Noções de Metabolismo, Bioenergética e Regulação Enzimática das Vias Metabólicas

Prévia do material em texto

*
*
*
Noções de Metabolismo,Bioenergética e Regulação Enzimática das Vias Metabólicas
Metabolismo: definição e fatores regulatórios.
Bioenergética
Funções das enzimas no metabolismo.
Relação do Carbono com o
 Metabolismo
Fatores Regulatórios do Metabolismo
Fatores regulatórios do metabolismo
1. Disponibilidade do substrato: É o método de regulação mais rápido e afeta todas as enzimas de cada via metabólica. Basicamente, se existir pouco substrato, as enzimas não vão poder atuar à sua velocidade máxima, e se não existir substrato, as enzimas param.
2. Regulação alostérica: É a forma mais rápida de regulação específica de apenas determinadas enzimas, as chamadas enzimas regulatórias. Esta forma de regulação requer a presença de moléculas (moduladores alostéricos) que vão interferir na ação das enzima. Levam à alterações estruturais, que podem tornar a enzima mais rápida ou mais lenta (moduladores positivos e negativos, respectivamente).
3. Regulação hormonal: É um processo mais demorado do que a regulação alostérica, e envolve a produção de hormonas em resposta a um estímulo. O são hormônios lançadas na corrente sanguínea e vão atuar nas células-alvo. Normalmente a sua ação culmina na fosforilação ou desfosforilação das enzimas regulatórias, alterando a sua eficiência catalítica (ativa ou inibe, dependendo da enzima em causa). Este efeito designa-se por modificação covalente reversível.
4. Alterações na concentração das enzimas: Esta é a forma mais lenta de regulação e pressupõe alterações nas taxas de síntese e degradação das enzimas, alterando a sua concentração. Por exemplo, se a célula pretender ativar uma via metabólica, pode fazê-lo aumentando a quantidade das enzimas dessa via. Desde que o substrato não seja limitante, a velocidade global da conversão de substrato em produto vai aumentar. O efeito contrário verifica-se fazendo o raciocínio inverso.
Função das Enzimas na regulação do Metabolismo
Enzimas 
Moléculas de proteínas capazes de acelerar reações químicas ou bioquímicas.
Possuem:
-Alta especificidade
-Substrato: É o composto que sofre ação da enzima.
Sufixo das enzimas : “Ase”: sacarase, trealase
Enzimas diminuem a quantidade de energia de ativação nas reações biológicas. 
Enzimas -
 Mecanismo de ação
*
*
*
Classes de Enzimas
1) Oxiredutases: oxi-redução ex: desidrogenases.
2) Tranferases: Transferência de grupamento químico de uma molécula para outra. EX: Transaminases, 
3)Hidrolases: Rompimento de molécula na presença de água. Ex: glicohidrolases, trealase.
4)Liases: Remoção de grupamento químico. Ex: descarboxilases
5) Isomerases: Rearranjos moleculares´. Ex: epimerases.
6) Ligases: União de duas moléculas com hidrólise de ATP ou de outra molécula de alta energia. Ex: Acetilcoenzima A sintetase
Enzimas 
*
*
*
Fatores que inibem a ação de enzimas
Temperatura
Concentração do substrato
Temperaturas baixas retardam reações.
E altas desnaturam proteínas.
Tipos de inibição das enzimas:
Competitivas. Molécula parecida com o substrato se liga à enzima.
Não-competitivas. Concentração do inibidor afeta a atividade da enzima.
 
*
*
*
Regulação Metabólica
Regulação do Metabolismo Celular
A regulação do metabolismo é fundamental para que um organismo possa responder de modo rápido e eficiente a variações das condições ambientais, alimentares ou ainda a condições adversas como traumas e patologias. A regulação metabólica é feita pela modulação de enzimas regulatórias de processos metabólicos chaves, de tal modo que se possa ativar ou inibir reações químicas específicas para cada situação resultando em respostas biológicas adequadas.
Existem dois tipos principais de regulação enzimática: uma intracelular, comandada pela presença de moduladores alostéricos enzimáticos positivos ou negativos e uma que vem de fora da célula, sistêmica, deflagrada por hormônios.
e, relacionada à variação do perfil de fosforilação enzimática.
1- Regulação alostérica
Muitas das enzimas celulares são alostéricas, isto é, possuem um sítio de ligação alostérico, um sítio regulatório no qual se ligam compostos químicos chamados de moduladores alostéricos. 
A ligação dos moduladores no sítio alostérico afeta profundamente a atividade enzimática, a qual pode ser aumentada ou diminuída. 
Quando a ligação do modulador promove aumento da atividade enzimática ele é chamado de modulador alostérico positivo, e quando a ligação do modulador promover diminuição da atividade enzimática ele é chamado de modulador alostérico negativo.
*
*
*
Regulação alostérica
É um tipo de regulação da atividade enzimática, em que o efetor não se liga exatamente ao sítio do substrato, mas modifica a atividade enzimática por ligação em outro sítio.
Enzimas 
Inibição enzimática – Competitiva e não competitiva
Enzimas 
QUADRO 1: Principais vias metabólicas moduladas por regulação alostérica, suas enzimas, moduladores alostéricos sinalizadores de presença ou ausência de energia e os efeitos na atividade enzimática por eles induzidos.
Regulação Enzimática “externa”
Regulação neuro-endócrina
A regulação externa à célula, integrada e simultânea a vários tecidos é dada pela regulação neuro-endócrina.
 Os hormônios são importantes moduladores da atividade enzimática, pois sua ação na célula pode resultar na ativação de proteínas quinases ou de fosfoproteínas fosfatases, as quais atuam sobre as enzimas, de tal modo, que estas ganhem ou percam um grupamento fosfato, intimamente relacionado à modulação da atividade enzimática, mecanismo também conhecido por regulação covalente.
Enzimas sofrem regulação covalente por fosforilação de um ou mais de um resíduo de serina, treonina ou tirosina através da ação de enzimas quinases.
Esta fosforilação pode ser revertida pela ação de enzimas fosfoproteínas fosfatases.
 A presença do grupo fosfato modifica a atividade catalítica de várias enzimas importantes do metabolismo celular, ativando-as ou inibindo-as.
Mecanismo de Regulação por fosforilação (Adição de fosfato à molécula)
Bioenergética
*
*
*
Reações Biológicas de Oxidação e Redução
A transferência de fosfato (PO42-) é importante no processo de formação da moeda energética ATP
A transferência de elétrons também, principalmente nas reações de oxidação e redução que ocorrem no metabolismo energético
As reações de oxidação – redução também chamada de de reações de oxi-redução
O fluxo de elétrons nessas reações é responsável pelo trabalho realizado pelos organismos vivos.
Em humanos as fontes de elétrons são os compostos reduzidos: os alimentos.
*
*
*
O fluxo de e- (elétrons) gera força eletromotriz (Fem), para realização de trabalho celular.
A célula viva tem um circuito biológico, em que a glicose oxidada pelas reações, os elétrons fluem para transportadores de elétrons e por fim fluem ao O2 (oxigênio molecular).
É Umareação liberadora de energia (exergônica),
Que movimenta a enzima ATP-sintase, que por sua vez sintetiza ATP, a partir de ADP e Pi.
Reações Biológicas de Oxidação e Redução
*
*
*
1 
 
TRANSPORTADORES DE 
ELÉTRONS 
Vias catabólicas = oxidativas = libera 
elétrons 
Vias anabólicas = redutoras = ganha 
elétrons 
Esta energia e transportada na forma 
de pares de elétrons do hidrogênio 
por coenzimas transportadoras NAD, 
FAD e o NADP. 
 
*
*
*
2 
 
 
 
*
*
*
3 
 
 
 
 
 
 
*
*
*
4 
 
Transportadores de fosfatos 
ATP = Trifosfato de adenosina (uma 
molécula de adenosina à qual estão 
ligados três grupos fosfato. 
 
É o principal transportador de 
energia no metabolismo energético 
O ATP é formado a partir da adição 
de 
uma 
molécula 
de 
fosfato 
inorgânico a uma molécula de ADP. 
(Endergônico) 

 
Se um fosfato é removido ATP = 
ADP (difosfato de adenosina) 
*
*
*
5 
 

 
Se dois fosfatos foremremovidos 
ATP 
= 
AMP 
(monofosfato 
de 
adenosina). 

 
A ligação de alta energia formada 
é 
quebrada 
liberando 
energia. 
(Exergônico) 
Energética da hidrólise do ATP. 
 
ATP = Composto de alta energia 
Moeda de troca é o ATP 
Reação 
que 
gera 
energia, 
leva 
à 
síntese de ATP: 
-oxidação de carboidratos 
-oxidação de proteínas 
- oxidação de lipídeos 
*
*
*
6 
 
-Este 
composto 
possui 
alta 
energia 
livre de hidrólise: 
(-7.300 cal/mol) ou (-30,5 KJ/mol) 
- Essa energia liberada será utilizada 
na biossíntese de outros compostos 
essenciais ao organismo. 
Bioenergética 
Descreve 
a 
transferência 
e 
a 
utilização 
da 
energia 
em 
sistemas 
biológicos. 
 
ENERGIA LIVRE 
ΔG = ΔH - T ΔS 
ΔG 
= 
Variação 
na 
energia 
livre 
(energia 
disponível 
para 
realizar 
trabalho) 
“Prediz 
se 
uma 
reação 
é 
favorável” 
ΔH 
= 
Variação 
na 
entalpia 
(calor 
liberado 
ou 
absorvido 
durante 
uma 
reação cal/mol ou j/mol) 
*
*
*
*
*
*
8