INTRODUÇÃO AO METABOLISMO UNISUL – BIOQUÍMICA – NUTRIÇÃO PROFA. DENISE ESTEVES MORITZ

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.

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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. 6

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 Glicose Acetoacetil- CoA Proteínas Ácidos Graxos Tri glicerídeos Acetil-CoA Aminoácidos Aminoácidos Ciclo de Krebs Glicose Proteínas Glicídios

Nutrientes Ricos em Energia ADP NAD FAD Catabolismo Anabolismo Energia Macromoléculas ADP NAD FAD Catabolismo Anabolismo ATP NADH FADH2 Energia Química Produtos Pobres em Energia Moléculas Precursoras

Catabolismo e Anabolismo Polímeros Monômeros Intermediários metabólicos 3 níveis de complexidade

Tipos de Vias Metabólicas Vias Lineares S B C D P Substrato Inicial Intermediários Metabólicos Produto Final

Tipos de Vias Metabólicas Vias Cíclicas S Substrato Inicial Intermediários Metabólicos B C E D Produto Final P

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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. 14

Complexo multienzimático Enzimas Separadas Sistema ligado à membrana 15

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Regulação do Metabolismo 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 D Enzima 5 Enzima 3 Q P Outra rota metabólica P Enzima 4 Compartimento B Compartimento A

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 D Enzima 5 Enzima 3 Q P Outra rota metabólica P Enzima 4 Compartimento A Compartimento B

Enzimas Regulatórias ou Marcapasso Exemplos de Controle da Atividade Enzimática Ativação por Fosforilação Enzima inativa ATP Pi Quinase 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

Exemplos de Controle da Atividade Enzimática 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 Regulam a atividade das enzimas marcapasso. 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. 23

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. 24

Proteínas Aminoácidos Ác. Nucléicos Nucleotídeos Polissacarídeos Ciclo Catabólico Ciclo Anabólico Transporte elétrons Proteínas Aminoácidos Ác. Nucléicos Nucleotídeos Polissacarídeos Monossacarídeos Glicose Gliceraldeído 3P Piruvato ACETIL-CoA Ciclo de Krebs Glicerol Ác. Graxos Lipídeos

Glicólise Início catabolismo de Carboidratos: GLICOSE Gliceraldeído 3P Polissacarídeos Monossacarídeos Gliceraldeído 3P PIRUVATO GLICOSE Glicólise Início catabolismo de Carboidratos:

Transporte de elétrons e Fosforilação Oxidativa Piruvato ACETIL CoA Ciclo de Krebs Metabolismo oxidativo 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 Citoplasma Oxidativo Mitocôndria

Glicose - Piruvato Piruvato - Etanol Oxidativo Balanço energético Glicose - Piruvato Fermentativo Piruvato - Etanol

Fermentativo Piruvato - Lactato

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. 36

ATP 1 Adenosina + 3 Fosfatos

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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. 39

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 41

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 43

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.

Mitocôndria

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. 47

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