Digestão Absorção Metabolismo

Equilíbrio metabólico em sistema aberto

METABOLISMO EM GERAL-1 Conjunto de reacções químicas, de síntese (anabolismo) e degradação (catabolismo), essenciais à funcionalidade dos organismos vivos .

METABOLISMO EM GERAL -Vias metabólicas- “Célula” sem organitos Célula - tipo

METABOLISMO EM GERAL-2 O metabolismo é um sistema aberto, em que todas as suas reacções tendem para um estado de equilíbrio, porém nunca atingido enquanto o organismo permanecer vivo.

METABOLISMO EM GERAL-3 Todos os constituintes dos organismos vivos estão em permanente transformação e renovação, por acção de reacções catabólicas e anabólicas.

METABOLISMO- EM GERAL-4 O Catabolismo e o Anabolismo são constituídos por vias de transformação organizadas em séries de etapas, cada um das quais é, quase sempre, catalisada por uma enzima específica para a respectiva reacção química .

METABOLISMO EM GERAL-5 Catabolismo - conjunto de vias enzimáticas que degradam os nutrientes orgânicos, extraindo–lhes energia química e originando produtos mais simples com potencial utilização celular; Anabolismo - conjunto de vias enzimáticas que sintetizam as moléculas constituintes celulares a partir de precursores moleculares e da utilização de energia química; Vias anfibólicas - vias de interacção do catabolismo e anabolismo.

METABOLISMO EM GERAL-6 Cada via metabólica começa pela transformação química de um substrato inicial e termina com a formação de um produto final , segundo o princípio de “organização por especificidade”. O produto final poderá acumular-se transitoriamente, ser utilizado por outra via metabólica ou ser excretado do organismo. As substâncias consumidas(substratos ou intermediários metabólicos) ou produzidas (intermediários metabólicos e produtos) em vias metabólicas têm a designação de metabolitos.

METABOLISMO EM GERAL-7 A quantidade de substrato [S [consumido é proporcional à quantidade de produto [P] formado na unidade de tempo (t), quando: S está disponível em quantidades muito elevadas; a concentração dos intermediários [I 1,2,3,…n] da via metabólica permanece constante.

METABOLISMO EM GERAL-8 A transformação metabólica de um substrato em produto ( S P) decorre com determinada velocidade (v): v= -d[S]/dt= +d[P]/dt O valor da velocidade varia durante a reacção, deste o máximo inicial (vo) até ao estado de equilíbrio, em que é igual a zero. Tomando como referência v0 , a variação de S é representada por uma constante de velocidade (k): -d[S]/dt=v=k [S]n

METABOLISMO EM GERAL-9 A concentração dos intermediários (metabolitos)de uma dada via metabólica depende de constantes de velocidade próprias: (i) a conversão de S em P é condicionada pelo valor de k da etapa mais lenta; (ii)havendo um aumento brusco de [I] antes da etapa limitativa, o fluxo poderá, por auto-regulação, ser desviado para via alternativa localizada a montante;. (iii) após ser ultrapassado aquele constrangimento, aumenta o fluxo a jusante, com maior formação de P.

METABOLISMO EM GERAL-10 Em cada célula viva decorrem simultaneamente milhares de reacções enzimáticas, de síntese e degradação, que partilham muitos dos intermediários metabólicos comuns, em proporções variáveis, consoante as necessidades em cada instante. A perfeita e regular funcionalidade daquela rede de sequências interdependentes e interligadas está estritamente dependente de mecanismos reguladores intracelulares que asseguram as quantidades, proporções e o sincronismo das sínteses e degradações metabólicas.

METABOLISMO EM GERAL-11 Estado de equilíbrio dinâmico Qualquer que seja o valor do fluxo metabólico, a formação dos intermediários (substratos) e produtos de cada reacção decorre com velocidade (v1,v2) idêntica: S v1 I v2 P Quando há alterações de fluxo , os valores de v em cada etapa são reajustados por mecanismos reguladores, próprios dessas etapas e de toda a sequência, para um novo estado de equilíbrio dinâmico.

METABOLISMO EM GERAL-12 Vias anabólicas Vias catabólicas 3 4 n Ciclo anafibólico

METABOLISMO EM GERAL-13 A síntese e degradação intracelular de determinadas substâncias pode ocorrer através de vias em que a maior parte das enzimas catalisa reacções opostas: 1 2 3 4 A X A’ X’ 6 5 As enzimas 1 e 3 catalisam reacções, num único sentido (A X) e têm acção reguladora na via, enquanto as enzimas 5 e 6 catalisam reacções recíprocas, em sentido oposto (X’ A’). As enzimas 2 e 4 catalisam etapas comuns, em ambos os sentidos.

METABOLISMO EM GERAL-14 (K’eq= 1x103 ;Q=1x9x10-2 ) O fluxo metabólico pode seguir direcções opostas em determinadas sequências, dependendo da actividade das enzimas específicas ,do estado (constante) de equilíbrio (K’eq) e relação da acção de massas (Q) dessas reacções(p.ex, na glicólise e gliconeogénese). Ex: 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato (K’eq= 1x10-1 ;Q=1x10-1) Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-bisfosfato (K’eq= 1x103 ;Q=1x9x10-2 )

METABOLISMO EM GERAL-15 X v=o,1v=10,1 Y v relativa= 10 Opções de direcção (opostas) em função de K’eq e Q (i)Reacções quase em equilíbrio:ΔG’ A v=90v=100 B v=90 v=100 C v relativa=10 v relativa=10 (ii)Reacção em desequilíbrio: X v=o,1v=10,1 Y v relativa= 10

METABOLISMO EM GERAL-16 Mecanismos reguladores das vias metabólicas Asseguram a manutenção e reajustamentos adequados do fluxo metabólico em cada etapa e toda a sequência, sempre que haja alterações de fornecimento externo de substrato(s) ou consumo de produto(s), a nível de: (i)Concentração de metabolitos (ii)Velocidade de fluxo (iii)Direcção do fluxo

METABOLISMO EM GERAL-17 Regulação e economia metabólica: (i)Selecção de substrato adequado para as necessidades metabólicas imediatas; (ii)Partilha de substratos , enzimas ou metabolitos entre vias distintas, em função das exigências metabólicas imediatas; (iii)Restrição de actividade simultânea em vias metabólicas com finalidades opostas; (iv)Inibição de vias catabólicas ou anabólicas quando há acumulação do respectivo produto final.

METABOLISMO EM GERAL-18 Tipos de mecanismos de regulação metabólica e nível de intervenção: (i) moleculares - ex: DNA (genes, proteínas e etapas reguladoras), [ATP]/[ADP], [NAD]+/[NADH], [NADP]+/[NADPH] ; FAD/FADH2 (ii)celulares - ex: sistemas de transporte e receptores membranares; (iii)corporais - ex: sistema nervoso, sistema endócrino.

METABOLISMO EM GERAL-19 Características gerais das reacções enzimáticas irreversíveis em vias metabólicas opostas: (a) Termodinamicamente desfavoráveis; (b) Localizadas em compartimentos celulares diferentes.

METABOLISMOEM GERAL-20 Regulação através da actividade enzimática: (i) Lenta - por variação da quantidade de moléculas: - síntese, e ou -degradação. (ii)Rápida - por alteração de actividade das moléculas enzimáticas pré-existentes: -variação da disponibilidade de substrato, e ou -modulação alostérica, e ou -modulação covalente, e ou -compartição celular.

METABOLISMO EM GERAL-21 Regulação das vias metabólicas em organismos multicelulares por sinais intra e ou extracelulares: Metabolito Hormona Coenzima / Cofactor Factor de crescimento modulação modulação variação da síntese e ou alostérica covalente degradação proteica Substrato Produto final

METABOLISMO EM GERAL-22 Principais categorias de reacções metabólicas (a) Oxidação – redução ; (b)Formação ou rotura de ligações de carbono - carbono (c) Reorganização intramolecular; (d)Transferência ; (e) Formação de radicais livres

METABOLISMO EM GERAL-23 As vias metabólicas asseguram a transferência e a conversão de matéria e energia que possibilitam o trabalho biológico. O trabalho biológico é indispensável para que os organismos permaneçam vivos, cresçam e reproduzam-se. Para funcionarem, as vias metabólicas dependem de catalisadores biológicos e de fontes bioenergéticas.