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PublicouCarlos Eduardo de Oliveira Furtado Alterado mais de 8 anos atrás
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INTRODUÇÃO AO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS E NFERMAGEM 2012/1 – P ROFª A MANDA V ICENTINO Bioquímica – Módulo II
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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????
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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.
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quimiotrófica
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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.”
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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.
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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
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Fosfocreatina: molécula de estocagem de energia
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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
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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
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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.
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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.
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Características das rotas metabólicas: Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação A 1 BC 2 ciclo fútil A=B? G’°<0
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A 1 BC 2 Características das rotas metabólicas: Irreversibilidade
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A 1 BC 2 G’°<0 Características das rotas metabólicas: Irreversibilidade
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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
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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
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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
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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
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CLASSSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE CARBONOS
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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.
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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.
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GLICOSE
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POLÍMEROS DE CARBOIDRATOS DISSACARÍDEOS: GlicoseFrutose Ligação: 1,2 SACAROSE Glicose Galactose Ligação: 1,4 LACTOSE
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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.
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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 24-30 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
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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.
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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
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