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Metabolismo Profa. Dra. Luciana Pietro Introdução ao Metabolismo Metabolismo – é o conjunto das reações bioquímicas que ocorrem em um organismo Metabolismo energético parte do metabolismo que diz respeito ao armazenamento e utilização de energia Metabolismo de lipídeos diz respeito a síntese e degradação de lipídeos Metabolismo de açúcares diz respeito a síntese e degradação açúcares A unidade do metabolismo é a via metabólica: Cada via metabólica tem uma função Para que serve na célula? Cada via metabólica tem sua regulação Como é ligada e desligada? Cada via metabólica tem suas conexões Com que outras vias se conecta? Mapa metabólico v v Existem alguns intermediários-chave no metabolismo energético Glicogênio Piruvato Acetil—CoA Ácido graxo Aminoácidos Observações: Seis delas se agrupam em pares Glicogênese (1) X glicogenólise (2) Glicólise (3) X Gliconeogênese (4) Síntese de ác. Graxo (8) X Ox. ác. Graxo (9) Duas são cíclicas: Ciclo de krebs (6) Ciclo da uréia (11) Vias do metabolismo energético Glicose Piruvato Ribose Acetil—CoA Ácido graxo glicólise gliconeogênese Via das pentoses Síntese de ác. graxo Oxidação de ác. graxo glicogênese glicogenólise Glicogênio Fosforilação oxidativa Ciclo da uréia Aminoácidos Oxidação de aác. 1 2 3 4 5 Ciclo de Krebs 6 7 8 9 10 11 NH3 (amônia) CO2 H v v v uréia O2 H2O ADP ATP Anabolismo X Catabolismo Catabolismo é a fase de degradação do metabolismo em que moléculas orgânicas de nutrientes (carboidratos, gorduras e proteínas) são convertidos em moléculas menores e mais simples produtos (como o ácido láctico, CO2, NH3). As vias Catabólicas liberam energia. Parte dessa energia é aprisionada: na molécula de ATP nos transportadores de elétrons (NADH, NADPH e FADH2), o restante é perdida como calor No anabolismo (biossíntese) moléculas complexas (lipídeos, polissacarídeos, proteínas, ácidos nucléicos) são produzidos à partir de precursores simples As reações anabólicas exigem uma entrada de energia, geralmente sob a forma : das ligações fosfoanidrido do ATP e do poder redutor do NADH, NADPH e FADH2 Macromoléculas Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucléicos Anabolismo Catabolismo Nutrientes Carboidratos Gorduras Proteínas Energia química Produtos finais CO2 H2O NH3 Moléculas Precurssoras Aminoácidos Açúcares Ácidos graxos Bases nitrogenadas 4 ATP um carreador de grupamentos fosfato e de energia quimica Via glicolítica Fosforilação oxidativa Biossínteses Formação de gradientes (transporte) Movimentação celular Glicose Piruvato O2 + H+ + e- H2O ATP ADP + Pi Fosforilações Estrutura do Trifosfato de adenosina (ATP) P P Ribose Base P ATP Pensando simples Vias exergônicas (oxidações) Vias endergônicas 7 Como sistema ATP—ADP funciona Quantidade de Energia Contida na molécula P fosfato P P Ribose Base ADP a b P P Ribose Base P ATP g a b Quando o fosfato se liga ao ADP absorve grande quantidade de energia, que fica armazenada na forma de uma ligação de alta energia ( ) Quando a ligação é quebrada essa energia é liberada Energia Reações de Redução e Oxidação Oxidação Ocorre quando: a substância ganha O2 a substância perde hidrogênio a substância perde elétrons Redução Ocorre quando: a substância perde O2 a substância ganha hidrogênio a substância ganha elétrons Reação de Oxidorredução - ocorre quando a oxidação e a redução ocorrem juntas na mesma reação química - são reações que transferem elétrons entre substâncias fazendo com que o número de oxidação (nox) de uma substância aumente enquanto o nox de outra substância diminui Identificando o estado redox dos átomos de carbono Totalmente oxidado Totalmente reduzido O H Função química - 3 Alcano 1 3 Álcool 1 1 (0) Aldeído (cetona) 2 1 Ácido carboxílico 2 - Gáscarbônico Quando examinamos uma molécula ou grupamento químico: Oxigênio é um indicador de oxidação Hidrogênio é um indicador de redução Muita energia Nenhuma energia 10 Moléculas importantes como combustíveis energéticos Qual é mais reduzida e qual é mais oxidada? Qual vai liberar mai energia após sua oxidação total? Qual tem potencial para produzir mais ATP? 11 Um exemplo de reação redox Lactato (álcool) Piruvato (cetona) Lactato desidrogenase Oxidação do lactato a piruvato Desidrogenação: dois elétrons e dois íons de hidrogênio (o equivalente a dois átomos de hidrogênio) são removidos do C-2 de lactato, um álcool, para formar piruvato, uma cetona. Nas células a reação é catalisada pela enzima lactato desidrogenase e os elétrons são transferidos para um cofator chamado nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+). 12 NADH e NADPH transportadores solúveis de elétrons No NADP este grupo hidroxila é esterificado com fosfato P P Ribose Base Base P Fórmula esquemática do NAD(P)+ + NAD+ (NAD oxidado) NADH (NAD reduzido) nicotinamida adenina Capacidade de se oxidar e se reduzir A nicotinamida é o grupamento funcional Incorpora um íon hidreto (H2-) Ribose 13 Funções do NAD e do NADP NAD oxidação de combustíveis NADP biossíntese Via glicolítica Ciclo de Krebs Oxidação de ácidos graxos Cadeia de transporte de elétrons NAD+ NADH O2 H2O Biossíntese de lipídeos Outras biossínteses Via das pentoses NADPH NADP+ Glicose (C6) Pentose (C5) Vias Anabólicas Vias Catabólicas Outras vias oxidativas 14 FAD e FMN transportadores de elétrons associados à proteínas Isoaloxazina (flavina) FADH• (FMNH• ) (Semiquinona) FADH2 (FMNH2) (Totalmente reduzido) FMN FAD Flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e mononucleótido de flavina (FMN) P P Ribose Ribose Base Base P Ribose Base Pensando simples FAD FMN Capacidade de oxirredução Flavina é o grupamento funcional Incorpora H2 15 Variações de nas reações químicas energia DG = variação G = energia livre de Gibbs Lê-se: variação na energia livre de Gibbs A B DG é usada como medida na variação de energia das reações DG serve como uma medida da espontaneidade da reação Quando DG é negativo significa que a reação libera energia e portanto é espontânea A B DG negativo Quando DG é igual a zero significa que a reação se equilibra com concentrações iguais de reagentes e produtos A B DG = 0 Quando DG é positivo significa que a reação absorve energia. Isso significa que a reação inversa é espontânea A B DG positivo
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