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Introdução ao Metabolismo e Glicólise Morgana Moretti Introdução ao metabolismo Metabolismo Obtenção de energia Síntese e degradação de biomoléculas especializadas Via metabólica: reações enzimáticas em sequencia, no qual o produto de uma reação serve de substrato da reação subsequente. Metabólito: cada um dos intermediários de uma via metabólica Metabolismo: quando vias metabólicas diferentes se interrelacionam, formando uma rede de reações químicas. Introdução ao metabolismo Proteínas Glicogênio Triacilglicerois Proteínas Glicogênio Triacilglicerois Aminoácidos, ácidos graxos, glicose Energia VIAS CATABÓLICAS VIAS ANABÓLICAS Formação/sínteseMobilização/degradação Insulina Glucagon Adrenalina Insulina Glucagon Adrenalina Introdução ao metabolismo CATABOLISMO: Via de degradação, moléculas complexas dos nutrientes são convertidas em produtos finais menores e estruturalmente mais simples. Vias catabólicas: liberam energia livre. Parte desta energia livre é conservada sob forma de ATP, NADPH, NADH e FADH2 (nucleotídeos reduzidos). ANABOLISMO: via de SÍNTESE, precursores simples são convertidas em moléculas mais complexas. Vias anabólicas: requerem energia livre, a qual é obtida pela hidrólise do ATP e do poder redutor do NADPH ou NADH. Introdução ao metabolismo Introdução ao metabolismo NAD+ (forma oxidada) + 2 elétrons + 1 próton (:H-) = NADH (forma reduzida). FAD (forma oxidada) + 2 elétrons + 2 prótons (H2) = FADH2 (forma reduzida) Regulação das vias metabólicas 1. Regulação alostérica; 2. Regulação por retroinibição (feed back negativo); 3. Regulação hormonal/modificação covalente; 4. Regulação da concentração da enzima: balanço entre a sua síntese e degradação; 5. Disponibilidade de substrato; A B C D E Introdução ao metabolismo G = Energia Livre de Gibbs: quantidade de energia que pode realizar trabalho durante uma reação a temperatura e pressão constantes. Quando reação ocorre com liberação de energia livre: EXERGÔNICA Quando sistema ganha energia livre: ENDERGÔNICA Introdução ao metabolismo Como ocorrem as reações com ΔG’0 positivo? Introdução ao metabolismo Alterações de energia livre são aditivas Acoplamento energético Como ocorrem as reações com ΔG’0 positivo? Introdução ao metabolismo Outros compostos fosforilados: Introdução ao metabolismo Introdução ao metabolismo ATP Comida contém compostos orgânicos: • Carboidratos • Proteínas • Lipídeos Principais vias Metabolismo de carboidratos Glicólise Degradação da glicose Gliconeogênese Síntese endógena de glicose Glicogenólise Degradação do glicogênio Glicogênese Síntese de glicogênio Uma molécula de glicose é degradada para produzir 2 moléculas de piruvato (composto com 3 átomos de C) e energia na forma de ATP e NADH. “glykys” doce / açúcar “lysis” quebra Primeira via a ser elucidada! Glicólise Glicólise Ocorre no citosol Todas as 10 reações ocorrem no citosol O “2” indica que a glicose foi convertida em dois açúcares de 3 carbonos (apenas 1 é mostrado) Fase de investimento: consumo de 2 ATPs Fase de pagamento: produção de 4 ATPs Glicólise Reações da fase de investimento (-2ATPs) Glicólise: Fase de investimento ou preparatória Glicose é fosforilada imediatamente após ingressar nas células Prevenir transporte para fora da célula Complexo ATP-Mg2+ é co-substrato Reação irreversível 1- Síntese de glicose 6-fosfato Inibidas pelos produtos da reação (músculo) 2- Conversão da Glicose-6-fosfato à Frutose-6-fosfato 3 – Fosforilação da F6P à Frutose-1,6-bifosfato Inibidas pelos produtos da reação; Inibida por ATP Níveis elevados de citrato; Ativada por insulina; Reação irreversível Enzima dependente Mg2+ 4 – Clivagem da Frutose-1,6-bifosfato “lysis” quebra 5 – Interconversão das trioses-fosfato Reações da fase de pagamento (+4ATPs) Glicólise: Fase de pagamento 6 – Oxidação do Gliceraldeído-3-fosfato à 1,3-bifosfoglicerato Fosfato não vem do ATP 7 – Transferência do fosforil de 1,3-bifosfoglicerato a ADP 8 – Conversão de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato Intermediário 2,3-bifosfoglicerato 9 – Desidratação 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato 10 –Transferência do fosforil do fosfoenolpiruvato para ADP Reação irreversível Enzima dependente de K+ e Mg2+ ou Mn2+ Ativada pela frutose-1,6- bifosfato (regulação para frente); Inibida por ATP Inibida por glucagon Todas as 10 reações ocorrem no citosol O “2” indica que a glicose foi convertida em dois açúcares de 3 carbonos (apenas 1 é mostrado) Fase de investimento: consumo de 2 ATPs Fase de pagamento: produção de 4 ATPs Glicólise Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O ∆G°’ = -85 kJ/mol Reação global da glicólise Glicose + 2 ATP + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 ADP + 2 NADH + 2H+ + 4 ATP + 2 H2O • Enzima: Hexoquinase; • Enzima: Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1); • Enzima: Piruvato quinase; O Controle a Curto Prazo é feito por alteração alostérica reversível das enzimas e também pela sua fosforilação. O Controle a Longo Prazo da Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de enzimas glicolíticas. Regulação da glicólise Hexoquinase Piruvato quinaseFosfofrutoquinase 1 • Inibidas pelos produtos da reação (músculo); Inibidas pelos produtos da reação; Inibida por ATP Níveis elevados de citrato; Ativada por insulina; Ativada pela frutose-1,6- bifosfato (regulação para frente); Inibida por ATP Inibida por glucagon Regulação da glicólise Destinos do piruvato Em condições Anaeróbias: - Formam-se produtos de Fermentação - Etanol e CO2 no caso da fermentação Alcoólica; - Ácido Láctico na Fermentação Láctica. Em condições Aeróbias: - Forma-se o Acetil-CoA que vai entrar no Ciclo de Krebs. Destinos do piruvato Ocorre em leveduras e outros microorganismos Fermentação alcoólica Enzima: Lactato desidrogenase; A formação de lactato é o principal destino do piruvato nas hemáceas, cristalino, córnea, medula renal, testículos e leucócitos. Destinos do piruvato Fermentação lática Curisosidade! NADPH fornece força redutora para processos biossintéticos Ribose-5-fosfato é precursor para a síntese de nucleotídeos, ácidos nucléicos e coenzimas Não requer e nem produz ATP Via das pentoses-fosfato Catabolismo da glicose 1. Explicar o conceito de via metabólica e como elas podem ser classificadas. 2. Explicar as principais estratégias de regulação das vias ou rotas metabólicas. 3. Explicar o conceito de deltaG0’, reações endergônicas e exergônicas. Como as reações com deltaG0’ positivo acontecem nas células? 4. Quais os possíveis destinos da glicose nas células? 5. De maneira geral, qual é a função da glicólise? 6. Quais as enzimas reguladas na glicólise? Como ocorre a regulação? 7. Quais as duas etapas da glicólise e as suas diferenças?Em que local na célula ocorre a glicólise? 8. Qual o lucro energético da glicólise? 9. Por que é importante a glicose ser fosforilada para glicose- 6 fosfato quando ela entra na célula? 10. Identifique os possíveis destinos do piruvato quando a glicose é oxidada em organismos aeróbicos e anaeróbicos. 11. Qual é afunção da via das pentoses-fosfato? 12. No site indicado abaixo, preencha os campos em branco com os nomes das enzimas que participam de cada reação da glicólise. Após terminar, pequise e descreva como ocorre a regulação desta via. 13. http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/glycolysis/glycol ysis.htm Questões
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