INTRODUÇÃO AO METABOLISMO Bioquímica II INTRODUÇÃO AO METABOLISMO Docente: Ana Claudia Pelizon

Conceito de Metabolismo Conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior de organismos vivos;

Para que serve o metabolismo Permite uma célula ou sistema transformar os alimentos em energia, que será utilizada pelas células para que as mesmas se multipliquem, cresçam, movimentem-se Necessário para realizarmos nossas atividades diárias

Funções do Metabolismo Obter energia química do sol ou de nutrientes; Converter moléculas dos nutrientes e da célula em precursores de macromoléculas; Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com necessidade celular.

Divisão do Metabolismo 2 etapas: Anabolismo É a síntese, ou seja, formação do composto. Onde pode ou não ocorrer gasto de energia (estoque) Catabolismo Onde ocorre degradação ou “quebra” de moléculas liberando energia (ligações químicas)

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

Relação Catabolismo / Anabolismo Quando o catabolismo supera o anabolismo → perda de massa (jejum / doença) Quando o anabolismo supera o catabolismo → ganho de massa Catabolismo = anabolismo HOMEOSTASE

Reações químicas do metabolismo Organizado em vias metabólicas: São sequências de reações em que o produto de uma reação é utilizado como reagente na reação seguinte

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.

Diferentes ENZIMAS catalisam diferentes passos das vias metabólicas agindo de modo a não interromper essas vias Regulam as vias metabólicas em resposta a mudanças no ambiente celular ou sinais de outras células

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

Regulação do Metabolismo Síntese e degradação de uma molécula não pode ocorrer simultaneamente 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

Moléculas Sinalizadoras Regulam a atividade das enzimas A comunicação celular é fundamental para o controle do metabolismo, feita através de sinais químicos - moléculas sinalizadoras; Regulam a atividade das enzimas

Etapas da Sinalização 1) Síntese e liberação da molécula sinalizadora pela célula sinalizadora. 3) Detecção do sinal pela célula alvo através de um receptor específico. 2) Transporte da molécula sinalizadora até a célula alvo. Resposta celular 4) Modificação do metabolismo, acionada pelo complexo sinal-receptor.

Tipos de Sinais Químicos Extracelulares Sinalização Endócrina A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo distante dela. Célula (glândula) endócrina Receptor Corrente sanguínea Célula-alvo

Sinais Químicos Extracelulares Neurônio pré-sináptico Sinalização Sináptica Molécula sinalizadora (neurotransmissor) age na célula alvo próxima a ela. Sinapse Fenda Sináptica Axônio Vesícula Sináptica Receptor Neurônio pré-sináptico Célula pós-sináptica

Sinais Químicos Extracelulares Sinalização Autócrina Célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. Ex. fatores de crescimento Meio extracelular Receptor

Sinais Químicos Extracelulares Sinalização Parácrina Agem em múltiplas células-alvo, próximas a ela. Ex: fatores de crescimento e neurotransmissores Receptor Receptor Célula-alvo Célula-alvo Célula sinalizadora Meio extracelular Célula-alvo Receptor

Sinais Químicos Extracelulares Ex: Fator de crecimento epidérmico Sinalização Contato-Dependente Proteína ligada à membrana plasmática da célula interage com receptor da célula adjacente. Ex: Fator de crecimento epidérmico Proteína Receptor Célula sinalizadora Célula-alvo

Metabolismo também é: O processo através dos quais as células capturam energia de outras células (vizinhas) e convertem nutrientes em blocos construtores para a síntese de macromoléculas EX: Polissacarídeos

É simplificado por 2 fatores: Exibe somente pequenas variações dentro de células de uma mesma espécie; Os processos metabólicos são acoplados ao longo de reações essenciais que podem ser organizadas em vias. Ex: glicólise

Vias metabólicas mais importantes: Glicólise: oxidação da glicose a fim de obter ATP (armazena energia proveniente da respiração celular ) Ciclo de Krebs: oxidação da acetil-CoA para obter energia (intermediário do metabolismo) Fosforilação oxidativa: eliminação dos elétrons liberados na oxidação da glicose e da acetil-CoA Via das pentoses-fosfato: síntese de pentoses e obtenção de poder redutor para reações anabólicas PENTOSE = tipo de açúcar formado por 5 carbonos de monossacarídeos. Para os seres vivos, as pentoses mais importantes são a ribose e a desoxirribose, que são as componentes estruturais dos ácidos nucléicos, os quais comandam as funções celulares

Ciclo da uréia: eliminação de NH4+ (nitrato de amônio) sob formas menos tóxicas Β-oxidação dos ácidos graxos: transformação desses ácidos em acetil-CoA para posterior utilização no ciclo de Krebs Gliconeogênese: síntese de glicose a partir de moléculas menores para posterior utilização pelo cérebro

Relação das vias metabólicas Regulação enzimática Perfil metabólico característico de cada órgão Controle hormonal

ATP O ATP é a ”moeda de troca” energética nas células; Organismos fototrópicos transformam energia luminosa em energia química sob forma de ATP; Heterotróficos transformam alimentos em ATP; O ciclo do ATP transporta energia da fotossíntese ou do catabolismo para os processos celulares que necessitam de energia.

ATP 1 Adenosina + 3 Fosfatos

COENZIMAS CELULARES NAD e FAD Todo H+ que é liberado na reação é captado pelo NAD+ e FAD+;

NAD Composto orgânico, forma ativa da coenzima B3; Encontrado nas células de todos os seres vivos; Transportador de elétrons nas reações metabólicas de oxirredução (ganho ou perda de elétrons); Importante papel na produção de energia para a célula.

Nicotinamida Adenina Dinucleótido

NADH – adição de H

FAD Composto orgânico, forma ativa da coenzima B2; Capazes de aceitar reversivelmente 2 átomos de H+, formando FADH2; Estão ligadas fortemente a enzimas que catalisam a oxidação ou redução de um substrato.

Flavina Adenina Dinucleotídeo

FADH2

Reações de oxirredução 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. Diferença entre NAD e FAD = quantidade de ATP que pode ser produzida Através de cada um / NAD = 3 moléculas / FAD = 2 moléculas

Medida Taxa de metabolismo basal Quando o organismo gasta uma quantidade de calorias, simplesmente para manter suas funções vitais quando se está em repouso, como na respiração e funcionamento cardiovascular Taxa de metabolismo basal

Como funciona: Peso – maior necessidade calórica Gasto de calorias em 1 dia Peso – maior necessidade calórica Idade – queda de metabolismo Sexo – quantidade de massa muscular Nível de atividade física – aumenta o metabolismo

Então.... Cada pessoa possui um gasto calórico diferente e precisa de formas diferentes para alcançar seu objetivo, seja ganhar, perder ou manter.

Importância do músculo Influencia no gasto energético – é um tecido metabolicamente ativo e quanto mais massa muscular maior o gasto energético (calórico)