Objetivos do metabolismo:

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1 METABOLISMO Conjunto de reações químicas que ocorrem nas células ou no interior de organismos vivos.

2 Objetivos do metabolismo:
Produzir energia química em forma de ATP e NADH (NADPH, FADH2) contida nos combustíveis Para sintetizar moléculas complexas partindo de precursores simples = biosíntese Para realizar uma trabalho (ex: contração muscular)

3 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 aparentemente contrária a Segunda lei da termodinâmica 

4 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.”

5 Células = Sistemas abertos
Sistema tende a ir para um aumento da desorganização

6 BIOENERGÉTICA Estudo quantitativo das transformações de energia que ocorrem nas células vivas, bem como da natureza e função dos processos químicos nelas envolvidos.

7 Transdução de energia fototróficos quimiotróficos

8 De onde tiramos a nossa energia?

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10 ATP: “moeda” energética

11 Hidrólise do ATP

12 Energia livre de Gibbs G – energia livre de Gibbs H – entalpia
S - entropia Equilíbrio: aA + bB cC + dD

13 Hidrólise da fosfocreatina
= molécula de estoquagem de energia

14 Rotas metabólicas: conjunto de reação que produz ou degrada um determinado produto (substrato) ou cunjunto de produto ex: glicólise dois 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.

15 Vias metabólicas

16 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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18 Características das rotas metabólicas: - Irreversibilidade
- Direcionamento - Economia dos intermediários - Regulação DG’°<0 A 1 B C 2 A=B? ciclo fútil

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20 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

21 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

22 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 NAD+/FAD NADH/FADH2 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.

23 NADH

24 FADH2

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26 ATP = outro intermediário
Cineticamente estável e termodinacamente instável

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

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29 Compostos de alta energia
DG’º hidrólise < -25 kJ/mol

30 Hidrólise do fosfoenolpiruvato (PEP)

31 Hidrólise do 1,3-difosfoglicerato

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

33 As 3 etapas da respiração celular

34 NADH + H+ NAD+ ATP ADP + H+ ADP ATP H2O ATP ADP + H+ NADH + H+ ADP ATP NAD+ + Pi

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