Bioquímica Médica

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BIOQUÍMICA
CARBOIDRATOS
Carboidratos
• Armazenam energia
• Tecidos conjuntivos
• Componentes dos ácidos nucleicos
• 1% do peso corporal
• 𝐶𝑛(𝐻2𝑂)𝑚
• Polihidroxialdeído, polihidroxiacetona ou componente hidrolisável
• Mono, oligo e polissacarídeo
• Sufixo -ose
Nomenclatura:
Frutose
Glicose
Sacarose
Manose
Trealose
Lactose
Galactose
Sufixo: OSE
Amido
Glicogênio
Maltodextrina
Celulose
Carboidratos
Monossacarídeos
• 𝐶𝑛𝐻2𝑛𝑂𝑛
• Aldoses (aldo-), cetoses (ceto-)
• Tri-, tetr-, pent-
• Representação de Fisher: verticais (posteriores), horizontais
(anteriores), sem ligações no plano do papel, apenas o estereocentro
• Configuração (enantiômeros): D (dextro-),L (levo-); posição do
penúltimo carbono
• Outros centros: rib-, ara-, bin-, glic-
Gliceraldeído Diidroxiacetona
ALDOSE CETOSE
Monossacarídeos
• 3 átomos de carbono – triose
• Gliceraldeído – aldose com 3 carbonos (aldotriose)
• Diidroxiacetona – cetona com 3 carbonos (cetotriose)
•
D-gliceraldeído L-gliceraldeído
Monossacarídeos
• Estereoisômeros/enantiômeros
• ex: L-gliceraldeído e D-gliceraldeído
Monossacarídeos
• Aminoaçúcares: grupo −𝑁𝐻2 no lugar de −𝑂𝐻
• Sólidos cristalinos incolores
• Solúveis em água
• Ligeiramente solúveis em etanol
• Insolúveis em solvente apolar
• Mutarrotação
Monossacarídeos
• 2-desoxi: ausência de oxigênio no carbono 2
• Carbono anomérico: estereocentro da estrutura cíclica
• Anômeros: estereoisômeros que diferentem apenas no carbono
anomérico
• β: grupo –𝑂𝐻 no carbono anomérico do hemiacetal está no mesmo
lado do anel que −𝐶𝐻2𝑂𝐻
• α: grupo –𝑂𝐻 no lado oposto do −𝐶𝐻2𝑂𝐻
• Mutarrotação: mudança na rotação específica que acompanha o
equilíbrio dos anômeros α e β em solução aquosa
Monossacarídeos
• Projeção de Haworth
• Hemiacetais/hemicetais: estruturas cíclicas em anel quando há grupos
hidroxila e carbonila na mesma molécula
Monossacarídeos
• Furanose: representado pela projeção de Haworth
• Piranose: conformação em cadeira
• Aneis: 6 (-piran-), 5 (-furan-)
Monossacarídeos
• Furanose: representado pela projeção de Haworth
• Piranose: conformação em cadeira
Monossacarídeos
• Reações características
• Formação de glicosídeos (acetais): tratamento com álcool
• Glicosídeo: grupo –OH no carbono anomérico é substituído por um –OR
(ligação glicosídica)
• Redução para alditois: reduzido a um grupo hidroxila por agentes redutores
• Alditol: quando o grupo CHO é reduzido a 𝐶𝐻2𝑂𝐻; terminação torna-se –itol
• Oxidação para ácidos aldônicos (açúcares redutores): aldeído é oxidado a um
grupo carboxilato
• Oxidação para ácidos urônicos: oxidação catalisada por enzima do álcool
primário no carbono 6 de uma hexose resulta em ácido urônico
• Formação de ácidos fosfóricos: fosforilação catalisada por enzima
Di-, oligo-, polissacarídeos
• Sacarose: açúcar de mesa
• Lactose: açúcar do leite
• Maltose: açúcar do malte (cevada/cereais)
• Amido: formado por amilose e amilopectina; armazena energia
• Glicogênio: reserva de energia em animais
• Celulose: sustentação das plantas
• Ácido hilalurônico: tecidos conjuntivos
• Heparina: presente em mastócitos, anticoagulante
LIPÍDEOS
Lipídeos
• Insolúveis em água
• Solúveis em solvente apolar e de baixa polaridade
• Definição funcional, não estrutural
• Armazenam energia: 9 kcal/g
• Compartimentalização do corpo: membranas, hidrofobia
• Mensageiros químicos: hormônios esteroides, prostaglandinas,
tromboxanos e leucotrienos
• Classificação: simples, complexos, esteroides, (prostaglandinas,
tromboxanos e leucotrienos)
Molécula kcal/g
CHO 4,2
Lipídeos 9,5
Proteínas 4,3
Triglicérides, Triacilglicerois (TAG)
• Triesteres do glicerol e ácidos graxos (AG)
• AG: ácidos carboxílicos de cadeia longa, não ramificados, com 10-20
carbonos, com número par de carbonos, sem grupos funcionais (exc.:
–COOH, duplas ligações), duplas ligações (isômero cis predomina)
• A maioria dos ácidos graxos monoinsaturados apresentam a dupla ligação
entre o carbono 9 e 10
• A segunda dupla ligação entre o carbono 12 e 13 e o 15 e 16
• O ácido aracdônico é a única exceção
• Mono e diglicerides: menos comuns, apenas um ou dois grupos –OH
do glicerol são esterificados com AG
Nome comum Nome IUPAC Estrutura Química Abreviação Ponto de fusão (°C)
Butírico Ácido butanóico CH3(CH2)2COOH C4:0 -8
Capróico Ácido hexanóico CH3(CH2)4COOH C6:0 -3
Caprílico Ácido octanóico CH3(CH2)6COOH C8:0 16-17
Cáprico Ácido decanóico CH3(CH2)8COOH C10:0 31
Láurico Ácido dodecanóico CH3(CH2)10COOH C12:0 44-46
Mirístico Ácido tetradecanóico CH3(CH2)12COOH C14:0 58.8
Palmítico Ácido hexadecanóico CH3(CH2)14COOH C16:0 63-64
Esteárico Ácido octadecanóico CH3(CH2)16COOH C18:0 69.9
Aracídico Ácido eicosanóico CH3(CH2)18COOH C20:0 75.5
Behenico Ácido docosanóico CH3(CH2)20COOH C22:0 74-78
Lignocérico Ácido tetracosanóico CH3(CH2)22COOH C24:0
Ácidos graxos saturados
Nome comum Estrutura química Δx C:D
Ácido Miristoleico CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 14:1
Ácido palmitoleico CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 16:1
Ácido oleico CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH cis-Δ9 18:1
Ácido linoleico CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis-Δ9,Δ12 18:2
Ácido α-Linoleico CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH cis,cis,cis-Δ9,Δ12,Δ15 18:3
Ácido aracdônico CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH
cis,cis,cis,cis-
Δ5Δ8,Δ11,Δ14
20:4
Ácido icosapentanóico
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)
3COOH
cis,cis,cis,cis,cis-
Δ5,Δ8,Δ11,Δ14,Δ17
20:5
Ácido erucídico CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH cis-Δ13 22:1
Ácido docosahexanóico
CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2C
H=CH(CH2)2COOH
cis,cis,cis,cis,cis,cis-
Δ4,Δ7,Δ10,Δ13,Δ16,Δ19
22:6
Ácidos graxos insaturados
ÁCIDOS GRAXOS MAIS COMUNS
Nome comum Nome IUPAC Estrutura Química Abreviação
Butírico Ácido butanóico CH3(CH2)2COOH 4:0
Capróico Ácido hexanóico CH3(CH2)4COOH 6:0
Caprílico Ácido octanóico CH3(CH2)6COOH 8:0
Cáprico Ácido decanóico CH3(CH2)8COOH 10:0
Láurico Ácido dodecanóico CH3(CH2)10COOH 12:0
Mirístico Ácido tetradecanóico CH3(CH2)12COOH 14:0
Palmítico Ácido hexadecanóico CH3(CH2)14COOH 16:0
Esteárico Ácido octadecanóico CH3(CH2)16COOH 18:0
Aracídico Ácido eicosanóico CH3(CH2)18COOH 20:0
Behenico Ácido docosanóico CH3(CH2)20COOH 22:0
Lignocérico Ácido tetracosanóico CH3(CH2)22COOH 24:0
Triglicérides, Triacilglicerois (TAG)
• Gordura: alta proporção de AG de cadeia longa saturada
• Óleo: alta proporção de AG de cadeia longa insaturada ou AG de
cadeia curta
• Inodoros, incolores e insípidos
• Reações
• Hidrogenação: conversão da ligação dupla entre carbonos em uma simples
pela reação com 𝐻2catalisada; conversão em sólido (AG trans)
• Saponificação: hidrólise em meio básico (mais prático) de TAG que produz
glicerol e uma mistura de sais de AG (sabões)
Lipídeos complexos
• Fosfolipídeos: um álcool, dois AG, um fosfato
• Glicerofosfolipídeos/fosfoglicérides: álcool é glicerol; dois ou três grupos
hidroxila do glicerol estão esterificados com AG; membrana celular
• Esfingolipídeos: álcool é esfingosina; mielina
• Ceramida: combinação de AG e esfingosina
• Glicolipídeos: contêm CHO e ceramidas
Esteroides
• Três aneis cicloexano (A,B,C) e
um anel ciclopentano (D)
• Colesterol: componente do
plasma e matéria para síntese de
hormônios; forma livre ou
esterificada com AG
• Lipoproteínas: cerne de
moléculas hidrofóbicas lipídicas
envolto a uma casca de
moléculas hidrofílicas, como
proteínas e fosfolipídeos; clusters
esféricos
• HDL, LDL, VLDL e quilomícrons
• Sais biliares: produtos da
oxidaçãodo colesterol;
detergentes potentes
Prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos
Prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos
• Ciclooxigenases: COX1 e COX2; metabolismo do ácido aracdônico
• Prostaglandinas: sinalizadores celulares
• Tromboxanos: induzem agregação plaquetária
• Leucotrienos: modulam resposta hormonal
PROTEÍNAS
Proteínas
• Estrutura, catálise, movimento, transporte, hormônios, proteção,
armazenamento, regulação
• Fibrosas: estruturais
• Globulares: não-estruturais, principalmente
• Aminoácido: grupo amina e carboxila
Aminoácidos
• Grupos R: apolares (hidrofóbicas), polares neutros, ácidos, básicos
(hidrofílicas); determinam sua função
• Zwitterions: átomos diferentes da mesma molécula possui cargas
diferentes; ponto isoelétrico
• Altos pontos de fusão
• Alta solubilidade em água
• Anfipróticos e formam solução-tampão
Aminoácidos essenciais e não essenciais
Não Essenciais Essenciais
Glicina
Alanina 
Serina
Cisteína
Tirosina
Fenilalanina 
Valina 
Triptofano 
Arginina 
Ácido aspártico 
Ácido glutâmico 
Histidina
Asparagina 
Treonina 
Lisina 
Leucina 
Isoleucina
Glutamina 
Prolina 
Metionina
Apesar dos mamíferos sintetizarem Arginina, eles clivam a maior parte dela para formar uréia
A Histidina só é essencial nas crianças, os adultos passam a sintetizar
Alanina
Arginina
Asparagina
Ácido aspártico
Cisteína
Glutamina
Ácido glutâmico
Glicina
Histidina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Fenilalanina
Prolina
Serina
Treonina
Triptofano
Tirosina
Valina
Ala
Arg
Asn
Asp
Cys
Gln
Glu
Gly
His
Ile
Leu
Lys
Met
Phe
Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
A
R
N
D
C
Q
E
G
H
I
L
K
M
F
P
S
T
W
Y
V
AMINOÁCIDO TRÊS LETRAS UMA LETRA
Alanina
Glicina
Isoleucina
Leucina
Metionina
Fenilalanina
Prolina
Triptofano
Valina
Tirosina
Asparagina
Cisteína
Glutamina
Serina
Treonina
Ácido aspártico
Ácido glutâmico
Arginina
Histidina
Lisina
A
P
O
L
A
R
E
S
(H
ID
R
O
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ID
R
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Asparagina
Cisteína
Glutamina
Serina
Treonina
Ácido aspártico
Ácido glutâmico
Arginina
Histidina
Lisina
P
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A
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A
D
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A
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M
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G
A
Ácido aspártico
Ácido glutâmico
Arginina
Histidina
Lisina
P
O
L
A
R
E
S
R
A
D
IC
A
L
P
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IV
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A
L
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G
A
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IV
O
Proteínas
• Ligação peptídica(amida): AC, peptídeos, polipeptídeos, proteínas
• C-terminal: α-carboxila livre
• N-terminal: α-amino livre (esquerda)
• Estrutura
• Primária: sequência de aminoácidos
• Secundária: dobra ou alinhamento, formando ou não padrões;
• α-hélice: ligações de hidrogênio intramoleculares entre os grupos –C=O e H-N- da cadeia
• Folha-β pregueada: ligações intra ou intermoleculares; paralela, antiparalela, dobra em U
• Outras: Espiral aleatória e Hélice estendida do colágeno
• Terciária
• Quaternária
Proteínas
• Estrutura
• Terciária: arranjo tridimensional de cada átomo na molécula, com interações
entre as cadeias laterais
• Ligações covalentes: ligação dissulfeto (resíduo de cisteína)
• Ligação de hidrogênio: entre os grupos polares das cadeias laterais ou entre as cadeias
laterais e a cadeia peptídica central
• Pontes salinas: atrações eletrostáticas íon-íon entre dois aminoácidos localizados nas
cadeias laterais
• Interações hidrofóbicas: interação entre grupos apolares; devido grande área de superfície,
a ligação é forte de forma coletiva
• Coordenação a um íon metálico
• Chaperonas: proteínas estabilizadoras estruturais
Proteínas
• Estrutura
• Quaternária: diferentes subunidades da proteína se ajustam na estrutura global
• Proteínas conjugadas: componente não proteico presente
• Grupo prostético: componente não proteico
• Desnaturação: perda da conformação espacial com manutenção da estrutura
primária
ENZIMAS
Enzimas
• Catalisadores biológicos
• Não alteram a posição do equilíbrio
• Eficientes, aumentando a velocidade da reação
• Específicas
• Substrato
• Sítio Ativo
• Inibidores competitivos
• Inibidores não-competitivos
Enzimas
• Oxirredutases
• Transferases
• Hidrolases
• Liases: catalisam a adição de dois grupos à dupla ligação ou a remoção
de dois grupos para formá-la
• Isomerases
• Ligases
Enzimas
• Cofator: parte não proteica da enzima
• Coenzimas: cofatores orgânicos
• Apoenzima: parte proteica da enzima
• Proenzimas: zimogênio
• Alostérica: a ligação de um regulador em um sítio modifica a
capacidade de ligação do substrato no sítio ativo da enzima
• Atividade enzimática
• Concentração da enzima ou substrato
• Temperatura
• pH
As enzimas podem ficar saturadas pelo substrato
Baixa [S]
Velocidade é proporcional a [S] Velocidade independe da [S]
Alta [S] excesso 
de S
NUCLEOTÍDEOS, 
ÁCIDOS NUCLEICOS
Ácidos nucleicos
• Ácido ribonucleico (RNA)
• Ácido desoxirribonucleico (DNA)
• Nucleotídeos: monômeros dos ácidos nucleicos; base, monossacarídeo
e fosfato; cadeia principal (esqueleto) e grupos laterais (bases)
• Bases: adenina, guanina (purinas), citosina, timina e uracila
(piramidinas)
• Bases complementares: C-G (três ligações), A-T, A-U (duas ligações)
• Açúcares: D-ribose (RNA) e 2-desóxi-ribose (DNA)
• Nucleosídeo: açúcar e base
Ácidos Nucleicos
• Histonas: proteínas básicas que enovelam as moléculas de DNA
• Nucleossomas: moléculas de DNA e histonas; oito histonas formam
um centro, enlaçando 147 pares de bases de DNA
• Cromatina: condensação dos nucleossomas
• Selenoides: unidades repetitivas de seis nucleossomas para cada volta
• Laços: 50 repetições por laço
• Minibandas: 18 laços
• Cromossomo: minibandas empilhadas
RNA
DNA
DNA
• Origem de replicação: ponto onde inicia
• Forquilha de replicação: local onde ocorre
• Mesma velocidade, em duas direções, semiconservativo
• Cadeia contínua ou condutora: 3’→ 5’ / Cadeia descontínua: 5’→3’
• Iniciador (primer): composto por RNA
• Replissomas: polimerases, helicases, primases, etc
• Fragmentos de Okasaki: fragmento de DNA com cerca de 200 nucleotídeos,
formados ao longo da cadeia descontínua
• Exóns (expressos) / Íntrons (interferentes)
• Satélites: moléculas de DNA em que sequências curtas são repetidas
milhares de vezes
DNA
• Abertura da superestrutura: acetilação e desacetilação de resíduo de lisina
das histonas para exposição de regiões chave
• Relaxação das estruturas de ordem superior: topoisomerases (girases)
quebram temporariamente a fita simples e a dupla, através de uma ligação
fosfodiéster entre a tirosina da enzima e o fosfato (3’/5’)
• Desenrolando a dupla hélice: helicases ligam-se a uma das fitas do DNA e
causam separação da dupla hélice
• Iniciadores: oligonucleotídeos de RNA; repetem-se a cada 50 nucleotídeos
na cadeia descontínua
• DNA polimerase: alinhamento dos nucleotídeos
• Ligação: DNA liga-se une os fragmentos de Okazaki e remanescentes
DNA
DNA
DNA
• Processo de reparo: dano externo, dano interno das bases
• Excisão de bases
• DNA glicolase reconhece o dano
• Liberação da base através de hidrólise
• Sítio AP (apurínico ou aporodínico)
• Endonuclease cliva a cadeia principal
• Exonuclease libera a unidade açúcar fosfato
• DNApolimerase insere o nucleotídeo correto
• DNA ligase fecha a cadeia principal
• Excisão de nucleotídeos
RNA
“Dogma” central da biologia molecular
RNA
• Transcrição
• Proteínas de ligação e helicase
• Fita molde, negativa ou antissenso / Fita de codificação, positiva ou senso
• Polimerases: I catalisa formação de rRNA; II mRNA; III tRNA, subunidade
rRNA e outros tipos (snRNA, etc)
• Gene estrutural / Gene regulatório
• Controles: promotor (sinal de iniciação, sequências de consenso, fatores de
transcrição), amplificador, sequência de terminação
• Elongação: união de bases complementares para a formação de ligações érter
de fosfato
• Processo pós-transcricional (splicing):
RNA
• Ribossomos: corpo maior (60S) e menor (40S)
• Códons: 3 bases de RNAm
• tRNA: sítio específico do aminoácido (ação das aminoacil-tRNA
sintetases, através de ligação éster) e sótio de reconhecimento do
códon (anticódon)
• Código genético
Proteínas
• Ativação: AC ativado por reação com ATP liga-se ao tRNA
(aminoacil-tRNA sintase)
• Iniciação
• Formação do complexo de pré-iniciação: 𝑡𝑅𝑁𝐴𝑓𝑀𝑒𝑡 e GTP; cofatores
• Migração ao mRNA: anticódon UAC do 𝑡𝑅𝑁𝐴𝑓𝑀𝑒𝑡 alinha-se com seu códon
• Formação do complexo ribossomal completo: sítio P(peptídeos) e A (aceptor);
a medida que o complexo de inicialização completa-se, os fatores de
inicialização dissociam-se e GTP é hidrolisada em GDP
Proteínas
• Elongação
• Ligação ao sítio A: ligação ao sítio é favorecida por fatores de elongação e
GTP
• Formação da primeira ligação peptídica: enzima peptidil tranferase
• Translocação: todo o ribossomo se move; o dipeptídeo é translocado do sítio A
para o P e o tRNA vazio é movido ao sítio E
• Formação da segunda ligação peptídica: repetida até o último aminoácido
• Terminação: quando ocorrer um códon terminal UAA, UGA ou UAG
Complexo de inicialização
Elongação
Formação de ligação peptídica
Terminação
BIOENERGÉTICA
Bioenergética
• Via catabólica
• Ciclo do ácido cítrico
• Fosforilação oxidativa: cadeia de transporte de elétrons e fosforilação
• AMP, ADP, ATP: adenina e D-ribose (ligação β-N-glicosídica;
adenosina); diferem no número de fosfatos
• Coenzimas: transferem elétrons nas reações de oxidação-redução
• 𝑁𝐴𝐷+: nicotinamida
• 𝐹𝐴𝐷: flavina
• Coenzima A (CoA): transportador de grupos acetila (𝐶𝐻3𝐶𝑂 −)
The Citric Acid Cycle
• The citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle) is a mitochondrial
pathway that occurs only under aerobic conditions. Each acetyl-CoA
generated from pyruvate is used to produce 3 NADH, 1 FADH2, and
1 GTP. Both the NADH and FADH2 deliver electrons to the electron
transport chain (ETC) to generate ATP by oxidative phosphorylation.
Ciclo do Ácido Cítrico
• Condensação (endergónica)
• Transferência do grupo acetilo do acetil-CoA para o oxaloacetato para formar
citrato, sendo libertada a coenzima A.
• Desidratação/Hidratação
• Transferência do grupo OH da posição 3 para a posição 4, formando-se
isocitrato. Origina-se um composto intermédio, o cis-aconitato, mas não é
libertado do centro activo da enzima aconitase.
• Descarboxilação oxidativa (endergónica)
• O isocitrato é desoxigenado ao nível do OH para formar o -cetoglutarato. A
isocitrato desidrogenase pode usar como coenzima o NAD+ ou o NADP+.
Ciclo do Ácido Cítrico
• Descarboxilação oxidativa (endergónica)
• O α-cetoglutarato sofre uma descarboxilação oxidativa por acção de um complexo
enzimático designado -cetoglutarato desidrogenase, que tem como coenzimas o
pirofosfato de tiamina, o ácido lipóico e o FAD. O Mg+ é o cofactor.
• Fosforilação
• Síntese de ATP directamente à custa da hidrólise do substrato (succinil-CoA), um
composto de potencial energético elevado. O grupo fosfato inorgânico está ligado
covalentemente à enzima, sendo transferido para o GDP e daí para o ADP.
• Desidrogenação
• O succinil é oxidado a fumarato por acção da succinato desidrogenase, cuja coenzima
é o FAD.
Ciclo do Ácido Cítrico
• Hidratação
• O fumarato recebe um grupo OH por hidratação, originando malato.
• Desidrogenação (fortemente endergónica)
• O malato é oxidado a oxaloacetato pela malato desidrogenase, encerrando-se
assim o ciclo. É a reacção mais endergónica, mas encontra-se acoplada à
reacção mais exergónica (condensação do acetil-CoA com o oxaloacetato). Há
produção de uma grande quantidade de malato e NAD+, de modo a empurrar a
reacção no sentido directo, para a formação de oxaloacetato.
• Todas as enzimas são solúveis na matriz mitocondrial, excepto a
succinato desidrogenase, que se encontra no espaço interno da
membrana interna.
Ciclo do Ácido Cítrico
• Etapa 1: CITRATO SINTASE
• O NADH, um produto do ciclo TCA, é um inibidor alostérico da citrato
sintase, tal como o succinil-CoA.
• Etapa 3: ISOCITRATO DESIDROGENASE
• As elevadas razões NAD+/NADH e ADP/ATP estimulam a isocitrato
desidrogenase e a actividade do ciclo TCA. Este é um importante ponto de
regulação já que a razão citrato/isocitrato controla a taxa de produção de
acetil-CoA citosólico, uma vez que este é derivado do citrato exportado da
mitocôndria.
• Etapa 4: α-CETOGLUTARATO DESIDROGENASE
• Esta enzima é inibida por succinil-CoA e NADH, produtos da reacção que
catalisa, e também por grandes concentrações de ATP.
Ciclo do Ácido Cítrico
• Regulação: retroalimentação
• ATP e/ou NDAH + 𝐻+: inibição citrato sintase, isocitrato desidrogenase, α-
cetoglutarato desidrogenase
• Acetil CoA: acelera o ciclo, no geral
• ADP e 𝑁𝐴𝐷+: estimula isocitrato desidrogenase
Oxidative Phosphorylation
• Electron transport and the coupled synthesis of ATP are known as
oxidative phosphorylation. The electron transport chain (ETC) is a
series of carrier enzymes in the inner mitochondrial membrane that
pass electrons, in a stepwise fashion, from NADH and FADH2 to
oxygen, the final electron acceptor. These carriers create a proton
gradient across the inner membrane, which drives the F0/F1 ATP
synthase, with a net production of 3 ATPs per NADH and 2 ATPs per
FADH2.
Cadeia de Transporte de Elétrons e 
• NADH e 𝐹𝐴𝐷𝐻2 podem produzir energia com reação com oxigênio
para formar água
• Complexo I: coenzima Q (CoQ; ubiquinona) associada oxida a NADH
produzinda e reduz-se; move-se 2𝐻+ através da membrana para o
espaço intermembrana
• Complexo II: catalisa a transferência de elétrons para CoQ, pela
através do 𝐹𝐴𝐷𝐻2
Cadeia de Transporte de Elétrons e 
• Complexo III: libera elétrons da 𝐶𝑜𝑄𝐻2 para o citocromo c (também
carreador móvel de elétrons); complexo integral com 11 subunidades,
citocromo b, citocromo 𝑐1 e clusters de FeS; dois canais para bombear
prótons do 𝐶𝑜𝑄𝐻2 para o espaço intermembrana
• Complexo IV (citocromo c oxidase): 13 subunidades (citocromo 𝑎3);
transfere elétrons para quebrar ligações O-O, recebe íons 𝐻+ e forma
água.
• Injeção final de prótons no espaço intermembrana resulta em 6 𝐻+ por
NADH + 𝐻+ e 4𝐻+ por 𝐹𝐴𝐷𝐻2
Cadeia de Transporte de Elétrons e 
• ATPase translocadora de prótons: teoria quimiostática; funciona como
o rotor de um motor
• 𝐹0: contêm canais de prótons, com 12 subunidades que rodam ao
passarem prótons
• 𝐹1: unidade rotora que contêm cinco subunidades
• Subunidades γ e ε: rotor
• Subunidades α e β: catalítica, sintetizadora de ATP
• Subunidade δ: estabiliza o conjunto
• Cada par de prótons gera 1 ATP
Cadeia de Transporte de Elétrons e 
• 4 prótons que entram na matriz mitocondrial se combinam com os
elétrons do NADH e 𝐹𝐴𝐷𝐻2 e oxigênio
• Água é produzida
• NADH e 𝐹𝐴𝐷𝐻2 são oxidados
• ADP é convertido em ATP
Cadeia de Transporte de Elétrons e 
• Inibidores
• Complexo I:rotenona e amital;
• Complexo II: succinato;
• Complexo III: antimicina A;
• Complexo IV: cianeto (CN-) e monóxido de carbono (CO)
• Desacopladores: oligomicina, 2,4-dinitrofenol e tiroxina; atuam ao
nível da ATP sintase
Glycogenesis and Glycogenolysis
• Glycogen is a branched polymer of glucose, stored primarily in liver
and skeletal muscles, which can be mobilized during hypoglycemia
(liver) or muscular contraction (muscles). Synthesis of glycogen
(glycogenesis) is mediated by glycogen synthase, while its
breakdown (glycogenolysis) is carried out by glycogen
phosphorylase. Branching of the glycogen polymer occurs via a
branching enzyme, which breaks an α-1,4-bond and transfers a block
of glucosyl residues to create a new α-1,6-bond. This is reversed by a
debranching enzyme.
VIAS CATABÓLICAS
Glycolysis
• Glycolysis is a cytoplasmic pathway used by all cells to generate
energy from glucose. One glucose molecule is converted into 2
pyruvate molecules, generating a net of 2 ATPs by substrate-level
phosphorylation, and 2 NADHs. When oxygen is present, NADH
delivers electrons to the electron transport chain in mitochondria to
generate ATP by oxidative phosphorylation. Under anaerobic
conditions, lactate is generated and NADH is reoxidized to NAD+.
Glicólise
• FASE PREPARATÓRIA
• Fosforilação (endergónica)
• A glucose é activada, através da sua fosforilação em C6, produzindo glucose
6-fosfato, com o ATP como doador do grupo fosfato. Esta reacção, irreversível
em condições intracelulares, é catalisada pela hexocinase.
• Isomerização
• A conversão reversível de glucose-6-fosfato, uma aldose, em frutose 6-fosfato,
uma cetose, é catalisada pela fosfoglucoisomerase.
• Fosforilação (endergónica)
• Transferência de um grupo fosfato de uma molécula de ATP para a frutose 6-
fosfato, originando frutose 1,6-bisfosfato, pela fosfofrutocinase.
Glicólise
• FASE DE "SPLITTING"
• Clivagem
• A frutose-bisfosfato aldolase catalisa a clivagem da frutose 1,6-bisfosfato em
trioses-fosfato: gliceraldeído 3-fosfato, uma aldose, e diidroxiacetona fosfato,
uma cetose.
• Interconversão
• Apenas uma das trioses-fosfato formado pela aldolase, o gliceraldeído 3-
fosfato, pode ser directamente degradado nas etapas subsequentes. O outro
produto, diidroxiacetona fosfato, é rápida e reversivelmente convertido em
gliceraldeído 3-fosfato pela triose-fosfato isomerase.
Glicólise
• FASE DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
• Oxidação
• Conversão do gliceraldeído 3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase, com
formação de NADH. A uma reacção exergónica muito favorável (oxidação de um aldeído a ácido carboxílico) é acoplada uma
reacção endergónica desfavorável (redução do NAD+ a NADH).
• Fosforilação
• A fosfoglicerato cinase transfere o grupo fosfato de alta energia carbonilo do 1,3-BPG para o ADP, formando ATP e 3-
fosfoglicerato.
• Desidrogenação
• A fosfoglicerato mutase catalisa um deslocamento reversível do grupo fosfato entre C2 e C3 do glicerato, originando 2-
fosfoglicerato a partir de 3-fosfoglicerato, numa reacção que tem Mg2+ como cofactor.
• Desidratação
• A enolase promove a remoção reversível de uma molécula de H2O do 2-fosfoglicerato, originando fosfoenolpiruvato. Esta
reacção também tem Mg2+ como cofactor, que se liga à molécula de H2O quando esta é eliminada.
• Hidrólise (endergónica)
• Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, catalisada pela piruvato cinase, que exige K+ e Mg2+ ou
Mn2+ como cofactores, originando piruvato. Devido à conversão espontânea da forma enol do piruvato para a forma cetona,
esta reacção é irreversível.
Glicólise
• Regulação
• Etapas irreversíveis (1, 3 e 10)
• HEXOCINASE
• As hexocinases encontradas na maioria dos tecidos (I, II e III) têm grande afinidade para a
glucose, relativamente à sua concentração no sangue. Asseguram um constante fornecimento
de energia e são inibidas alostericamente pela glucose 6-fosfato;
• A glucocinase (hexocinase IV) é exclusiva do fígado e das células β de Langerhans (pâncreas)
e tem uma S0, 5muito maior, pelo que é pouco afectada pela glucose 6-fosfato. Actua à velocidade
máxima apenas quando os níveis de glucose são muito elevados, fosforilando a glucose,
impedindo-a de atravessar a membrana e utilizando-a na síntese de glicogénio e lípidos.
• FOSFOFRUTOCINASE: É a enzima que controla a taxa de glicólise. O ATP é um
inibidor alostérico desta enzima, sendo esse efeito reforçado pela presença de citrato.
• PIRUVATO CINASE: Esta enzima possui centros alostéricos para vários efectores.
É activada por AMP e frutose 1,6-bisfosfato e inibida por ATP, acetil-CoA e alanina.
Hexose Monophosphate Shunt
• The hexose monophosphate (HMP) shunt (pentose phosphate
pathway) is a cytosolic pathway that uses glucose-6-phosphate to
reduce NADP to NADPH, and synthesize ribose-5-P. NADPH is
important for fatty acid and steroid biosynthesis, maintenance of
reduced glutathione to protect against reactive oxygen species (ROS),
and for bactericidal activity in polymorphonuclear leukocytes (PMNs).
• Ribose-5-P is required for nucleotide synthesis.
Via das pentoses-fosfato
• Produz ribose e NADPH a partir da glicose-6-fosfato ou libera energia
• Permite a formação de NADPH, necessário à síntese de ácidos gordos e esteróis;
• Transforma a glucose em pentoses, produzindo ribose 5-fosfato para a síntese de
nucleótidos;
• Permite a oxidação da glucose a CO2 com formação de ATP, desde que possa
ocorrer a reoxidação do NADPH a NADP+.
• Fase oxidante: oxidação e descarboxilação da glucose 6-fosfato em ribose
5-fosfato com formação de NADPH. É catalisada, em parte, pela glucose 6-
fosfato desidrogenase (G6PD).
• Fase não oxidante: transferência de grupos com 3 átomos de carbono
(transaldolisação) e com 2 átomos de carbono (transcetolisação) por uma
série de interconversões.
Via das pentoses-fosfato
• Regulação: nível de NADP+
• Maior quantidade de ribose 5-fosfato do que de NADPH (a
biossíntese de proteínas predomina sobre a de lípidos) apenas
funciona a fase não oxidante da via; frutose 6-fosfato e o gliceraldeído
3-fosfato são transformados em ribose 5-fosfato sem formação de
NADPH
• Caso contrário, ribose 5-fosfato formada na fase oxidante pode ser
convertida em frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato, e daí em
ácido pirúvico. Por este processo gera-se ATP e NADPH
Catabolismo do Glicerol
• Proveniente da hidrólise das gorduras ou lipídeos complexos
• ATIVAÇÃO: ATP é usado para formar glicerol 1-fosfato, oxidado por
𝑁𝐴𝐷+, formando di-hidroxiacetona fosfato e NADH + 𝐻+
• Di-hidroxiacetona fosfato entra na via glicolítica e é isomerizada a
gliceraldeído 3-fosfato
• 20 ATP por molécula de glicerol
β-oxidação/Lipólise
• ATIVAÇÃO: Esta activação requer energia fornecida pelo ATP e ocorre na
membrana mitocondrial externa por acção da acil-CoA sintetase. O ácido
gordo é convertido a acil-CoA e é libertado no citosol.
• Os ácidos gordos são, então, transportados para a matriz mitocondrial
através da carnitina.
• O grupo acil é transferido da CoA para a carnitina pela carnitina
aciltransferase I, na membrana mitocondrial externa. O grupo acil
carnitina e a carnitina livre são transportados por antiporte pela carnitina-
acilcarnitina translocase. Uma vez na matriz mitocondrial, o grupo acil é
novamente transferido para a CoA pela carnitina aciltransferase II.
β-oxidação/Lipólise
• Oxidação: O acil-CoA é oxidado pela acil-CoA desidrogenase, uma
flavoproteína que usa o FAD como aceitador de electrões, originando enoil-
CoA (com uma dupla ligação entre C2 e C3) e um FADH2
• Hidratação: A dupla ligação entre C2 e C3 sofre hidratação por acção da
enoil-CoA hidratase, formando L-β-hidroxiacil-CoA.• Oxidação: O grupo hidroxilo é convertido numa cetona pela L-hidroxiacil-
CoA desidrogenase, originando β-cetoacil-CoA e NADH.
• Tiólise: Quebra da cadeia de β-cetoacil-CoA por uma tiolase, originando
um acetil-CoA e um acil-CoA reduzido em 2 átomos de carbono;
• Esta molécula reduzida de acil-CoA vai entrar num novo ciclo de oxidação.
Na maioria dos tecidos, o acetil-CoA é usado no ciclo TCA e o FADH2 e o
NADH vão ser reoxidados pela via da fosforilação oxidativa, com produção
de ATP.
β-oxidação/Lipólise
• AG insaturados: ocorre da mesma forma
• Etapa extra: dupla ligação cis é isomerizada para uma ligação trans
Corpos Cetônicos
• Oxacelato é produzido a partir do malato ou descarboxilação de fosfoenol-
piruvato (PEP)
• Ausência de glicose reduz a formação e PEP e oxacelato
• Fígado condensa dois acetil-CoA em acetato acetil-CoA que é hidrolisado,
formando acetatoacetato que pode ser reduzido para formar β-hidroxibutirano
(CORPOS CETÔNICOS)
• Condensação: Duas moléculas de acetil-CoA condensam para formar acetoacetil-
CoA. Esta reacção, catalisada por uma tiolase, é inversa da reacção final da β-
oxidação.
• Condensação:O acetoacetil-CoA reage com um acetil-CoA, originando β-hidroxi-
β-metilglutaril-CoA (HGM-CoA) e CoA, reacção catalisada pela HGM-CoA
sintase.
• Clivagem: O HGM-CoA é clivado a acetil-CoA e acetoacetato pela HGM-CoA
liase.
Catabolismo do Nitrogênio/Ácidos Graxos
• Nos tecidos, os grupos amino livres movem-se de um AC ao outro;
ação de transaminases
• No fígado, ocorre em três estágios: transaminação, desaminação
oxidativa e ciclo da ureia
• TRANSAMINAÇÃO: amino é transferido para α-cetoglutarato,
formando α-cetoácido
• DESAMINAÇÃO OXIDATIVA: forma 𝑁𝐻4
+ e regenera α-
cetoglutarato
• CICLO DA UREIA
Ciclo da Ureia
• Condensação: A amónia livre presente no interior das mitocôndrias
condensa-se com o CO2 (como HCO3-), produto do processo de respiração
celular, para formar o carbamoil-fosfato. Essa reacção é catalisada pela
enzima carbamoil-fosfato sintetase I, presente nas mitocôndrias e requer a
clivagem de duas moléculas de ATP. Para além da isoforma mitocondrial,
existe ainda uma isoforma citoplasmática, a CPS II, envolvida na
biossíntese de nucleótidos.
• Condensação (entrada do 1o grupo amina): O carbamoil-fosfato doa o seu
grupo carbamoil à ornitina para formar a citrulina, com libertação de Pi (a
ornitina desempenha um papel semelhante ao do oxaloacetato no ciclo
TCA, aceitando material em cada volta do ciclo). A reacção é catalisada
pela ornitina transcarbamoilase e a citrulina passa da mitocôndria para o
citosol.
Ciclo da Ureia
• Condensação (entrada do 2o grupo amina): O grupo amina do aspartato (gerado na
mitocôndria por transaminação e transportado para o citosol) condensa com o grupo
carbonilo da citrulina, formando argininosuccinato. Esta reacção citosólica, catalisada
pela argininosuccinato sintetase, requer a clivagem de uma molécula de ATP em AMP e
pirofosfato (PPi).
• Clivagem: O argininosuccinato é clivado pela argininosuccinase para formar arginina
livre e fumarato. A arginina formada serve como percursor imediato da ureia e o fumarato
entra na mitocôndria para se juntar aos restantes intermediários do ciclo TCA. Esta é a
única etapa reversível no ciclo da ureia.
• Clivagem: A arginase citosólica cliva a arginina para produzir ureia e ornitina. A ornitina
é transportada para a mitocôndria para iniciar uma nova volta do ciclo da ureia. Essa
enzima encontra- se quase exclusivamente no fígado. Dessa forma, enquanto outros
tecidos, como o rim, podem sintetizar arginina, apenas o fígado pode clivar a arginina e
sintetizar ureia.
• REGULAÇÃO: N-acetil-glutamato é um activador essencial da carbamoil-fosfato-
sintetase I, o passo limitante do ciclo da ureia
Catabolismo do Nitrogênio/Ácidos Graxos
• Eliminação de 𝑁𝐻4
+, através de outras duas formas:
• Reversão da desaminação oxidativa
• Amidação do glutamato ATP-dependente, produzindo glutamina
Catabolismo de Aminoácidos
• As conversões metabólicas que afectam o esqueleto de carbono dos aminoácidos
comuns das proteínas vão conduzi-los a piruvato, acetil-CoA, acetoacetil-CoA,
fumarato e oxaloacetato.
• Cetogénicos, se originam compostos cetónicos;
• Glucogénicos, se originam piruvato ou intermediários do ciclo TCA.
• Os aminoácidos glucogénicos podem, portanto, ser convertidos em
fosfoenolpiruvato e, por fim, em glucose ou glicogénio.
• O único aminoácido com carácter puramente cetogénico é a leucina.
• Piruvato: alanina, serina, glicina, cisteína e treonina;
• Oxaloacetato: aspartato e asparagina;
• α-Cetoglutarato: glutamina, prolina, arginina e histidina;
• Succinil-CoA: metionina, isoleucina, treonina e valina;
• Corpos cetónicos: leucina e isoleucina;
• Fumarato e acetoacetato: fenilalanina e tirosina (aminoácidos aromáticos).
Pyruvate Metabolism
• 1 Lactate dehydrogenase: Anaerobic tissues: converts pyruvate to lactate,
reoxidizing cytoplasmic NADH to NAD+.
• Liver: converts lactate to pyruvate for gluconeogenesis or for metabolism to acetyl
CoA
• 2 Pyruvate dehydrogenase: generates acetyl-CoA for fatty acid synthesis
and the citric acid cycle; complex of 3 enzymes
• 3 Pyruvate carboxylase: produces oxaloacetate for gluconeogenesis and
the citric acid cycle
• 4 Alanine aminotransferase (ALT, GPT): Muscle: converts pyruvate to
alanine to transport amino groups to the liver.
• Liver: converts alanine to pyruvate for gluconeogenesis and delivers the amino group
for urea synthesis
BIOSSINTÉTICAS
Gluconeogenesis
• Gluconeogenesis is a pathway for de novo synthesis of glucose from
C3 and C4 precursors using both mitochondrial and cytosolic
enzymes. Occurring only in liver, kidney, and intestinal epithelium,
this pathway functions to provide glucose for the body, especially the
brain and RBCs, which require glucose for energy (the brain can also
use ketone bodies during fasting conditions). Gluconeogenesis occurs
during fasting, as glycogen stores become depleted. Important
substrates for gluconeogenesis are gluconeogenic amino acids
(protein from muscle), lactate (from RBCs and muscle during
anaerobic exercise), and glycerol-3-P (from triacylglycerol from
adipose tissues).
Gliconeogênese
• Síntese de glicose a partir de intermediários das vias glicolíticas e ciclo
do ácido cítrico
• Consome ATP
• Possui enzimas em comum com a glicólise, mas também enzimas
exclusivas
• No ciclo de Cori, usa o lactato como ponto de partida
Gliconeogênese
• Carboxilação: O piruvato e convertido a oxaloacetato através da
acção da piruvato carboxilase, com consumo de ATP.
• Descarboxilação fosforilante: A fosfoenolpiruvato carboxicinase
converte o oxaloacetato a fosfoenolpiruvato, na presença de GTP.
• Hidrólise: A frutose 6-fosfato é formada a partir da frutose 1,6-
bisfosfato, por hidrólise do éster de fosfato em C1, reacção catalisada
pela frutose 1,6-bisfosfatase.
• Hidrólise: É formada glucose através da hidrólise da glucose 6-
fosfato, numa reacção catalisada pela glucose 6-fosfatase.
Gliconeogênese
• Regulação
• PIRUVATO CARBOXILASE: alostericamente activada pelo acetil-CoA; Se
os níveis de ATP e/ou acetil-CoA (ou outros acil-CoA) forem baixos, o
piruvato é dirigido principalmente para o ciclo TCA, que eventualmente
promove a síntese de ATP. Se os níveis de ATP e acetil-CoA forem elevados, o
piruvato é convertido a oxaloacetato e consumido na gluconeogénese.
• FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXICINASE
• FRUTOSE 1,6-BISFOSFATASE: alostericamente regulada pela citrato
bisfosfatase, que estimula a sua atividade; AMP também inibe a frutose 1,6-
bisfosfatase, inibição essa que é reforçada pela frutose 2,6-bifosfato
• FRUTOSE 2,6-BISFOSFATO
• GLUCOSE 6-FOSFATASE
Glicogênese• Conversão de glicose em outros carboidrato: possuem, em comum, a
ativação de glicose pela uridina trifosfato (UTP) para formar UDP-
glicose
• Glicogênese: formação de glicogênio
Síntese de Ácidos Graxos
• Acetil-CoA é a fonte de carbono
• Proteína de transporte de grupos acila(ACP): proteína giratória à qual
a cadeia em crescimento de AG liga-se
• ACP retira grupo acetila da acetil-CoA e leva à AG sintase
• Fragmento 𝐶2 é condensado em 𝐶3, com liberação de 𝐶𝑂2
• 𝐶4 é reduzido duas vezes e desidratado, ficando saturado
• Fragmento é transferido para a AG sintase, recebendo outro malonil-
ACP (𝐶3)
• A cada outra volta outro fragmento 𝐶2 é adicionado à cadeia
Síntese de Ácidos Graxos
• Fosfolipídeos
• Síntese do esqueleto (glicerol ou esfingosina);
• Ligação de ácidos gordos ao esqueleto, através de uma ligação éster ou
amida;
• Adição de uma cabeça hidrófila ao esqueleto, através de uma ligação
fosfodiéster;
• Alteração ou troca da cabeça para originar o produto fosfolipídico
final (nalguns casos).
Síntese de Ácidos Graxos
• Colesterol: precursor é acetil-CoA
• β-oxidação de ácidos gordos
• Oxidação de aminoácidos cetogénicos
• Reacção da piruvato desidrogenase.
Síntese de Aminoácidos
• Sintetizados através de algum intermediário ou da glicólise ou do ciclo
do ácido cítrico
• Glutamato (proveniente do α-cetoglutarato) desempenha papel central
na síntese de 5 aminoácidos não-essenciais
REFERÊNCIAS
• Denniston, Katherine, et al. General, organic, and biochemistry.
McGraw-Hill Higher Education, 2013.