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Metabolismo geral Aminoácidos Síntese proteica Enzimas Bioquímica da fotossíntese Bioquímica do rúmen Ciclo do nitrogênio e ureia Nucleotídeos e ácidos nucleicos Bioquímica da lactação Biossíntese de ácidos graxos Via glicolítica Ciclo do ácido cítrico Eu sou Flaviane Teles estudante de Medicina Veterinária assim como você, sei que bioquímica não é nada fácil e produzi esse material para me ajudar financeiramente e ajudar os coleguinhas de estudo. Essa apostila é de propriedade intelectual privada, não divulgue ou partilhe sem autorização. Faça bom uso! Estude! Que tudo vai dá certo! Para mais conteúdo como esse siga @MedvetFla no Instagram e no passei direto. Processo geral por meio do qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizarem suas funções. Degradação, processo no qual nutrientes e os constituintes celulares são degradados para o aproveitamento de seus componentes e/ou para geração de energia. Biossíntese, processo no qual as biomoléculas são sintetizadas a partir de componentes mais simples. Esses processos são frequentemente acoplados pela síntese de compostos intermediários de alta energia como o ATP. Animais heterotróficos aeróbios obrigatórios, nutrição depende do consumo balanceado dos macronutrientes: Aminoácidos Monossacarídeos Acidos graxos Glicerol. Moléculas orgânicas que o animal não consegue sintetizar são absorvidas na dieta. Hidrossolúveis e lipossolúveis Minerais essenciais e participam de processos metabólicos de diversas maneiras. Uma serie de reações enzimáticas conectadas e que produzem produtos específicos. Reagentes, intermediários e produto. Os principais nutrientes são degradados exergonicamente em produtos mais simples. A energia liberada no processo é conservada pela síntese de ATP a partir de ADP+P ou pela redução da coenzima NADP+. ATP e NADPH são as principais fontes de energia para reações Biosintética. Enzimas catalisam as reações das vias metabólicas que ocorrem em lugares específicos da célula. o produto de uma via inibe uma das etapas anteriores. Nucleotídeo. Principal molécula energética da célula; Grande potencial para transferência do grupo fosfato; Grande quantidade de energia livre liberada; Origem da energia dos compostos de alta energia, ligações cuja hidrolise é acompanhada de valores /\G altamente negativos. ocorre em função da energia livre da reação exergônica, a endergônica. Alta energia, produção de ATP independente. NAD+ e FAD+ são transportadores de elétrons. Redutor Oxidante .................................................................................... Molécula base de construção de proteínas, unidos por ligação covalente. 20 tipos envolvidos na síntese proteica. São monômeros que constituem as proteínas formados por um grupo carboxila - ácido e um grupo amino – básico. Exceto a glicina o carbono alfa está ligado há 4 grupos diferentes: Um grupo carboxila Um grupo amino Um grupo radical Um átomo de hidrogênio. Centro quiral, arranjo tetraédrico que permite que os 4 diferentes ocupem 2 arranjos espaciais. Os aminoácidos tem 2 esteroisômeros, são imagens especulares não sobreponíveis uma a outra. Cada uma é um Enatiômero. Possuem um centro quiral, giram o plano da luz polarizada. São ligadas apenas a configuração absoluta não as propriedades ópticas. Rotação da luz polarizada à esquerda. Rotação da luz polarizada à direita. Quase todos os compostos biológicos com centro quiral ocorrem naturalmente em apenas uma forma esteróisomérica D ou L. Resíduos em moléculas proteicas são exclusivamente esteroisômeros L. Unem-se através de uma ligação covalente. Resíduo refere-se a perda de elementos de água quando um aminoácido se liga a outro (desidratação). Os aminoácidos diferem uns dos outros em suas cadeias laterais ou grupos R (Radical), que variam em estrutura tamanho e carga elétrica e influenciam a solubilidade dos aminoácidos em água. Código de 3 letras é transparente, abreviações consistem nas 3 primeiras letras do nome do aminoácido. Aminoácidos podem ser ligados de modo covalente. Formada pela remoção de elementos de água, desidratação do grupo alfa carboxila de um e alfa amino do outro. Acontece entre o C do radical ácido de um aminoácido e o N do radical Amina do outro aminoácido. O que diferencia os aminoácidos. Estrutura, tamanho, carga elétrica. Influencia sobre a solubilidade em água. São 5 classes principais com base nas propriedades dos seus grupos R, particularidade, sua polaridade ou tendência para interagir com água em PH 7,0. Apolar e hidrofóbico: Não hidrossolúvel. Polar e hidrofílico: Hidrossolúvel. Alguns não se encaixam em um grupo: glicina, histidina, cisteína. Alanina, valina, leucina e isoleucina. Glicina: Estrutura mais simples, mas é mais facilmente agrupada com aminoácidos apolares. Metionina: tem um grupo ligeiramente apolar. Prolina: Cadeia lateral alifática, configuração que reduz a flexibilidade. Fenilalanina, tirosina e triptófano. Glicina, serina, treonina, cisteína, asparagina, glutamina. Lisina, arginina, histidina. Aspartato, glutamato. Ornitina e citrulina (Intermediários na biossíntese de arginina e no ciclo da uréia). Quando um aminoácido sem um grupo R ionizável é dissolvido em água em PH neutro ele permanece na solução como íon bipolar que pode agir como ácido ou base. Substância com essa natureza dupla são anfotéricas, anfólitos. Precisam ser obtidos na dieta. Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Trionina Triptófano Valina Histidina em crianças. Arginina condicionalmente essencial. Devido à patologia: Arginina, cisteina, glicina, glutamina, prolina e tirosina. O organismo sintetiza, opticamente ativos. Exceção da glicina. Alanina Ácido aspártico Ácido glutâmico Glicina Glutamina Hidroxiprolina Prolina sérica Tirosina. .................................................................................... Composto orgânico mais abundante no organismo, criadas a partir de uma informação do Gene. Núcleo. O Gene é transcrito em RNAm. RNA polimerase se liga ao DNA na: que indica que o gene está começando. Abre o DNA e usa a fita como molde, formando a fita de RNAm no sentido 5’ linha – 3’ linha. A fita de RNA é construída até encontrar uma sequência de término especifica. Eliminação dos introns e permanência dos exons, que podem se ligar de formas diferentes. 1 gene pode produzir mais de uma proteína. Cada códon contem 3 nucleotídeos e cada códon forma 1 aminoácido. Códon iniciador (metionina). Códon de terminação. Formação da proteína acontece no Ribossomo. Subunidade maior Subunidade menor No início da leitura do RNAm o RNAt está no sitio P da subunidade maior do ribossomo. O RNAm se liga a subunidade menor do ribossomo. Quando aparecer o códon iniciador AUG o RNAt pareia ao códon com o anticódon. A subunidade maior se liga a subunidade menor e o ribossomo montado está pronto para a tradução. O próximo RNAm se liga ao próximo códon e com os aminoácidos uma ao lado do outro forma-se a ligação peptídica entre eles. Após a ligação peptídica o primeiro RNAt é liberado e deixa o aminoácido ligado a outro. Fazendo a leitura do códon 3 em seguida, um novo RNAt se liga e uma nova ligação peptídica é formada entre os aminoácidos. Segue esse ciclo até encontrar o códon terminador. Após o códon de terminação ao invés de um RNAt quem se liga é o fator de liberação que separa todos os componentes. A proteína está pronta para sua função. Mais de um códon pode codificar o mesmo aminoácido. Cada códon só pode codificar um aminoácido Polipeptídios resultantes da polimerização de aminoácidos. Estrutural, hormonal, imunológica, coagulante, enzimática, transportador de gases e motora. .................................................................................... São as proteínas mais notáveis e altamente especializada com poder catalítico. Exceto um grupo de moléculas de RNA catalíticas todas as enzinas são proteínas. As enzimas atuam como catalizadores biológicos e não são consumidas na reação coosubstrato consumido pelo centro ativo. Uma condição fundamental para haver vida além de se replicar, deve ser capaz de catalisar reações químicas com eficiência e seletividade. As enzimas aceleram reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condição suaves de temperatura e PH. A desnaturação afeta a sua função catalítica. Além dos resíduos de aminoácidos algumas enzimas necessitam de um componente químico adicional denominado cofator. Pode ser um ou mais íons inorgânicos ou uma molécula orgânica ou metalorgânica complexa denominada coenzima. Agem como carreadores transitórios de grupos funcionais específicos. A maioria deriva de vitaminas, nutrientes orgânicos cuja presença na dieta é necessária em quantidades. Uma coenzima ou um íon metálico que se ligue muito firmemente ou mesmo covalentemente a uma enzima. Uma enzima completa, cataliticamente ativa junto com sua coenzima ou/e cofator íons metálicos. Algumas enzimas são modificadas covalentemente por fosforilação, glicosilação e outros processos. Muitas dessas modificações estão envolvidas na regulação da atividade enzimática. . A propriedade característica das reações catalisadas por enzimas é que a reação ocorre confinada em um bolsão da enzima denominado sítio ativo. Molécula que liga o sítio ativo e sobre a qual a enzima age. O sítio ativo engloba o substrato, sequestrando-o completamente da solução formando o complexo enzima substrato. Ligações fracas entre substrato e enzima resulta na dessolvatação do substrato. Há uma relação entre a concentração do substrato e a velocidade da reação. A função do catalisador é aumentar a velocidade da reação, a catálise não afeta o equilíbrio da reação. O ponto de partida tanto da reação direta quanto da reação reversa, a contribuição que uma molécula média fornece para a energia livre do sistema, sob dadas condições do sistema. O topo da curva de energia é um ponto onde o decaimento para o estado S ou P tem a mesma probabilidade de acontecer. Estado de transição é um momento molecular transitório em que eventos como a quebra de ligação, a formação de ligação ou o desenvolvimento de carga ocorrem com a mesma probabilidade de seguirem tanto para formar o produto ou formar o substrato. É a diferença entre os níveis energéticos do estado basal e do estado de transição, barreira energética. Catalisadores aumentam a velocidade das reações por diminuírem a energia de ativação. A relação entre a constante de velocidade K e a energia de ativação é inversa e exponencial. Temperatura, pressão, o que aumenta o número de moléculas com energia aumentam a velocidade da reação. Formação e consumo de espécies químicas transitórias. Etapa com maior energia de ativação. Energia proveniente da interação entre enzimas substrato. É a principal fonte de energia livre utilizada pelas enzimas para diminuição da energia de ativação. Responsável pela especificidade. : Um inibidor compete com substrato pelo sítio ativo da enzima. Por ser reversível a competição pode se deslocar a favor do substrato aumentando a concentração do mesmo. Liga-se a um sitio distinto do sítio ativo do substrato. Liga- se a um sítio ativo distinto do substrato. Um inibidor se liga covalentemente com o sitio ativo ou destrói um grupo funcional dá enzima. Liga-se ao sítio ativo da enzima. A atividade enzimática depende do PH ótimo, no qual a atividade catalítica é máxima. A atividade reduz em PH menor ou maior. Classe 1: óxido – redutase. Ligações carbono - carbono, álcoois - aldeído, aldeídos – ácidos. Transfere elétrons. Classe 2: Transferase. hexocinase, aminotransferase. Transfere grupos funcionais. Classe 3: Hidrofases. Classe 4: Liases. Classe 5: Isomerase. Classe 6: Ligases. .................................................................................... Via metabólica características de seres autotróficos. Conversão da energia luminosa em química. Utiliza H2O e CO2 para redução e formação de biomoléculas. O2 produzido, considerado um substrato. Feita através de pigmentos cromóforos. Clorofila B-caroteno Ficocritrina Ficocionina Clorofila é o principal, tem base lipídica. As reações acontecem dentro doo cloroplasto (estrutura semelhante a mitocôndria). Formada por porinas que permitem a passagem de íons e pequenas moléculas. Seletividade a moléculas. o Particularidade: presença de tilacoides, há pontes chamadas de intergranuns que sã ligações entre a membrana interna e os tilacóides. São estruturas discoides empilhados chamados granun. Espaço com fluido rico com enzimas da fase obscura da fotossíntese. Cromóforos estão contidos nas membranas dos tilacóides. A energia solar é usada em um processo de oxidoredução em que a molécula de água é quebrada e doa elétrons para reduzir o CO2. nCO2 + nH2O nos tilacóides na presença de luz. Ocorre fotólise da água gerando ATP. Libera O2 e elétrons e prótons para redução de NADP. ATP é utilizado no estroma para fixar CO2 na forma de biomolécula. Duas fases: Reações lumínicas Reações obscuras Tem função de produzir energia para a fase obscura. usa a energia luminosa para quebrar a molécula de agua que desencadeia um estimul capaz de promover o influxo de h+ do estroma para o interior dos tilacóides. Gera o impulso necessário para produzir a coenzima reduzida NADPH e ATP que serão utilizadas na fase obscura. funcionam quando tem a incidência da luz (dia). Complexos proteicos permitem saltos de elétrons, estimulando o influxo de H+. Os complexos proteicos se alojam na membrana do tilacóide. Clorofila, capta luz com comprimento de onda de 700 nanometros. Capta luz com comprimento de onda de 680 nanometros: fotólise da agua. Carrega elétrons para citrocomo BF. Proteina ferro sufurada. Proteina cúbrica. Não intrínseca. Não atravessa a membrana junto com a plastoquinona. Produz ATP através do influxo de 2 H+ para o estroma através dele. LUZ. A luz exita o fotossistema II promovendo a fotólise da água gerando O2, H+ e energia. H+ é transferido para a plastoquinona que se torna reduzida. (A plastoquinona oxidada usa a energia para aprisionar o H+ do estroma). A plastoquinona reduzida encaminha os elétrons para o citocromo BF dando o influxo de H+ para o interior do tilacóide. O citocromo BF faz uma ponte, nele não há transferência de H+. Ele transfere o eletron para a plastocianina. A plastocianina retem o eletron mas só essa energia não é suficiente para promover a redução da NADP. Então recebe mais energia solar e usa para reduzir uma molécula de NADP com H, formando NADPH. O aumente da concentração de H+ no lumen do tilacóide gera um gradiente eletroquímico, onde existe tendência do influxo de H+ para o estroma através de ATP sintase. Ciclo de calvin: Fixação do carbono. Energia usada é proveniente da fotossíntese. Energia usada é proveniente da cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa. Ou seja, a fase obscura ocorre tanto durante o dia como a noite. Utiliza CO2 para processo de fixação do Carbono (C) na forma de biomoléculas diversas. Consome NADPH e ATP. Não depende da luz masconsome as moléculas das reações lumínicas. Quando não há luz depende da atividade mitocondrial, passa a consumir O2, produz energia, ATP e agua para manter as reações. A Ribulose 1,5 bifosfato, é a enzima mais importante na natureza para o curso da vida devido a disponibilização de O2. É a única enzima capaz de fixar CO2 atmosférico, primeira reação obscura. Fosforilado na posição 1,5, monossacarídeo da família das cetoses. Subdividida em 3 reações. Captura de CO2 atmosférico Produção de monossacarídeos Conjunto de reações onde haverá regeneração doo elemento iniciador (Ribulose 1,5 bifosfato). Captura de CO2. 3 moléculas do iniciador ( fazem a fixação cada uma de uma molécula de CO2. 3 pentoses cada um recebe 1 molecula de CO2 formando 3 hexoses. As 3 hexoses são clivadas ao meio formando 6 trioses. – (6). são utilizados para a produção do intermediário (6). As 6 moléculas de 1,3 bifosfoglicerato serão reduzidas pela ação de 6 NADPH, essa redução libera um inorgânico e forma 6 moléculas de 1 dessas moléculas sai do ciclo. As 5 trioses remanescentes vão se combinar para a partir delas formar 3 intermediários com 5 átomos de Carbono, através de um conjunto de reações bioquímicas de rearranjo. Onde há a regeneração da ribulose 1,5 bifosfato, iniciador. fixados – com 3 átomos de cada. e consumidos. Regeneração de , consumo de O que sai da via entra na via da planta produzindo Constrói outros monossacarídeos a partir do iniciador, produz monossacarídeos das A saída da triose passa a ser um bloco de construção. .................................................................................... Alta conversão alimentar. Substrato de baixo valor biológico convertido em produto com alto valor nutricional. É o resultado de atividades microbiológicas, responsáveis pela conversão dos componentes dos alimentos em subprodutos utilizados no metabolismo animal. Digestão fermentativa precede a digestão enzimática. Aproveitam com eficiência alimentos ricos em Rúmen Reticulo Omaso Abomaso Maior fonte de energia dos ruminantes. Mais importantes: Celulose Hemicelulose Frutose O grau de digestão depende do grau de lignificação. Os carboidratos são fragmentados em açucares simples pela atividade das enzimas secretadas pelas bactérias celulolíticas Esses açucares simples são utilizados intracelularmente pelos microrganismos para produzir energia e outros substratos necessários para sua mantença e crescimento. Como resultado dessa atividade metabólica temos grande quantidade de: CO2 CH4 AGV Acético Propiônico Butírico Variações na proporção são decorrentes do tipo e qualidade da dieta. 90% dos AGVs produzidos são absorvidos por difusão através do rúmen-reticulo. 10% restantes no ceco e intestino grosso. Acético e propiônico são absorvidos sem sofrer modificações e metabolizados no fígado. O butírico quando absorvido na parede ruminal é transformado em 3- hidroxibutirato para ser metabolizado no fígado. A proteína dietética que escapa da degradação ruminal e a sintetizada no rúmen são utilizadas na formação de tecidos, leite, enzimas e hormônios. Depende do consumo de proteínas e compostos que contém nitrogênio, que em sua maioria são degradados a compostos mais simples no rúmen como: Aminoácidos Amônia AGV CO2 Esses compostos são utilizados para sintetizar proteínas microbiana. Processo dependente da energia proveniente da fermentação de matéria orgânica no rúmen. Quando os níveis de amônia excedem a capacidade de síntese da microflora ruminal esta é absorvida pelo epitélio ruminal e transportada até o fígado. Convertida em uréia uma parte é reciclada para o rúmen através da saliva ou parede ruminal. A proteína que chega no abomaso, proveniente do rúmen, é uma mistura de proteínas microbiana e dietética que foi digerida no rúmen. 25% de metano produzido. É um produto final da fermentação ruminal. É uma forma de perda de energia digestível no sistema ruminal que pode ser reduzida. Há uma relação linear entre a produção de metano e o consumo de matéria seca. E uma relação inversa entre a produção de metano e propionato. Sofrem modificações no ambiente ruminal em dois processos: Hidrolise Biohidrogenação. Os microrganismos hidrolisam os lipídeos da dieta em ácido graxo e glicerol. O glicerol e/ou galactose liberado é utilizado pelas bactérias para a produção de AGV. As bactérias não são capazes de utilizar os ácidos graxos para a produção de energia por tratarem-se de compostos extremamente reduzidos. Após serem hidrolizados os ácidos graxos são neutralizados pela adição de cálcio ou magnésio. Adição de H aos ácidos graxos nos locais de suas duplas ligações aumentando o grau de saturação deles. A suposta razão da biohidrogenação seria a detoxificação pois ácidos graxos insaturados seriam tóxicos para muitos microrganismos. Os AG poli-insaturados são biohidrogenados mais rapidamente que os monoinsaturados. A biohidrogenação é sensível ao PH. Quando o PH diminui, diminui também o percentual de AG que são biohidrogenados. Ocorre como um passo intermediário da biohidrogenação. Por ação de isomerases produzidas por microrganismos. Alterações locais e geométrica de ligações cis para trans. Gordura da carcaça Há evidencias que a carne produzida em pastagens tem uma melhor composição de gordura, maior porcentagem de gordura insaturada do que a produzida com alimentação a base de grãos. Maior composição de carne em relação a gordura. Ambiente anaeróbico Temperatura 38º a 42ºC PH 5,8 a 6,4 Umidade 85-90% Bactérias Fungos Protozoários Retenção de partículas longas, estimulam a ruminação. Fermentação produz AGV e massa microbiana rica em proteína. AGVs absorvidos na parede ruminal e usados como fonte de energia. Recicla alguns nutrientes Absorção de agua, sódio, fosforo, ácidos graxos voláteis. Digestão ácida Secreção de enzimas digestivas e ácidos fortes Digestão de alimentos não fermentados no rúmen (algumas proteínas e lipídeos). Digestão da proteína bacteriana produzida no rúmen. Digestão e absorção Secreção de enzimas (fígado e pâncreas) Digestão enzimática de carboidratos, proteínas e lipídeos. Absorção de agua, minerais e produtos da digestão: glicose, amino ácidos e ácidos graxos. Pequena população microbiana fermenta os produtos da digestão que não foram absorvidos. Absorção de agua e formação de fezes. .................................................................................... Abundante na atmosfera porem poucos organismos conseguem o converter em formas biologicamente uteis, como NH3. A principal origem é os aminoácidos derivados das proteínas da dieta. A maior parte desses aminoácidos são metabolizados no Fígado, parte da amônia gerada nesse processo é reciclada e utilizadas em várias vias. O excesso é excretado diretamente ou convertido em ureia ou ácido úrico. Depende do organismo. Quando em outros tecidos é enviado ao Fígado. 4 aminoácidos desempenham papel central no metabolismo do N2. Glutamato Glutamina Alanina Aspartato Glutamina e Glutamato: alfa – ceto - glutarato. Alanina: Piruvato. Aspartato: Oxaloacetato. Em sua maioria são transferidos ao alfa-cetoglutarato, formando glutamato que entra na mitocôndria para formar NH4+, perdendo seu grupo amino. No musculo esquelético é transferido para o piruvato formando a alanina seguindo para o fígado. As proteínas são quebradas digestão e os aminoácidos são absorvidos pela corrente sanguínea e levados até o fígado. Remoção do grupo alfa-Amino realizadapor enzimas denominadas transaminases. Transaminação. O grupo a-Amino é transferido para o C do alfa-cetoglutarato liberando alfa-cetoacido e L-glutamato (doador do grupo amino). Reversível. Os grupos amino devem ser retirados do glutamato e preparados pais excreção. O glutamato é transportado do citosol para a mitocôndria onde sofre desaminação oxidativa, catalisada pela L-glutamato desidrogenase. + A ação combinada de uma aminotransferase mais glutamato desidrogenase = Alfa-cetoglutarato resultante pode ir para o ciclo do ácido cítrico e para síntese de glicose. + A amônia, é bastante toxica para os tecidos animais e seus níveis no sangue são regulados. A amônia livre nos tecidos se combina com o glutamato formando glutamina pela ação da Glutamina-Sintetase. Em duas etapas com gosto de ATP: 1- Glutamato reage com ATP Formando ADP e um intermediário y- glutamil- fosfato. 2- y- glutamil-fosfato reage com a amônia formando a glutamina e fosfato inorgânico. Glutamina, não tóxica segue para fígado e rins. No musculo a degradação do aminoácido como combustível pode transferir seu grupo alfa- amino para o Piruvato produto da glicólise muscular disponível pela ação da alanina amino-transferase. A alanina produzida vai para o fígado. No citosol dos hepatócitos a alanina amino-transferase transfere o grupo amino da alanina para o alfa-cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. Glutamato entra na mitocôndria. Esse ciclo leva os produtos da fermentação até o fígado onde entram no ciclo da gliconeogênese e se transformam em glicose para voltar aos músculos. E a amônia é convertida em ureia para excreção. A amônia de todas essas fontes é utilizada na síntese de ureia. A amônia facilmente cruza a barreira hematoencefálica, de modo que qualquer condição que aumente os níveis de amônia na circulação sanguínea também exporá o cérebro a altas concentrações. Se não forem reutilizados para a síntese de novos aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados, os grupos aminos são canalizados em um único produto final de excreção. Excreta nitrogênio amínico como amônia. (Maioria das espécies aquáticas). Amônia é diluída na agua. Excreta nitrogênio amínico na forma de ureia. (Animais terrestres) necessitam minimizar a toxicidade e perda de agua. Excreta nitrogênio amínico na forma de ácido úrico. (Aves e repteis). Reciclam os grupos mino. A amônia depositada na mitocôndria dos hepatócitos é convertida em ureia no ciclo da ureia. Sua produção é quase exclusivamente no fígado. A ureia Produzida vai aos Rins pela corrente sanguínea para ser excretada na urina. 5 Etapas. O ciclo se inicia dentro da mitocôndria hepática, mas 3 de suas etapas seguintes ocorrem no citosol. NH4+ na mitocôndria hepática é utilizada juntamente com CO2 na forma de HCO3-, resultante da respiração mitocondrial para formar carbamoil-fosfato na matriz. Essa reação é catalisada pela Carbamoil- fosfato sintetase I, Dependente de ATP (2ATP). O Carbamoil- fosfato atua como doador ativado de Grupos de Carbamoila. Entra no ciclo da areia. ° Carbamoil- fosfato doa seu grupo carbamoila para a ornitina. Formando citrulina com liberação de fosfato inorgânico. Enzima: Ornitina - transcarbamoilase. A citrulina passa da mitocôndria para o citosol. Condensação entre grupo amino do aspartato e o grupo carbonila da citrulina. Formando arginino succinato. Reacão catalisada pela arginino- succinato-sintetase. Gasto de 1ATP e via intermediario Citrulil- Amp. Clivagem do arginino - succinato pela arginino – succinase, formando arginina e fumarato. O fumarato é convertido em malato e entra na mitocôndria para ir para o ciclo do ácido cítrico. A arginina segue para a próxima etapa. Clivagem da arginina pela enzima citosólica arginase produzindo Ureia e ornitina. Ornitina volta para a mitocôndria para iniciar outra volta do ciclo da ureia. Ureia é liberada para o conjunto geral de metabolitos no citosol. N2: Nitrogênio NH3: Amônia NH4: Amônio NO2-: Nitrito NO3-: Nitrato 78% do ar atmosférico é composto por N2. A maioria dos seres vivos é incapaz de sintetizar a partir dele nucleotídeos, aminoácidos e outros. Apenas alguns microrganismos possuem capacidade de fixação. 4 Etapas. 1- Fixação 2- Amonificação 3- Nitrificação 4- Desnitrificação – N2 do ar é incorporado em compostos orgânicos nitrogenados. Organismos, bactérias e cianobactérias marinhas. Através da enzima: Nitrogenase. – Grande parte do N2 do solo provém da decomposição. Liberação do excesso de N2 sob forma de amônio NH4+. Amônia produzida é dissolvida no solo se combina com prótons de H+: NH4+. – oxidação de NH3 a NO3- pelas bactérias. Nitrosação: NH3 oxida em NO2-. Libera energia. Nitratação: NO2- oxidado em NO3-. Libera energia. Plantas usam na sintese de AA e Bases nitrogenadas. – N2 é devolvido a atmosfera. Bactérias desnitrificantes que o convertem aa partir dos NO3- do solo. Equilibrando a taxa de nitrato no solo. .................................................................................... Variedade de funções no metabolismo celular. Moeda energética nas transações metabólicas. Ligações químicas essenciais nas respostas das células a hormônios e a outros estímulos extracelulares. Componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários metabólicos. Constituintes dos ácidos nucleicos, os repositórios moleculares da informação genética. Blocos de construção de ácidos nucleicos. A sequência nucleotídica do DNA especifica a sequência nucleotídica de cada RNA e a sequência de aminoácido de cada proteína. Um segmento do DNA que contem informação necessária para síntese de um produto biologicamente funcional. Apresentam três componentes característicos: Uma base nitrogenada Uma pentose Um ou mais fosfato A molécula sem o grupo fosfato é denominada As bases nitrogenadas são derivadas de dois componentes relacionados a e a As bases e as pentoses dos nucleotídeos comuns são compostos heterocíclicos. A base de um nucleotídeo é ligada covalentemente por uma ligação N- B-glicosídica ao carbono 1’ da pentose, e o fosfato é esterificado no carbono 5’. A ligação N-B-glicosídica é formada pela remoção dos elementos de água. (Um grupo hidroxila da pentose e o hidrogênio da base). Tanto o como contêm duas bases púricas principais: E duas tem dois tipos de pentoses: 2’ –dexoxi – D – Ribose D – Ribose ambos os tipos de pentose estão na sua forma B-furanose (anel fechado com 5 átomos). O anel de pentose não é planar, mas ocorre em uma serie de conformações geralmente descritas como pregueadas. define a identidade do ácido nucleico. Ligam nucleotídeos consecutivos. Os nucleotídeos consecutivos de e são ligados covalentemente por pontes de grupos fosfato, Nas quais o grupo de uma unidade nucleotidica é ao grupo do próximo nucleotídeo, criando uma ligação fosfodiester. O esqueleto covalente dos ácidos nucleicos consiste em fosfatos e resíduos de pentoses alternados, e as bases nitrogenadas podem ser consideradas como grupos laterais ligados ao esqueleto em intervalos regulares. O esqueleto do e são hidrofílicos. Os grupos hidroxila dos resíduos de açúcar formam ligações de hidrogênio com a agua. Os grupos fosfato, com um PKa próximo a 0, são completamente ionizados e carregados negativamente em PH 7 e as cargas negativas são de um modo geral, neutralizadas pelas interações iônicas com cargas positivas nas proteínas, nos íons metálicos e nas poliaminas. A sequência de uma fita simples de ácidos nucleicos é sempre escrita com a sua extremidade 5’ a esquerda ecom a extremidade 3’ a direita, na direção 5’ – 3’. Contendo até 50 nucleotídeos. Maior que 50 nucleotídeos. As propriedades das bases nucleotídicas afetam a estrutura tridimensional dos ácidos nucleicos. livres são compostos fracamente básicos e por isso são chamadas de bases. As purinas e pirimidinas comuns no são moléculas aromáticas, importante para a estrutura, distribuição de elétrons e a absorção de luz dos ácidos nucleicos. Todas as bases nucleotídicas absorvem luz UV, e os ácidos nucleicos são caracterizados por uma forte absorção em comprimento de onda próximo a 260nm. As bases púricas e pirimídicas são e em água perto do PH neutro da célula. , as bases tornam- se carregadas e sua solubilidade em agua aumenta. O ajuda a minimizar o contato com a água. Importantes para a da estrutura tridimensional dos ácidos nucleicos. Primário Secundário Terciário A estrutura primaria dos ácidos nucleicos é sua estrutura covalente e sequência nucleotídica. Estrutura regular estável adotada por alguns ou todos os nucleotídeos em um ácido nucleico. Enovelamento complexo de grandes cromossomos dentro da cromatina eucariótica e o nucleóide bacteriano ou o elaborado enovelamento de grandes moléculas de tRNA e rRNA. Uma dupla hélice que armazena informações genéticas. Composição base varia de uma espécie para outra. Diferentes tecidos da mesma espécie tem a mesma composição básica. Composição base não muda com idade, estado nutricional, mudança de ambiente. A=T e G=C A+G = T+C As fitas de DNA são complementares não idênticas. A fita é mantida por ligações de hidrogênio entre as bases complementares e interações de empilhamento de bases. Separação das duas cadeias. Síntese de uma nova cadeia complementar a cada uma delas. Fita simples, intermediário da expressão gênica, codifica informação do DNA. Componente dos ribossomos, complexos que executam a síntese proteica. Intermediários, carregam informação genética para o ribossomo. Moléculas adaptadoras que traduzem fielmente a informação no mRNA em uma sequência especifica de aminoácidos. .................................................................................... Ovoposição, o leite ejetado na aréola, ausência de tetas. Nascem ainda como fetos. Sobem para o marsúpio onde ficam firmemente aderidos à teta. Dependentes do leite materno, Possuem tetas. É considerada parte do sistema reprodutor e a lactação pode ser considerada como a fase final da reprodução. Origina-se do folheto germinativo: Formam-se as cristal e botões mamários. É uma glândula sudorípara modificada para produzir leite e alimentar prole. Uma parte funcional parênquima que é composta por células mioepiteliais que formam os alvéolos que se agrupam em lóbulos que se agrupam em grupos maiores e formam lobos. Uma parte não funcional composta de tecido conjuntivo, tecido adiposo, vasos e nervos. É sustentada por fibras fibro-elasticas. As células mioepiteliais também se alojam nos ductos e respondem ao estimulo reflexo de ejeção do leite. A quantidade de parênquima em proporção de estroma é variável de acordo com estimulo hormonal. Glândulas individuais muito justapostas. Vaca: Glândulas individuais independentes. Úbere tem revestimento Piloso e o teto não. A pele dá suporte na sustentação, mas ele é sustentado por ligamentos medial e lateral. O suprimento sanguíneo é feito pela artéria pudenta externa (direita e esquerda) que se divide em cranial suprindo os quartos anteriores e em caudal suprindo os quartos posteriores. Um ramo da pudenta interna a artéria perineal ventral faz uma parte do suprimento. Veias da glândula mamaria não tem válvulas. Até a puberdade a glândula apresenta crescimento isométrico, cresce em proporção Junto ao Corpo. Antes do Primeiro ciclo estral a glândula mamaria tem crescimento alométrico, em proporção maior que o Corpo. O crescimento está relacionado a estimulo hormonal do estrogênio e progesterona. Maturação da glândula, substituição de estroma por parênquima. (3 a 4 meses). Produção de Colostro no final da gestação. Atinge completa capacidade funcional. Estimulo de Estrogénio e Progesterona. Diminuição do número de células e da atividade das células epiteliais mamarias. Substituição de Parênquima Por Estroma. Preparação da glândula para produção de leite. Diferenciação e multiplicação das células. Acontece no final da gestação, baixa de progesterona, presença de Prolactina e glicocorticoides. O bloqueio da Progesterona não é absoluto, pois não seria possível lactogênese e gestação simultânea. : Diferenciação das células, secreção pouca de leite. Secreção copiosa do leite e seus nutrientes. Próximo ao parto. Manutenção da lactação, conservação de Células alveolares. Atividade de síntese e ejeção do leite. Complexo hormonal controla a lactação. O leite precisa ser removido da GM ou mesmo com a atividade hormonal normal a síntese não persiste. O leite contém nutrientes necessários para a vida da prole. Sobrevivência e Crescimento. energia, aminoácidos, Proteínas, vitaminas, minerais, eletrólitos e agua. Variação entre as espécies de acordo com a necessidade visto que há diferença entre as placentas e o que é transmitido por ela durante a vida fetal. Composição básica igual. Glóbulos envolvidos por uma membrana fosfolipídica. Principal carboidrato do leite. Produzido nas células mamarias a partir da glicose retirada do sangue. O sangue que passa sai pobre em glicose. O ácido propiônico é o substrato definitivo para a produção de lactose em ruminantes. Caseinas (alfa- B, k-Caseina) Principais proteínas. Alfa-lactoalbumina, imunoglobulina, B- Lactoglobulina, albumina sérica Renina - enzima gástrica liberada por animais jovens que coagula o leite para que demore mais tempo e seja melhor absolvido. Minerais primários: Ca, CL, K, Mg, Na , P. Concentrações constantes: lactose, Na, e k. Quando unidas ao cloreto mantem o equilíbrio osmótico do leite. Células mioepiteliais. Proteínas, Lactose e sais são envolvido por vesícula no complexo de golgi e direcionadas ao domínio apical para se fundirem a membrana plasmática. Os lipídeos coalescem quando saem do reticulo endoplasmático para seguirem ao domínio apical e atravessarem a membrana. Após a secreção do leite o epitélio se torna cuboidal baixo, até a reiniciação da síntese. A quantidade e qualidade do leite tem relação com a frequência da secreção/retirada. Diferente do leite pré e pós parto. Contém mais Na+ e CL- e menos lactose e K+. Imunoglobulinas: Defesa contra agentes infecciosos (Em ungulados e marsupiais, é a única forma de transferência) 24 a 48 hr absorver. (IG-A). A capacidade de armazenamento determina velocidade de secreção e Produtividade da glândula. A secreção do leite é controlada por um feedback negativo responsivo a pressão intra – alveolar. A entrada de leite diminui a pressão e cessa o feedback negativo pela diminuição da pressão intra – Alveolar. A retirada do leite depende de reflexo neuro hormonal, descida do leite através da ocitocina que tem receptores nas células mioepiteliais. 3ª a 8ª semanas aumenta depois declina. Os animais devem ser secos antes da próxima lactação no mínimo 6 semanas antes. Aumenta o consumo de agua e alimentos. Hipertrofia do trato intestinal. Hipertrofia da glândula mamaria, fígado e coração. O sistema nervoso central controla o equilíbrio metabólico entre a glândula mamaria e nutrientes corporais. Glicólise, síntese de AG, ativação de aminoácidos: Citosol. Síntese de citrato e compostos usados na síntese de aminoácidos não essenciais: mitocôndria. Destruição celular nainvolução. .................................................................................... Quando a demanda por é baixa, a energia de Acetil-CoA mitocondrial pode ser armazenada na forma de lipídeos. A síntese ocorre no citosol usando Acetil- CoA como iniciador e Malonil-CoA como doador de dupla de carbono e NADPH como redutor equivalente. O combustível NADPH é da enzima málica e da via da pentose P. Quando há alta concentração de ATP citrato não entra no ciclo de Krebs, é enviado ao citosol. A presença de Malonil-CoA inibe a B- oxidação. A enzima Ácido Graxo Sintase é a principal enzima da biossíntese de AG. Um complexo enzimático capaz de sintetizar ácidos graxos de cadeia longa. Aumenta a síntese e diminui interferências. : O citrato formado pela citrato sintase da condensação de Acetil-CoA ( que não consegue passar da mitocôndria para o citosol) e oxaloacetato. É transportado da mitocôndria pela para o citosol, onde é clivado em Acetil-CoA e oxaloacetato através da com gasto de Disponibilizando Acetil-CoA para a síntese de ácido graxo. O oxaloacetato é convertido pela a malato que pode voltar para a mitocôndria, mas em sua maioria é substrato da enzima málica que o transforma em piruvato e libera NADPH que será combustível para a síntese. O piruvato retorna a mitocôndria pela e recarboxilado pela . As longas cadeias de AG são formadas a partir de uma sequência repetitiva de 4 reações que formam um ciclo. A cada passagem pelo ciclo a cadeia aumenta em 2 carbonos. Quando atinge 16 carbonos, o palmitato abandona o ciclo. O Acetil do Acetil-CoA é ligado a grupo Cys –SH da B-cetoacil-acp sintase. O malonil do Malonil-CoA é ligado ao grupo SH da ACP. O grupo acetil é transferido do grupo Cys- SH-B-cettoacil-ACP sintase para o grupo malonil-SH da ACP formando: E liberando uma molécula de CO2. Proteína transportadora de acila. Ligação transitória da carboxilação de Acetil-CoA removido na adição de 2C. O Acetoacetil-ACP sofre redução do grupo carbonila.(C-3) NADPH doa elétrons D-B-Cetoacil-ACP redutase catalisa a reação formando: . Remoção do elemento da agua do C-2 e C-3 da D-B-Hidrobutiril-ACP pela B- hidroxiacil-ACP desidratase, formando uma dupla ligação no produto: – ² Redução da dupla ligação do Trans-delta²- butanoil-ACP. NADPH doa elétrons Enoil-ACP redutase catalisa a reação formando: O ciclo se repete e a cada volta no ciclo há a adição de 2C até a formação do palmitato de 16C. O palmitato é liberado por hidrolise, pode ser utilizado como precursor de ácidos graxos mais longos ou insaturados. O alongamento dos ácidos graxos é feito no reticulo endoplasmático e na mitocôndria através de processos semelhantes a síntese. Esse sistema produz os ácidos graxos mais comuns nos tecidos animais: Palmitato é alongado a estearato com 18C e ambos podem ser dessaturados para a formação de palmitoleico e oleico. O linoleico não é sintetizado, deve ser obtido na dieta, a partir de fontes vegetais. É transformado em ácido araquidônico precursor de eicosanoides, potentes sinalizadores como: A reação catalisada pela acetil-CoA- carboxilase é uma etapa limitante da biossíntese. Importante para a regulação. precursor citosolico de Acetil-CoA. Sinal para a ativação da síntese. O uso de malonila ativado a invés de acetil é o que torna as reações de condensação termodinamicamente favoráveis. atua como braço flexível, segurando a cadeia acila do ácido graxo em crescimento unida a superfície do complexo ácido-graxo- sintase enquanto tranporta os intermediários da reação do sitio ativo de uma enzima próxima. .............................................................................. A glicose é rica em energia, é um bom combustível Quando há a alta demanda de energia a glicose pode ser utilizada para produzir de maneira aeróbica ou anaeróbica. Pode ser oxidada a compostos de 3 átomos de carbono (piruvato) por meio da glicólise. Uma molécula de glicose é degradada em uma serie de reações catalisadas por enzimas gerando duas moléculas do composto de três carbonos o: Parte da energia da glicose é conservada em ATP e NADH. Via central quase universal do catabolismo da glicose. Um termo geral para a degradação anaeróbica da glicose, no caso para obter energia conservada com ATP. Fase preparatória (investimento). Fase de rendimento. Fosforilação do grupo hidroxil ligado ao C6 da glicose: Gasto de 1Atp D-Glicose-6-Fosfato é convertida em: A D-Frutose-6-Fosfato é fosforilada em C1: Gasto de 1Atp A Frutose-1,6-Bifosfato é dividida em duas moléculas de 3C: A Di-hidroxiacetona-fosfato é isomerizada a uma segunda molécula de: As duas moléculas de gliceraldeido-3-Fosfato são oxidadas e fosforiladas por fosfato inorgânico formando: Libera 2NADH + 2H liberação de energia quando as 22 moléculas de 1,3-Bifosfoglicerato são convertidas a duas moléculas de: Parte dessa energia é conservada pela fosforilação de 4 moléculas de ADP a ATP. 2ATP por molécula de glicose. 2NADH por molécula de glicose. O NADH formado é continuamente reoxidado e reciclado. Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Pruvato + 2NADH + 2H + 2ATP + H2O A glicólise é regulada pelos hormônios Glucagon; Adrenalina; Insulina. .................................................................................... A glicólise é apenas a primeira etapa para a oxidação completa da glicose. O piruvato produzido na glicólise é oxidado a H2O e CO2 Fase aeróbica do catabolismo, respiração celular, consome O2 e libera CO2. glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos são oxidados para produzirem fragmentos de 2 carbonos na forma do grupo acetil da Acetil-Coenzima- A Acetil entra no ciclo do ácido cítrico, é oxidado em CO2, a energia liberada é conservada nos transportadores reduzidos NADH e FADH2. As coenzimas reduzidas são oxidadas doando prótons e elétrons. Os elétrons são transferidos para O2, aceptor final de elétrons. A energia é liberada em forma de ATP pela fosforilação oxidativa. Um complexo multienzimático no qual uma serie de intermediários químicos permanecem ligadas a moléculas de enzimas a medida que o substrato é transformado no produto final. 5 Cofatores participam do mecanismo da reação. O grupo Carboxil é removido do piruvato na forma de CO2 e dois carbonos remanescentes são convertidos ao grupo Acetil da Acetil-CoA. O NADH formado nessa reação doa um ion de hidreto para a cadeia respiratória que transfere e 2 elétrons ao oxigênio ou aceptor de elétrons alternativo. A transferência de elétrons do NADH ao oxigênio gera 2,5 moléculas de ATP por par de elétrons. requer 5 enzimas. Ação sequencial de 3 enzimas diferentes e cinco coenzimas. Condensação de acetil-CoA e oxaloacetato. Nessa reação o carbono do metil do grupo acetil é unido ao grupo carbonil (C-2) do oxaloacetato. Reação catalisada pela citrato-sintase. Formação de isocitrato. Transformação reversível do citrato a isocitrato, pela formação intermediária do ácido tricarboxílico cis-aconitato. A enzima pode promover a adição reversível de H2O à ligacão dupla do cis- aconitato. Reação catalisada pela aconitato- hidratase. Oxidação do isocitrato a alfa- cetoglutarato e CO2 . Descarboxilaçao oxidativa do isocitrato que perde CO2. Reação catalisada pela isocitrato- desidrogenase. Oxidação do alfa-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2 . Descarboxilação oxidativa do alfa- cetoglutarato que perde CO2. Reação catalisada pela alfa-cetoglutarato- desidrogenase. Conversão de succinil-CoA a succinato. Quebra da ligação tioéster do succinil-CoA que libera energia utilizada depois por ATP ou GTP. Reação catalisada pela Succinil-CoA- sintetase.Oxidação do succinato a fumarato. O succinato perde elétrons para o aceptor de elétrons final,O2. Reação catalisada pela Succinato- desidrogenase. Hidratação do fumarato a malato. O fumarato é hidratado, entra H2O. Reação catalisada pela fumarato- hidratase. Oxidação do malato a oxaloacetato. Desidrogenação do Malato que perde H2. Reação catalisada pela L-malato- desidrogenase. Para reagir com outra molécula de acetil- CoA em cada rodada do ciclo entra um grupo acetil na forma de Acetil-CoA e são removidas duas moléculas de CO2. Uma molécula de oxaloacetato é utilizada para a formação de citrato e uma molécula é regenerada. Não ocorre remoção liquida de oxaloacetato. Quatro da 8 etapas são xidação na qual a energia é conservada de maneira eficiente nas coenzimas NADH e FAD2. Material didático referente a aulas ministradas da disciplina. Nelson, David L. Princípios de bioquímica de Lehninger [recurso eletrônico] / David L. Nelson, Michael M. Cox ; [tradução: Ana Beatriz Gorini da Veiga ... et al.] ; revisão técnica: Carlos Termignoni ... [et al.]. – 6. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2014.
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