INTRODUÇÃO AO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS E NFERMAGEM 2012/1 – P ROFª A MANDA V ICENTINO Bioquímica – Módulo II

ANABOLISMOANABOLISMO Aminoácidos Glicídeos Ácidos Graxos Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Energia química Carboidratos Gorduras Proteínas CATABOLISMOCATABOLISMO CO 2 H 2 O NH 3 DE ONDE TIRAMOS ENERGIA????

METABOLISMO Atividade celular coordenada em que um sistema multi-enzimático funciona para: obter energia química (na forma de ATP e NADH) através da luz solar (fototróficos) ou de nutrientes disponíveis no meio-ambiente (quimitróficos); converter micronutrientes em biomacromóleculas; sintetizar ou degradar biomóleculas necessárias para funções celulares específicas.

quimiotrófica

BIOENERGÉTICA & TERMODINÂMICA Bioenergética é o estudo quantitativo da transdução de energia que ocorre nas células bem como os processos químicos envolvidos. PRINCÍPIOS DA TERMODINÂMICA: - Primeira Lei - 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 - Tendência do universo a desordem crescente “Em todos os processos naturais, a entropia do universo aumenta.”

Quantidades 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 aleatória de desordem do sistema.  G =  H - T  S As variações entre energia livre, entalpia e entropia de um sistema biológico se relacionam entre si através da equação: As células funcionam sob sistema de isoterma, ou seja, funcionam à temperatura constante. Desta forma a única fonte de energia que as células utilizam é a energia livre de Gibbs que permite predizer a direção das reações químicas, o equilíbrio químico e quantidade de trabalho necessário para que a reação ocorra à temperatura e pressão constantes. A energia livre provém dos nutrientes para os seres heterotróficos e da absorção de energia solar para os organismos fototróficos. A ENERGIA LIVRE É TRANSFORMADA EM ATP E OUTRAS MOLECULAS ENERGÉTICAS.

ATP: “MOEDA” ENERGÉTICA Hidrólise do ATP A liberação de ADP e Pi é mais estável do que o composto por ATP. Essa estabilidade se dá pelo fato de que ocorre, durante a reação de hidrólise do ATP, diminuição da energia livre desse sistema, em outras palavras, liberação de energia.energia livre

Fosfocreatina: molécula de estocagem de energia

Coenzimas como transportadores de elétrons Reações de oxidação-redução:  Agente redutor: molécula doadora de elétrons  Agente oxidante: molécula receptora de elétrons C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O 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/FADH 2

NADH → molécula (forma ativa da coenzima B 3 ) encontrada nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de elétrons" nas reações metabólicas de oxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula. Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.NADHfosforilação oxidativa

FADH 2 → molécula transportadora de energia metabólica, sendo utilizada como substrato na fosforilação oxidativa. O FADH 2 é reoxidado a FAD, resultando subsequentemente na síntese de duas moléculas de ATP por cada FADH 2.

ROTAS METABÓLICAS conjunto de reação que produz ou degrada um determinado produto (substrato) ou conjunto de produto ex: glicólise Tipos de rotas:  catabólicas (onde há degradação, ou “quebra” de compostos);  anabólicas (que é a síntese, ou seja, formação de compostos). As vias catabólicas são acompanhadas por liberação de energia livre, enquanto o anabolismo requer energia para ser realizado.

Características das rotas metabólicas:  Irreversibilidade  Direcionamento  Economia dos intermediários  Regulação A 1 BC 2 ciclo fútil A=B?  G’°<0

A 1 BC 2 Características das rotas metabólicas:  Irreversibilidade

A 1 BC 2  G’°<0 Características das rotas metabólicas:  Irreversibilidade

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

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

PROTEÍNAS POLISSACARÍDEOS LIPÍDEOS AMINOÁCIDOS AÇÚCARES ÁCIDOS GRAXOS GLICEROL ACETIL-COA CICLO DO AC. CÍTRICO ATP CO 2 Hidrólise de moléculas complexas Conversão dos blocos em Acetil-CoA Oxidação da Acetil-CoA; Fosforilação Oxidativa

Os carboidratos são compostos orgânicos com pelo menos três carbonos onde todos os carbonos possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária (grupamento cetônico). Fórmula geral (CH 2 O)n. CARBOIDRATOS

CLASSSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE CARBONOS

MONOSSACARÍDEOS MODIFICADOS Além dos monossacarídeos discutidos até aqui, organismos apresentam uma série de hexoses derivadas. Nesses casos, um grupo hidroxil é substitído por outros grupos ou a carbonila é oxidada gerando uma carboxila. Outra modificação importante é a fosforilação.

ENANTIÔMEROS Todos os monossacarídeos, com exceção da dihidroxiacetona, apresentam um ou mais carbono assimétrico. Por convenção, uma forma é chamada isômero D e a outra isômero L Usa-se como referência o carbono mais distante da carbonila para classificar os estereoisômeros.

GLICOSE

POLÍMEROS DE CARBOIDRATOS DISSACARÍDEOS: GlicoseFrutose Ligação:  1,2 SACAROSE Glicose Galactose Ligação:  1,4 LACTOSE

POLISSACARÍDEOS: são polímeros constituídos de centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos, mais comumente a glicose. Pode formar cadeias lineares, como na celulose, ou cadeias ramificadas, como no amido e no glicogênio. CELULOSE: as unidades de glicose são unidas por ligações glicosídicas  1,4.

AMIDO: é 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. A 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

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.

FUNÇÕES: Bioenergética: são degradados através de vias metabólicas, onde suas ligações ricas em energia (±10 Kcal) são quebradas para ressintetizar ATP, que servirá como fonte de energia para sustentar as necessidades biológicas das células. Estrutural: a parede celular dos vegetais é constituída por um carboidrato polimerizado, a celulose. Reserva de Energia: o amido, nos vegetais, e o glicogênio, nos animais, são polímero de glicose; que servem como estoque de energia. Moléculas de Adesão CARBOIDRATOS