% &
,
-
%
1
-
%
)
#
UNISUL – BIOQUÍMICA – NUTRIÇÃO
PROFA. DENISE ESTEVES MORITZ
0
1
CONCEITO DE METABOLISMO
Atividade celular altamente dirigida e
coordenada, que envolve sistemas
multienzimáticos;
Soma de todas as transformações químicas que
ocorrem na célula ou organismo.
BIO-QUIMICA
Professora Dra Rosi
Bio-quimica.blogspot.com
FUNÇÕES DO METABOLISMO
Obter energia química do sol ou de nutrientes;
Converter moléculas dos nutrientes e da célula em
precursores de macromoléculas;
Polimerizar precursores em macromoléculas;
Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com
necessidade celular.
Catabolismo e Anabolismo
Vias catabólicas convergem para poucos
produtos finais;
Vias anabólicas divergem para a síntese de
muitas biomoléculas;
Algumas vias servem tanto no catabolismo
como anabolismo.
Divisão do Metabolismo
Anabolismo
É a fase biossintética e consumidora de energia
do metabolismo.
Catabolismo
É a fase degradativa e liberadora de energia do
metabolismo.
Convergências e Divergências no Metabolismo
Celular
Catabolismo é convergente, Anabolismo é divergente
Lipídeos
Amido
AcetoacetilGlicose
CoA
Tri
glicerídeos
Ácidos
Graxos
Aminoácidos
Proteínas
Proteínas
Acetil-CoA
Aminoácidos
Ciclo de
Krebs
Glicose
Glicídios
Nutrientes
Ricos em
Energia
Catabolismo
Macromoléculas
ADP
NAD
FAD
Anabolismo
ATP
NADH
FADH2
Produtos
Pobres em
Energia
Energia
Química
Moléculas
Precursoras
Catabolismo e
Anabolismo
Polímeros
Monômeros
Intermediários
metabólicos
Figure 16.28. Compartmental Cooperation. Oxaloacetate utilized in the cytosol for gluconeogenesis is formed in the
mitochondrial matrix by carboxylation of pyruvate. Oxaloacetate leaves the mitochondrion by a specific transport system
(not shown) in the form of malate, which is reoxidized to oxaloacetate in the cytosol.
3 níveis de complexidade
Tipos de Vias Metabólicas
S
Substrato
Inicial
B
C
D
Intermediários Metabólicos
P
Produto
Final
Tipos de Vias Metabólicas
S
Substrato Inicial
B
Intermediários
Metabólicos
E
C
D
P
Produto Final
ORGANIZAÇÃO EM VIAS METABÓLICAS
As vias consistem numa seqüência de passos
catalisados por enzimas;
Enzimas podem encontra-se separadas ou
formar complexos multienzimáticos ou formar
sistemas associados a membranas.
Complexo multienzimático
Enzimas Separadas
Sistema ligado
à membrana
BIO-QUIMICA
Professora Dra Rosi
Bio-quimica.blogspot.com
Regulação do Metabolismo
S
Síntese e degradação de
uma molécula não pode
ocorrer simultâneamente
numa mesma célula ou
tecido;
Para que as rotas sejam
controladas devem utilizar
enzimas distintas e
compartimentos celulares
diferentes.
Enzima 1
C
Enzima 2
Enzima 6
D
R
Enzima 5
Enzima 3
Outra
rota
metabólica
D
P
Compartimento A
P
Q
Enzima 4
Compartimento B
Regulação do Metabolismo
Enzimas Marcapasso:
Controlam a velocidade
das reações bioquímicas
de uma via metabólica,
por terem sua atividade
regulada por diversos
fatores:
Modificação covalente;
Efetores alostéricos;
Repressão gênica, etc.
S
Enzima 1
C
Enzima 2
Enzima 6
D
R
Enzima 5
Enzima 3
Outra
rota
metabólica
D
P
Compartimento A
P
Q
Enzima 4
Compartimento B
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
Ativação por Fosforilação
Enzima
inativa
ATP
Quinase
Pi
Fosfatase
ADP
Enzima
ativa
P
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
Ativação por Efetores Alostéricos
Enzima
inativa
Enzima
inativa
Enzima
ativa
Enzimas Regulatórias ou Marcapasso
Exemplos de Controle da Atividade Enzimática
Ativação Gênica
DNA
Região intergênica
Gene enzima
Ativador gênico
DNA
Transcrição
RNAm
Tradução
Enzima
ativa
Moléculas Sinalizadoras
A comunicação celular é fundamental para o
controle do metabolismo, feita através de
sinais químicos - moléculas sinalizadoras;
Regulam a atividade das enzimas
marcapasso.
Vias Metabólicas
Glicólise - oxidação da glicose para obter ATP;
Ciclo de Krebs - oxidação do acetil-CoA para
obter energia;
Fosforilação oxidativa - síntese de ATP a partir da
energia liberada pelo transporte de elétrons na
cadeia respiratória;
Via das pentoses-fosfato - síntese de pentoses e
obtenção de poder redutor para reações
anabólicas.
Vias Metabólicas
Ciclo da uréia - eliminação de NH4+ sob formas
menos tóxicas;
-oxidação dos ácidos graxos - transformação
de ácidos graxos em acetil-CoA, para utilização
no ciclo de Krebs;
Gliconeogênese -síntese de glicose a partir de
moléculas mais pequenas, para utilização no
cérebro.
Proteínas
Ác. Nucléicos
Polissacarídeos
Monossacarídeos
Aminoácidos
Nucleotídeos
Glicose
Gliceraldeído 3P
Piruvato
ACETIL-CoA
Ciclo
de
Krebs
Ciclo Catabólico
Ciclo Anabólico
Transporte elétrons
Lipídeos
Glicerol
Ác. Graxos
Glicólise
Início catabolismo de
Carboidratos:
Polissacarídeos
Monossacarídeos
GLICOSE
Gliceraldeído
3P
PIRUVATO
Metabolismo oxidativo
Piruvato
ACETIL
CoA
Ciclo
de
Krebs
Componentes:
- Ciclo de Krebs
- Transporte de elétrons
- Fosforilação oxidativa
Transporte de
elétrons e
Fosforilação
Oxidativa
Vias catabólicas
convergem no
ciclo de Krebs
METABOLISMO OXIDATIVO & FERMENTATIVO
O x i d a t i v o
Fermentativo
Oxidativo
ENERGÉTICO
in theBALANÇO
Conversion
of Glucose into Pyruvate
drogenase. This process regenerates NAD +.
ormation of glucose into pyruvate is:
Fermentativo
are generated in the conversion of glucose into two molecules of pyruvate
te of alcohol dehydrogenase contains a zinc ion that is coordinated to the sulfur atoms of two
a nitrogen atom of histidine (Figure 16.11). This zinc ion polarizes the carbonyl group of the
nsfer of a hydride from NADH.
hydrogenase
. This process regenerates NAD +.
Table 16.3.
in the anaerobic conversion of glucose into two molecules of pyruvate is on
of glucose17
into
ethanol
is an much
examplemore
of alcoholic
The net from
result of
this ana
Chapters
and
18 how
energyfermentation.
can be released
glucose
site of alcohol dehydrogenase contains a zinc ion that is coordinated to the sulfur atoms of two cys
d a nitrogen atom of histidine (Figure 16.11). This zinc ion polarizes the carbonyl group of the sub
ansfer of a hydride from NADH.
ceptual Insights, Energetics of Glucose Metabolism. See the section on
Fermentativo
m pyruvate in a variety of microorganisms in a process called lactic a
in the cells of higher organisms when the amount of oxygen is limitin
ction of pyruvate by NADH to form lactate is catalyzed by lactate d
he conversion of glucose into lactate is:
e conversion of glucose into lactate is:
Metabolismo lipídeos
e esteróides
Metabolismo de
aminoácidos e proteínas
Fotossíntese
Ciclo do ATP
O ATP “moeda de troca” energética nas células;
Organismos fototrópicos transformam energia luminosa
em energia química sob forma de ATP;
Heterotróficos transformam alimentos em ATP;
Ciclo do ATP transporta energia da fotossintese ou
catabolismo para processos celulares que necessitam de
energia.
ATP
1 Adenosina + 3 Fosfatos
COENZIMAS CELULARES
O NADH e o FADH2 são aceptores de prótons;
Todo H+ que é liberado na reação é captado pelo NAD+ e
FAD+;
O Ácido pirúvico é o primeiro produto da glicólise;
Inicia o ciclo de Krebs, na mitocôndria.
NAD
Composto orgânico, forma ativa da coenzima B3;
Encontrado nas células dos seres vivos;
Transportador de elétrons nas reações metabólicas de
oxi-redução;
Importante papel na produção de energia para a
célula.
Nicotinamida adenina Dinucleótido
FAD
Composto orgânico, forma ativa da coenzima B2;
Capazes de aceitar reversivelmente 2 átomos de H +,
formando FADH2;
Ligadas fortemente a flavoenzimas que catalisam
oxidação ou redução de um substrato.
Flavina adenina Dinucleotídeo
Cadeia Respiratória
CITOCROMO
Citocromos são proteínas, geralmente ligadas a uma membrana, que
contêm grupos heme e que efetuam o transporte de eletrons. São
encontradas sob a forma de proteínas monoméricas (citocromos c) ou
como subunidades de complexos enzimáticos maiores catalisadores de
reações redox. Podem ser encontrados no interior da membrana das
mitocôndrias e no retículo endoplasmático de eucariontes, nos
cloroplastos de plantas, em micro-organismos fotossintéticos e em
bactérias.
Figure 16.28. Compartmental Cooperation. Oxaloacetate utilized in the cytosol for gluconeogenesis is formed in the
mitochondrial matrix by carboxylation of pyruvate. Oxaloacetate leaves the mitochondrion by a specific transport system
(not shown) in the form of malate, which is reoxidized to oxaloacetate in the cytosol.
ey
E
to
S
cig
u
sd
ran
I.T
.Gly
6
1
Glu
d
sian
co
si
eg
n
co
Glu
.3
6
1
seCan
co
BeS
mNo
fro
esizd
th
n
y
s
u
teP
d
y
h
carb
n
Figure 16.29. Generation of Glucose from Glucose 6-Phosphate. Several endoplasmic reticulum (ER) proteins play a
role in the generation of glucose from glucose 6-phosphate. T1 transports glucose 6-phosphate into the lumen of the ER,
whereas T2 and T3 transport Pi and glucose, respectively, back into the cytosol. Glucose 6-phosphatase is stabilized by a
Ca2+-binding protein (SP). [After A. Buchell and I. D. Waddel. Biochem. Biophys. Acta 1092(1991):129.]
Reações de oxi-redução
no Metabolismo
•
•
•
O NAD+ e FAD+ recolhem elétrons libertados no
catabolismo;
Catabolismo é oxidativo – substratos perdem H+;
Anabolismo é redutivo - o NADPH e FADH fornecem
elétrons para os processos anabólicos.
Professora Dra Rosi
Bio-quimica.blogspot.com