10/03/2015

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Luzimar Gonzaga Fernandez

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA

INSTITUTO CE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS

DEPARTAMENTO DE BIOFUNÇÃO

Sala 518

Tel.: 3283-8918

Introdução ao metabolismo

intermediário

Dr Rafael Simões

� FLUXO DE ENERGIA NA BIOSFERA

ContraçãoTransporte Biossíntese

ENERGIA DISSIPADA (CALOR, ENTROPIA)

ENERGIA SOLAR

FOTOSSÍNTESE

ENERGIA QUÍMICA(GLICOSE, ATP, NADPH + H+)

TRANSDUÇÃO DE ENERGIA EM SISTEMAS BIOLÓGICOS

“Para qualquer mudança física ou química, o total de

energia no universo permanece constante; energia pode

mudar de forma ou ser transportada de uma região para

outra, mas não pode ser criada ou perdida.”

1a Lei da Termodinâmica (Conservação da energia)

Antoine Lavoisier(1743 - 1794)

Obedecem as mesmas leis físicas

que governam

outros processos naturais.

Organismos transformam matéria e energia de seu ambiente

1) Luz -> elétrons da água p/ CO2 (redução) -> formação de

glicose, amido e sacarose

2) Combustíveis químicos (ex. glicose) -> oxidação -> energia

• Reações óxido-redução.

• Todos seres vivos obtém energia do sol!

1a lei da termodinâmica também é válida para sistemas

biológicos!

∆Go= -686.000

1a Lei da Termodinâmica não oferece informação sobre sentido de uma reação ou transferência de energia

2a Lei da Termodinâmica

O universo sempre tende à desordem

Algumas reações ocorrem espontaneamente, outras necessitam de energia para ocorrer

Criar e manter ordem exige

TRABALHO E ENERGIA

Lei do aumento da entropia no Universo

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Moléculas possuem energia:

� Vibrações � Rotações� Translações� Estocada nas ligações entre átomos

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Energia Livre de Gibbs “G”

É MEDIDA PELA VARIAÇÃO

(∆G)

(∆G) Negativo Processo espontâneo

ΔG = zero Processo em equilíbrio termodinâmico

(∆G) Positivo Processo não espontâneo

Energia Livre (G) � Mede a energia da molécula que poderia ser usada para realizar trabalho

REAÇÃO EXERGÔNICA

Energia Livre

Os produtos da reação contêm mais energia do que

os reagentes

Os produtos contêm menos energia do que os reagentes, sendo o excesso de energia

liberado

Energia nas ligações químicas

REAÇÃO ENDERGÔNICA

Entropia (S)

"A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um

valor máximo".

Expressa a casualidade ou desordem.

Produtos menos complexos e mais desordenados que reagentes

S+(ganho de entropia)

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Conteúdo de calor do sistema reagente.

Liberação de calor ⇒ H- (exotérmica)

Absorção de calor ⇒ H+ (endotérmica)

Entalpia (H)

Como é possível que uma reação desfavorável energeticamente possa ocorrer?

Ocorrem de maneira mais favorável;Liberam energia que podem ser utilizadas para realização de

reações desfavoráveis energeticamente

REAÇÕES ACOPLADAS!

Reação acoplada é a soma das duas reações

Reação endergônica

Reação exergônica

REAÇÕES EXERGÔNICAS

REAÇÕES ENDERGÔNICAS

Fosforilação da Glicose

HEXOCINASE

Uma reação desfavorável pode ser impulsionada por uma reação favorável

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ATP : Adenosina trifosfato

As células capturam, armazenam e transportam energia na forma de ATP

Transportador de energia entre as vias metabólicas

∆G’º= 13,8 kJ/mol

∆G’º= -30 kJ/mol

∆G’º= -16.7 kJ/mol

Exemplo de acoplamento

, II e III

HEXOCINASE

FORMAÇÃO DA GLICOSE-6-FOSFATO

A primeira reação da via glicolítica com a presença de Mg+2 e Hexocinase como conversora de energia livre.

ATP + H20 ADP + Pi ∆Gº= -7,3 Kcal/molMg+2

Glicose + Pi Glicose-6-Fosfato ∆Gº= 3,3 Kcal/mol

Glicose + ATP Glicose 6- Fosfato + ADP ∆Gº= - 4,0 Kcal/molHexocinase

Mg+2

Sistema rápido especial no músculo esquelético: creatina fosfato

ATP + FosfoCreatina � ATP + Creatina

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Ciclo do ATP – ADP

ATP ADP

Biossíntese(Trabalho Químico)

Transporte Ativo(Trabalho Osmótico)

Movimento(Trabalho Mecânico)

Pi

Metabólitos intermediários

Catabolismo

O2 Pi

CO2 H2O

METABOLISMO

• Reações em vias metabólicas, intrincadas e bifurcadas,

transformam moléculas por uma série de etapas;

• Enzimas aceleram seletivamente cada etapa;

• Mecanismos que regulam as vias (sinais).

Metabolismo Intermediário

� Funções

� Obter energia química de moléculas denominadas combustíveis ou da luz solar absorvida;

� Converter nutrientes exógenos em unidades de construção;

� Reunir as unidades de construção em proteínas, lipídeos, ácidos nucleicos e outros componentes celulares;

� Formar e degradar as biomoléculas requeridas para as funções especializadas das células.

Propriedades do Metabolismo.

Principais diferenças entre as vias anabólicas e catabólicas

• Diferenças de energia livre ente dois produtos.

• Regulação das vias catabólicas e anabólicas em quase comunhão.

• Compartimentalização da célula

Aext Aint

Propriedades do Metabolismo.

I- As enzimas - unidades fundamentais do metabolismo.

Ilustração de enzimas, sua atividade enzimática e representação espacial da transcriptase reversa.

II- Seqüências multienzimáticas.

(1) Lineares

(2) Cíclica Ilustração de rotas cíclicas e lineares.

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� O substrato original é modificado por uma enzima 1;

� Este é então reconhecido por uma enzima 2 que o transforma novamente para ser reconhecido por uma enzima 3;

� O processo segue até o produto final.

Vias Metabolicas

ENZIMASMetabolitos

Metabolitos

Metabolitos

Metabolitos

METABOLITOS INTERMEDIARIOS

Vias metabólicas

Lineares

Metabólitos formados sequencialmente

Cíclicas

Produto final pode regenerar o

substrato inicial

Convergentes

Possuem produto comum

Divergentes

Um substrato pode sofrer reações distintas

Compartimentação Bioquímica

Propriedades do Metabolismo. Compartimentação celular

Vias Metabólicas

Anabolismo

Catabolismo

Catabolismo: degradação de moléculas orgânicas

� exergônica

(saldo líquido da via)

Mas não necessariamente todas as reações

� oxidativo

Anabolismo: síntese de moléculas orgânicas

� endergônica

� redutor

Classificação

Catabolismo e Anabolismo

Ocorrem em 3 grandes níveis de complexidade

� necessidade de acoplamento

das reações

�intermediários energéticos

polímeros

monômeros

intermediáriosmetabólicos

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Visão geral do metabolismo

Vias Anabólicas:

divergentes

Vias Catabólicas:

convergentes

• No metabolismo energético...

• ...o catabolismo é “degradativo”, vai do maior para o menor;

libera energia; e é convergente...,

• ...enquanto o anabolismo é sintético, do menor para o maior;consome energia; e é divergente.

Vias catabólicas convergem no ciclo

do ácido cítrico

VIA ANFIBÓLICA

� Vias Anabólicas

� Vias Catabólicas

Vias Metabólicas

� Etapa Anfibólica

� Distinção entre as Vias Catabólicas e Anabólicas

� Metabólitos Intermediários

� Localização Intracelular

� Regulação

� Enzimas

� Regulação das Vias Metabólicas

Regulação da Atividade Enzimática

� Elementos Primários

� Hormônios� Velocidade da síntese enzimática

� Ação de enzimas reguladoras

Liberação de energia química

Utilização de energia

Mecanismos de retroalimentação (feedback).

Enzimas

Como as vias

metabólicas

são reguladas? ativação

ativação

Enzimas

Regulação das vias

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