGÊNIO
Citossol de células do fígado e músculo esquelético;
Regula o nível de glicose no sangue 
Fornece reserva de glicose para atividade muscular persistente.
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Regulação da Glicemia
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Insulina: “sinaliza o estado alimentado”.
inibe gliconeogênese;
estimula síntese de glicogênio, síntese de ácidos graxos, a glicólise e a construção de proteínas musculares.
b) Glucagon: “resposta ao baixo nível de glicose”.
inibe síntese de glicogênio, síntese de ácidos graxos, a glicólise.
estimula a quebra do glicogênio (glicogenólise), a gliconeogênese e mobilização dos triacilgliceróis.
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 (produção de Pentoses-fosfato e NADPH).
Ribose  presente no DNA, RNA, ATP, CoA, NAD+, FAD.
 G6P + 2NADP+ + H2O  Ribose-5-P + 2NADPH + 2H+ + CO2
NADPH * biossínteses (ex. de ácidos graxos).
 
G6P + 12NADP+ + 7H2O  6CO2 + 12NADPH + 12H+ + Pi
4- CICLO DAS PENTOSES-FOSFATO
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Via das pentoses-fosfato
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5- GLICONEOGÊNESE
 Gliconeogênese é a biossíntese de glicose a partir de substâncias que não são carboidratos, como lactato, piruvato, oxaloacetato, aminoácidos. 
 Isso acontece nos jejuns muito longos ou exercícios físicos intensos, onde não há mais glicose disponível e nem glicogênio, mas as necessidades energéticas precisam ser saciadas, assim entra em cena a gliconeogênese que ocorre no fígado.
 Tendo o piruvato como partida, a gliconeogênese é o inverso da glicólise, é o caminho inverso, de volta
Os passos irreversíveis da glicólise são contornados por 3 desvios.
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Via metabólica importante – jejum prolongado
Alguns tecidos: cérebro,
 hemácias, medula renal,cristalino e córnea ocular,
 testículos e 
músculo em exercício
Suprimento 
contínuo 
de glicose
GLICONEOGÊNESE
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baixos níveis de glicose – coma e morte;
altos níveis de glicose (hiperglicemia) – desidratação; coma hiperglicêmico e hiperosmótico.
Como o nível de glicose no sangue é mantido relativamente constante apesar de grandes variações na captação e na utilização da glicose?
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	Permite a manutenção dos níveis de glicose no sangue, mesmo após toda a glicose da dieta ter sido absorvida e totalmente oxidada.
GLICONEOGÊNESE
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Gliconeogênese e Exercício Físico
Gliconeogênese significativa durante o exercício:
Fornecer glicose adicional ao coração e músculo esquelético:
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Ciclo do Ácido Cítrico 
(Ciclo de Krebs)
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Moinho 
Metabólico
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Ciclo do Ácido Cítrico
 O processamento da glicose começa com a oxidação de derivados da glicose atéo dióxido de carbono;
 O Ciclo de Krebs é a via final comum para a oxidação de aminoácidos, carboidratos e ácidos graxos;
 Entram no ciclo principalmente como acetil coenzima A (acetil CoA);
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Ciclo do Ácido Cítrico
Ele ocorre na matriz mitocondrial;
 O piruvato é internalizado por um transportador de membrana;
 Lá ele é transformado em acetil- CoA, a molécula que interconecta a glicólise e o Ciclo de Krebs.
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Ciclo do Ácido Cítrico
Descarboxilação do piruvato e ligação de uma coenzima A;
 Formação de acetil-CoA, com conseqüente liberação de 1 hidrogênio;
Complexo multienzimático (agregado de 3 enzimas);
Cofatores: TPP, FAD, Coenzima A, NAD+, lipoato;
Vitaminas essenciais no processo: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD) , niacina (no NAD+), pantotenato (na CoA);
Cinco reações consecutivas de descarboxilação e desidrogenação do piruvato até Acetil-CoA.
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Ciclo do ácido cítrico
 
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Ciclo do ácido cítrico
 Passo a passo....
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Ciclo do ácido cítrico
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Ciclo do ácido cítrico
 
Equilíbrio é determinado pela disponibilidade de acetil-CoA
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Ciclo do ácido cítrico
Um composto de 4C (oxaloacetato) se condensa com um acetil, com 2C, originando um ácido tricarboxílico de 6C (citrato);
 Um isômero do citrato é a seguir descarboxilado;
 O composto resultante, com 5C (alfa-cetoglutarato) também sofre descarboxilação oxidativa, originando um composto de 4C;
 O oxaloacetato é então regenerado a partir do succinato.
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Ciclo do ácido cítrico
Em cada volta 
2 átomos de carbono entram no Ciclo como um acetil-CoA 
2 átomos de carbono saem do ciclo na forma de CO2
 A energia liberada pela oxidação é conservada na forma de coenzimas reduzidas: 3NADH e 1FADH2.
Saída de GTP- a célula troca rapidamente a Guanina por adenina- ATP
Balanço do Ciclo de Krebs:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O ↔ 3 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA
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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
	A fosforilação oxidativa é o processo pelo qual se forma ATP quando se transferem elétrons do NADH ou do FADH2 para o O2 (redução a H2O), por uma série de transportadores de elétrons. 
NADH FADH2
NAD+ FAD
e-
O2
H20
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CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
Os transportadores de elétrons (com exceção da ubiquinona e do citocromo c), estão organizados em 4 grandes complexos protéicos:
Complexo I - NADH-Q redutase
Complexo II – Succinato-Q redutase;
Complexo III – Citocromo redutase;
Complexo IV – Citocromo oxidase.
 A cadeia respiratória, ao transportar os elétrons, bombeia prótons da matriz para o citossol;
A passagem dos prótons pela ATPase determina a síntese de ATP.
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Cadeia Transportadora de Elétrons
H+
+
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Para manterem-se vivos e desempenharem suas funcoes biologicas os seres necesssitam continuamente de energia. Alguns organismo sao chamados de fototróficos (energia oriunda da luz solar) e os quimiotróficos (oxidação de compostos orgânicos oriundos do meio ambiente). As substâncias oxidáveis utilizadas pelos seres vivos estão presentes nos alimentos sob a forma de carboidratos, lipidios e proteinas. Ha tb reservas endogenas de carboidratos e lipidios que sao oxidadas nos interlavos entre as refeicoes.
Todo o processo de obtencao, armazenamento e utilizacao da energia, e a transformacao de precursores conseguidos do meio em compostos caracteristicos de cada organismo, e efetuado por uma intrincada rede de milhares de reacoes quimicas e constitui o metabolismo. As reacoes que compoem o metabolismo organizam-se em vias metabólicas, que sao sequencias definidas de reacoes enzimaticas especificas. As vias metabolicas funcuinam de modo inter-relacionado e extremamente coordenado.
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Neste esquema podemos ver a sequência de reacções que caracterizam a glicogenólise.
O glicogénio é degradado pela acção de 3 enzimas em 4 reacções. Vamos abordar cada uma destas reacções.
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