Metabolismo de carboidratos

Apresentação em tema: "Metabolismo de carboidratos"— Transcrição da apresentação:

1 Metabolismo de carboidratos
Aula 2 Bioenergética e Metabolismo de carboidratos

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3 C A A N T B De onde vem a energia pra estas atividades? Carboidratos
Gorduras Proteínas C A T B O L I S M CO2 H2O NH3 A N B O L I S M Aminoácidos Glicídeos Ácidos Graxos Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Energia química

4 Metabolismo Atividade coordenada em um sistema multi-enzimático para: obter energia química através da luz solar (fototróficos) ou de nutrientes disponíveis no meio-ambiente (quimitróficos); converter micronutrientes em biomacromóleculas; sintetizar ou degradar biomóleculas

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6 A=B? Características das rotas metabólicas: Irreversibilidade
Direcionamento Economia dos intermediários Regulação DG’°<0 A 1 B C 2 A=B? ciclo fútil

7 Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação DG’°<0 A 2 1 C B

8 Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação DG’°<0 A 2 1 C B

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10 Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação Várias etapas existem para oxidar a glicose mas somente uma faz sentido nas transformações químicas necessárias para a célula

11 Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação Intermédiários que participam de forma reversível nas reções de oxido-redução como transportadores de életrons

12 Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação 1) Limitado pelo substrato (reação em equilíbrio). 2) Limitado pela enzima (reação exergônica) – passo limitante da via. 3) Enzimas específicas (pelo menos uma) para catalisar apenas anabolismo ou catabolismo.

13 Produzir energia química em forma de ATP e NADH (NADPH, FADH2, etc)
Objetivos do metabolismo Produzir energia química em forma de ATP e NADH (NADPH, FADH2, etc) Para sintetizar moléculas complexas partindo de precursores simples (anabolismo ou biosíntese) Para realizar um trabalho (ex: contração muscular)

14 Rotas metabólicas Vias catabólicas: convergentes Vias anabólicas: divergentes Algumas vias são cíclicas, ou seja, um precursor da via é regenerado por meio de uma série de reações.

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16 Bioenergética Bioenergética é o estudo quantitativo da transdução de energia que ocorre nas células bem como os processos químicos envolvidos.

17 Bioenergética A célula de qualquer organismo vivo constitui um sistema estável de reações químicas mantidas afastadas do equilíbrio. A célula permanece fora do equilíbrio a custa da energia retirada do meio ambiente. Assim, as células sintetizando macromoléculas complexas a partir de precursores simples, produzem e mantem uma ordem aparente... Isso é contrário à Segunda lei da termodinâmica ?! Ou não?!

18 Termodinâmica Primeira lei da termodinâmica: princípio da conservação de energia. “Para qualquer transformação física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece constante, a energia pode mudar de forma ou ser transportada de uma região para outra; entretanto, ela não pode ser criada ou destruída.” Segunda lei da termodinâmica: tendência do universo à desordem crescente. “Em todos os processos naturais, a entropia do universo aumenta.”

19 Células são sistemas abertos que tendem a desordem!

20 Transdução de energia Fototróficos Quimiotróficos

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22 Bioenergética Unidades termodinâmicas que descrevem a variação de energia: Energia Livre de Gibbs, G: quantidade de energia necessária para realizar uma reação a temperatura e pressão constantes. Entalpia, H: calor contido no sistema reacional. Entropia, S: quantidade desordem do sistema.

23 G – energia livre de Gibbs H – entalpia S - entropia
Equilíbrio: aA + bB cC + dD (ΔG’° = ΔG padrão: medido sob condições de temperatura, pressão e concentração constantes)

24 Reações exergônicas (espontâneas) X Reações endergônicas
Acoplamento de energia Reações exergônicas (espontâneas) X Reações endergônicas ΔG’° para oxidação completa da glicose em CO2 + H20 ~ 686 kcal/mol (2850 kJ/mol) ΔG’° de hidrólise de ATP ~7,3 kcal/mol (30,5 kJ/mol)  Acoplamento das reações permite a síntese de várias moléculas de ATP

25 ATP: “Moeda” energética
Hidrólise do ATP: A liberação de ADP e Pi é mais estável do que o composto por ATP.  Liberação de energia.

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27 Fosfocreatina: Outra molécula de estocagem de energia

28 Hidrólise do fosfoenolpiruvato (PEP)

29 Hidrólise do 1,3-difosfoglicerato

30 Compostos de alta energia
ΔG’° hidrólise < -25 kJ/mol Alguns desses compostos fornecem energia suficiente para sintetizar ATP

31 Coenzimas como transportadores de elétrons
Reações de oxidação-redução: Agente redutor: molécula doadora de elétrons Agente oxidante: molécula receptora de elétrons C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Os nucleotídeos NAD+, NADP+, FMN e FAD são coenzimas hidrossolúveis que sofrem oxidações e reduções reversíveis em muitas das reações metabólicas de transferência de elétrons. NAD+/FAD NADH/FADH2

32 NAD NAD  NADH (oxidado) (reduzido) Forma ativa da coenzima B3; Encontrada nas células de todos os seres vivos; Usado como "transportador de elétrons" nas reações metabólicas de oxi-redução

33 FAD FAD  FADH2 (oxidado) (reduzido)

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37 Metabolismo de carboidratos

38 Carboidratos Compostos orgânicos com pelo menos três carbonos, onde todos os carbonos possuem um grupamento hidroxil, com exceção de um carbono que possui um grupamento carbonil; Podem ser aldoses (carbonil em uma posição terminal) ou cetoses (carbonil em posição não-terminal); Fórmula geral (CH2O)n.

39 Classes de carboidratos
Monossacarídeo Dissacarídeo Oligossacarídeo Polissacarídeo (>20 unidades monossacarídicas)

40 Monossacarídeos possuem centros de assimetria
Isômeros óticos (enantiômeros): Formas D e L

41 Classsificação quanto ao número de carbonos

42 Classsificação quanto ao número de carbonos

43 Estruturas cíclicas Forma linear Forma cíclica  Grupamento acetal (apresenta quiralidade) OBS: Aldoses geram grupamento acetal; Cetoses geram grupamento cetal

44 Estruturas cíclicas 5 carbonos: 6 carbonos:

45 Monossacarídeos modificados
Grupo hidroxil substitído por outros grupos; ou carbonila oxidada gerando uma carboxila. Outra modificação importante é a fosforilação.

46 Extremidade redutora

47 Formação de polímeros

48 Formação de polímeros 1 extremidade redutora Açúcar não-redutor Açúcar não-redutor

49 Dissacarídeos Glicose Galactose Ligação:  1,4 LACTOSE Glicose Frutose
SACAROSE

50 Polissacarídeos Celulose: Unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas  1,4.

51 Polissacarídeos Amido: Composto de duas frações: amilose (A) e amilopectina (B), que correspondem, respectivamente, a cerca de 20% e 80% do amido na maioria das plantas. Amilose é composta por cadeias lineares de resíduos de glicose unidos por ligações  1,4. Amilopectina contém cadeias lineares curtas, cerca de unidades de glicose e cadeias ramificadas formadas por ligações  1,6. AMILOSE: cadeia linear / ligações  1,4 AMILOPECTINA: cadeia linear / ligações  1,4 cadeia ramificada / ligações  1,6

52 Polissacarídeos Glicogênio: As cadeias da molécula de glicogênio assemelham às da amilopectina, embora sejam mais ramificadas (13 resíduos de glicose e duas ramificações por cadeia). As unidades de glicose estabelecem ligações  1,4 nos segmentos lineares, é ligações  1,6 nas ramificações.

53 Funções gerais dos carboidratos
Bioenergética: são degradados para ressintetise de ATP Estrutural: a parede celular dos vegetais, a celulose. Reserva de energia: amido (vegetais), glicogênio (animais), trealose (insetos) Moléculas de adesão (membrana plasmática)