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Bioquímica 1 Introdução ao Metabolismo Copia

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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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