resumo prova I - bioquimica II

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Bioquímica II – prova I
AULA 1
METABOLISMO
- Diversas vias metabólicas atuam em conjunto para: obter energia química; converter as moléculas de nutrientes em moléculas próprias de cada célula; sintetizar e degradar moléculas necessárias a funções celulares especiais.
- Essas transformações químicas são feitas por enzimas e só ocorrem quando há necessidade e sempre em sequência, onde o produto de uma reação se torna o substrato da próxima.
- Mitocôndria: organela responsável pela maior parte da produção de energia.
- Fígado: tem papel central no metabolismo, pois processa, fornece e distribui nutrientes para todos os outros órgãos. É importante tanto no estado alimentado quanto no de jejum.
- O metabolismo é dividido em catabolismo (converte moléculas complexas em outras mais simples, vias de energia conservada em ATP e de transportadores de elétrons reduzidos como NADH, NADPH e FADH2) e anabolismo (moléculas simples originam outras mais complexas, vias de energia vindas do ATP ou NADH, NADPH e FADH2).
BIOENERGÉTICA
- Descreve como os organismos vivos capturam, transformam e usam energia.
- Trabalho químico: síntese de componentes celulares.
- Trabalho osmótico: acúmulo e retenção de sais e compostos contra gradiente de concentração.
- Trabalho mecânico: contração muscular e movimento de flagelos.
- Parâmetros termodinâmicos: Entalpia (conteúdo de calor do sistema reagente, reflete o nº e tipos de ligações químicas dos reagentes e produtos, pode ser exotérmica, que libera calor, ou endotérmica, que ganha); Entropia (expressão quantitativa da desordem de um sistema) e Energia livre de Gibs (quantidade de energia capaz de realizar trabalho e prevê a direção que ocorre a reação)
- As células animais obtém energia livre dos nutrientes e as vegetais, da radiação solar absorvida. Ambos os tipos de células transformam a energia livre em ATP.
- Coenzimas: derivadas das vitaminas e se associam às enzimas desidrogenases (NAD e FAD).
AULA 2
RESPIRAÇÃO CELULAR
- 1º: Degradação de carboidratos, lipídios e proteínas. Produto final = acetil CoA.
- 2º: Ciclo de Krebs dentro da mitocôndria, gera o NADH e FADH2 (doam seus elétrons para a cadeia transportadora de elétrons), degrada acetil- CoA.
- 3º: Forforilação oxidativa = síntese de ATP. Dois componentes necessários: cadeia transportadora de elétrons e ATP sintase (estão na membrana mitocondrial interna).
CICLO DE KREBS
- Ocorre na mitocôndria e a maioria das enzimas está presente na matriz mitocondrial.
- Membrana mitocondrial interna é seletiva e envolve a matriz, a MM externa é permeável.
- É a via metabólica central com vias degradativas chegando até ele e vias anabólicas iniciando nele.
- Via onde converge o metabolismo de carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos -> convertidos em CO2 e H2O.
- Para que possam entrar no Ciclo, as moléculas de nutrientes precisam ser degradadas até acetil CoA.
- Vitamina B5: ajuda a controlar a capacidade de resposta do corpo ao stress e no metabolismo das proteínas, gorduras e açúcares. É também chamada de ác. Pantotênico ou patotenato.
- Reações do CK (olhar no slide/caderno)
- Produtos formados no CK: um grupo acetil (com dois átomos de carbono introduzidos no ciclo), dois átomos de carbono emergiram do ciclo como CO2. Cada volta do CK produz: 3NADH + 1FADH2 + 1 ATP + 2CO2.
- O CK é uma via anfibólica (catábolico e anabólico).
- O CK não funciona apenas no catabolismo oxidativo de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos, mas também fornece precursores para vias biossintéticos.
- A velocidade do ciclo depende da disponibilidade de substratos, da inibição de acúmulo por produtos e da inibição de algumas enzimas da via.
- Principais enzimas envolvidas na regulação: citrato sintase, isocitrato desidrogenase e ‘alfa’-cetoglutarato desidrogenase.
AULA 3
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
- A fosforilação ocorre nas mitocôndrias; envolve a membrana mitocondrial interna e o espaço intermembranoso.
- Os componentes fazem contato com a matriz mitocondrial e as duas membranas.
- A fosforilação começa com a entrada de elétrons na cadeia transportadora (muitos deles são provenientes da ação de desidrogenase, que passam para as co-enzimas).
- É o estágio que acontece a maior produção de ATP.
- Transportadores de elétrons:
1. NADH e NADPH: se associam reversivelmente com as enzimas; não podem atravessar a membrana mitocondrial interna e por isso seus e- precisam ser lançados através dela.
2. Flavoproteínas: carregam o FAD (tem a mesma função que NAD = coleta e-); o nucleotídeo de flavina oxidado pode aceitar um elétron ou dois, originando FADH2 ou FMNH2. Assim, as flavoproteínas podem participar tanto da transferência de um como de dois elétrons.
3. Ubiquinona: É lipossolúvel e apresenta uma longa cadeia isoprenoide; pode aceitar 1 e-, originando o radical semiquinona ou 2 e- formando ubiquinol; é uma molécula pequena; transporta e- dos complexos 1 e 2 e leva ao 3.
4. Citocromos: proteínas que apresentam uma intensa absorção de luz devido aos grupos prostéticos heme, que contém ferro. As mitocôndrias contém 3 classes de citocromos (A,B e C), e a diferença entre eles é a cadeia lateral.
5. Proteínas de ferro-enxofre: presença de ferro associado a átomos de enxofre inorgânico. Participam de transferências de um elétron em que cada átomo de ferro do arranjo ferro-enxofre está oxidado ou reduzido.
- Na cadeia respiratória mitocondrial, os elétrons movem-se: NADH -> FLAVOPROTEÍNAS -> UBIQUINONA -> PROTEÍNAS FERRO-ENXOFRE -> CITOCROMO -> OXIGÊNIO.
ESTRUTURA DA CADEIA TRANSPORTADORA DE E-
- Estão organizados em complexos que se localizam na membrana mit. Interna.
- Os complexos I e II transferem e- até a ubiquinona. O complexo III transporta e- da ubiquinona até o citocromo c. O complexo IV completa a sequência transferindo e- do citocromo c para o oxigênio.
1. Complexo I: Catalisa a transferência de e- para a ubiquinona a partir do NADH.
2. Complexo II: Catalisa a transferência de e- do FADH2 para a ubiquinona.
3. Complexo III: Formado por citocromo B e C, principalmente. Trasfere e- da ubiquinona ao citocromo C.
4. Complexo IV: Transporta e- do citocromo C para o oxigênio. Para cada 4 e- são consumidos 4 prótons da matriz, convertendo o oxigênio em 2 moléculas de água.
- A passagem de e- pela cadeia transportadora de e- leva a liberação de 4 prótons da matriz para o espaço intermembranoso do complexo I, 4 prótons do III e 2 prótons do IV.
SÍNTESE DE ATP: PAPEL DA ATP SINTASE
- Enzima localizada na MMI que catalisa a formação de ATP a partir de ADP e Pi, acompanhado do fluxo de prótons do espaço intermembranoso para a matriz mitocondrial.
- Há a porção integral e periférica da membrana. É na periférica onde o sítio catalítico se localiza.
- F1: proteína periférica de membrana formada por 9 subunidades; Fo: proteína integral de membrana que constitui o poro de prótons, possui três unidades (a, b e c). 
- Mecanismo catalítico da ATP sintase:
INIBIDORES DA CADEIA RESPIRATÓRIA
- Rotenona (inseticida): Inibe o fluxo de e- do complexo I para a ubiquinona.
- Antimicina A (antibiótico): Inibe o fluxo de e- no complexo III.
- Cianeto e monóxido de carbono: Inibe a passagem de e- no complexo IV.
DESACOPLADORES DA CADEIA E FOSFORILAÇÃO
-Tecido adiposo marrom: Grande presença de mitocôndrias; onde a oxidação de combustíveis em vez de produzir ATP, serve para gerar calor e manter o recém nascido aquecido.
- A membrana interna destas mitocôndrias contém a termogenina (proteína desacopladroa), que proporciona uma via para os prótons retornarem à matriz sem passar pela ATP sintase.
- O resultado deste desvio é que a energia de oxidação não é conservada em ATP mas dissipada em calor, que contribui para manter a temperatura corporal do recém nascido.
AULA 4
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
ROTAS:
- Gicólise: catabólica, degradativa, forma energia (ATP).
- Gliconeogênese: síntese de glicose pelo organismo; acontece no fígado; ATP a partir de outrasmoléculas.
- Glicogênese/Glicogenólise: síntese e degradação do glicogênio.
CARBOIDRATOS
- Sinônimos: sacarídeos, glicídios, hidratos de carbono ou açúcares.
- São as moléculas orgânicas mais abundantes na natureza.
- (CH2O)n = fórmula mais simples, alguns podem conter nitrogênio, fósforo e enxofre.
- Quimicamente são aldeídos e cetonas que contém um ou mais grupos hidroxila na molécula.
- Pode ser monossacarídeo (glicose, frutose, manose, galactose), oligossacarídeo/dissacarídeo (sacarose, lactose, maltose) ou polissacarídeo (glicogênio, celulose, amido).
- Principais fontes de carboidratos na dieta dos animais monogástricos: amido, glicogênio, sacarose e lactose.
- Principais fontes de carboidratos na dieta dos animais ruminantes: celulose, amido e dissacarídeos.
DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS
- Polissacarídeos amido e glicogênio são degradados a monossacarídeos para que possam ser absorvidos. A digestão começa na boca, onde a amilase salivar hidrolisa as ligações glicosídicas produzindo fragmentos. Tanto a amilopectina quanto o o glicogênio contém ligações que a amilase salivar não pode hidrolisar. No estômago, a amilase salivar é inativada pelo pH ácido, quando o conteúdo do estômago atinge o intestino, a amilase pancreática continua o processo de digestão. A ação da amilase pancreática produz maltose e oligossacarídeos menores. O processo final da digestão ocorre por enzimas sintetizadas pelas células intestinais.
GLICÓLISE
- Centro do metabolismo dos carboidratos.
- Degradação de carboidratos (glicose) para a produção de energia (ATP).
- Destinos da glicose dentro das células: ser oxidada a piruvato (glicólise), ser armazenada na forma de glicogênio e amido ou ser oxidada a pentoses (via das pentoses fosfato).
- Ocorre no citoplasma das células.
- Em certos tecidos e tipos celulares, a glicose por meio da glicólise é a única fonte de energia.
- Série de reações (10) catalisadas por enzimas para liberar duas moléculas de piruvato.
- Durante as reações sequenciais parte da energia é armazenada na forma de ATP e NADH.
REAÇÕES DA GLICÓLISE
- Fase preparatória (5 passos, há consumo de ATP) e fase de pagamento (5 passos, síntese de ATP).
1º Fosforilação da glicose: ATP é o doador de grupo fosfato; reação irreversível catalisada pela enzima hexoquinase; glicose -> glicose-6-fosfato (produto que se torna substrato para a próxima reação).
2º Conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato: A enzima fosfoexose isomerase catalisa a isomerização da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato; isomerase é que transfere grupos dentro da mesma molécula; facilita para as outras enzimas.
3º Fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato: é irreversível; a enzima fosfofrutoquinase 1 catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP para a frutose-6-fosfato; é uma das mais importantes enzimas; etapa definitiva.
4º Clivagem da frutose-1,6-bifosfato: A frutose 1,6 bifosfato é quebrada para liberar gliceraldeido-3-fosfato (uma das moléculas que vai entrar para a fase de pagamento) e diidroxiacetona fosfato; a reação é catalisada pela enzima aldolase e é reversível.
5º Interconversão das trioses fosfato: A diidroxiacetona fosfato é convertida em gliceraldeído-3-fosfato numa reação catalisada pela triose fosfato isomerase.
6º Oxidação do gliceraldeido-3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato: A enzima gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase transforma o gliceraldeido-3-fosfato (cada uma gera um NADH) em 1,3-bifosfoglicerato; é o início da fase de pagamento.
7º Transferência do fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP: A enzima fosfoglicerato quinase transfere um grupo fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADP, formando 3-fosfoglicerato e ATP.
8º Conversão do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato: A enzima fosfoglicerato mutase catalisa a transferência do grupo fosforil entre C2 e C3 do glicerato.
9º Desidratação do 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato: A enzima enolase remove uma molécula de água para liberar fosfoenolpiruvato.
10º Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP: A enzima piruvato quinase catalisa a transferência do grupo fosforil do fosfoenolpiruvato para o ADP.
- Enzimas regulatórias da via glicolídica: fases 1,3 e 10.
- Essas reações acontecem no citosol da célula.
- Gera 2 moléculas de piruvato, 2 de NADH e 4 de ATP (sobram só 2).
- A glicose completa vai gerar 32 ATP, as que não possuem mitocôndria geram apenas 2 ATP, pois utilizam apenas a glicólise como meio de degradação da glicose.
ENTRADA DE OUTROS CARBOIDRATOS NA VIA GLICOLÍTICA
- Muitos carboidratos podem entrar na via após sofrerem transformação e tornar-se um dos intermediários da glicólise: glicogênio, amido, sacarose, galactose, manose, etc.
REGULAÇÃO DA GLICÓLISE
- Enzimas alostéricas são reguladas por moduladores que se ligam a outro sítio que não o sítio ativo. Os moduladores podem alterar a afinidade de uma enzima pelo substrato ou modificar a atividade catalítica.
- Hexoquinase: Catalisa a reação de entrada da glicose na via glicolítica; tem alta afinidade por glicose, permite a fosforilação da glicose e posterior metabolização; inibida pelo produto da reação glicose-6-fosfato.
- Glicoquinase ou Hexoquinase D (fígado): Km maior (mais glicose para atingir a saturação); Vmáx alta (o fígado remove eficientemente o excesso de glicose; inibida por frutose-6-fosfato.
- Fosfofrutoquinase: ATP é o inibidor ou o citrato; é ativada por indicadores de pouca energia dentro da célula.
- Piruvato quinase: Altas concentrações de ATP inibem alostericamente a piruvato quinase, diminuindo a afinidade da enzima por seu substrato: fosfoenolpiruvato; inibida pelo acetil CoA (produzado pelo catabolismo de ácidos graxos, aminoácidos e glicose).
DESTINOS DO PIRUVATO
- Em condições aeróbicas: O piruvato é transformado em acetil CoA, o qual entra no ciclo de Krebs. O NADH formado na glicólise é reoxidado a NAD+ pela passagem de e- pela cadeia transportadora até o oxigênio.
- Em condições anaeróbicas: O NADH gerado pela glicólise não pode mais ser reoxidado pelo oxigênio, deixando a célula sem aceptor de e-. O NAD+ precisa ser regenerado por outras reações, ou seja, o NADH transfere seus e- para formar um produto final reduzido: lactato e etanol.
- Complexo da piruvato desidrogenase é composto por 3 enzimas e cinco coenzimas: tiamina pirofosfato, flavina adenina dinucleotídeo, coenzima A, nicotinamida adenina dinucleotídeo e lipoato.
- Quatro vitaminas são requeridas na alimentação: tiamina (tiamina pirofos.), riboflavina (no FAD), niacina (NAD) e pantotenato (coenzima A).
- Deficiência de tiamina: Em humanos, causa a doença conhecida como beribéri, que é caracterizada pela perda parcial de funções neurais. Não conseguem oxidar o piruvato, isso é de importância para o cérebro, pois este usa a glicose como fonte de energia. Outros animais = polineurite.
DESTINO DO PIRUVATO EM CONDIÇÕES ANAERÓBICAS
- Fermentação do ácido lático: O NAD+ é regenerado a partir do NADH pela redução do piruvato a lactato catalisada pela enzima lactato desidrogenase.
- Ocorre em músculos em contração vigorosa intensa. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbica é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa.
- Nas hemáceas: Mesmo na presença de oxigênio, o lactato também pode ser formado.
- Em microorganismos e bactérias: Também transformam piruvato em lactato.
- Fermentação da lactose do leite leva a produção de lactato, que faz baixar o pH e desnatura as proteínas do leite, provocando sua precipitação.
- Fermentação alcoólica: A levedura e outros microorganismos convertem o piruvato em etanol e gás carbônico.
- A piruvato descarboxilase está presente nas leveduras de cervejarias e padarias. O CO2 produzido na descarboxilação do piruvato é responsável pela carbonatação, característica do champagne. Na panificação, quando leveduras são misturadas com um açúcar, o CO2 liberado pela piruvato descarb. provoca o aumento do volumeda massa. A álcool desidrogenase está presente em muitos organismos que metabolizam o álcool.
CORRELAÇÕES CLÍNICAS
- Glicólise e as células tumorais: As células tumorais podem sofrer condições de hipóxia, porque o tumor sofre a falta de uma rede capilar sanguínea suficiente capaz de supri-lo com oxigênio. Células tumorais mais distantes dos capilares dependem da glicólise como fonte de energia. Células tumorais captam mais glicose que as normais, e as convertem em lactato para reoxidar o NADH. Também apresentam uma superprodução de várias enzimas glicolíticas.
- Diabetes mellitus: É uma doença metabólica caracterizada pelo aumento de glicose no sangue. Essa hiperglicemia é resultante de defeitos na ação da insulina, na secreção de insulina ou ambos.