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Processo de
obtenção de energia
das células –
respiração celular
Lipídeos de armazenamento (Gorduras e óleos)
+
Os lipideos de armazenamento são
constituidos por ácidos graxos esterificados
ao glicerol - triglicerídeos
• Não ramificadas
• Cadeias saturadas (sem dupla ligação) ou insaturadas (com dupla ligação)
Ácidos graxos = ácidos carboxílicos com cadeias de hidrocarboneto de com 4 a 36 átomos de carbonos.
Ácido Esteárico
Ácido Oleico
Ácido Linoleico
Ácido Linolênico
O que essas moléculas possuem que as caracterizam como produtoras de energia
β-oxidação
Os lipídeos produzem energia através da
Quebra por oxidação do ácido graxo sempre em
seu carbono β
Processo repetitivo – liberando molécula com 2 C
4 enzimas estão envolvidas
A oxidação de ácidos graxos é uma via central para a produção de energia em animais e em algumas bactérias e fungos
Importante também em sementes em germinação e na fertilização (crecimento tubos polen) – leva à produção de moléculas precurssoras importantes
Reações e enzimas são as mesmas em todos os tipos de organismos/células
Animais ocorre principalmente nas mitocondrias, vegetais peroxissomos (folhas) e glioxissomos (sementes)
Ativação do acido graxo e
entrada na mitocôndria ou
peroxissomo
Sequência de reações
para a β-oxidação
desidrogenação
oxidação
hidratação
clivagem
4 reações da β-oxidação
Hidrólise dos
triglicerideos
Triglicerídeos - vacúolos ou gotículas de óleo
são quebrados por ação de lipases e o glicerol e
os ácidos graxos liberados
triglicerídeo
3H2O
Lipase
glicerol 3 ácidos graxos
β-oxidação Transformado em Gliceraldeido-3P ou
reutilizado nas reações de síntese
Acil-CoA graxo não passa pela membrana
Ocorre gasto de ATP
Ativação do ácido graxo - é formado um acil-CoA graxo
Entrada do ácido graxo com 14 ou mais C precisam de transportadores para entrar na mitocôndria ou peroxissomos nos animais (carnitina) e nos vegetias (?)
A remoção oxidativa de 2 unidades de C (uma volta) do Acil-CoA graxo requer 4 passos: • - desidrogenação para formar
a dupla ligação (trans) • - hidratação de uma dupla
ligação para formar 1 álcool • - oxidação do álcool para
formar 1 cetona e, finalmente
• - clivagem (acetil ligado à CoA) por outra Co-A
A cada ciclo são formados 1FADH2, 1NADH e 1 acetil-CoA
e um acil-CoA graxo com 2 carbonos a menos
OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS
GRAXOS SATURADOS COM
NÚMERO PAR DE CARBONOS
• O Acil-CoA com 2 C a menos sofre nova sequencia de oxidação
• Liberam mais moléculas de Acetil-CoA até o último par de carbono ser liberado
• O acetil-CoA pode entrar no
TCA e originar CO2 e transportadores de elétrons reduzidos
• 1 FADH2 e 1 NADH formados entram diretamente na cadeia respiratória para a síntese de ATP com redução do O2 a H2O
FADH2 e NADH
OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS
GRAXOS INSATURADOS
Normalmente os ácidos graxos
insaturados naturais têm
configuração cis e não podem
sofrer oxidação portanto é
necessário a participação de mais
enzimas no processo
PASSO ADICIONAL uma isomerase
que reposiciona a dupla ligação,
convertendo o isômero cis em
isômero trans, um intermediário
normal da -Oxidação
OXIDAÇÃO COMPLETA DE
ÁCIDOS GRAXOS COM
NÚMERO ÍMPAR DE
CARBONO
•Ácidos graxos frequentes em
vegetais e organismos marinhos
•Mais três reações são necessárias
para a oxidação completa dessas
moléculas
•A -oxidação de ácidos graxos
contendo número ímpar de carbono
produz propionil-CoA no final do ciclo
•A propionil-CoA pode então ser
transformado em succinil-CoA, um
intermediário do ciclo de Krebs
Carboxilação
Rearranjos
As duas vias usam
intermediários derivados da
CoA e ocorrem em 4 passos
Nos vegetais o FADH2 passa
os elétrons diretamente para
o O2 e produz peróxido de
hidrogênio este é
transformado em H2O + O2
pela catalase
Exportado para o citosol
Acetil-CoA
•mitocondria entra no TCA e
cadeia respiratória
•Peroxissomos e glioxissomos
entra no
Ciclo do Glioxalato
Ciclo do Glioxilato
Processo importante em
vegetais (sementes)
Não ocorre nos animais
Obtenção carboidratos a
partir de lipídeos
(gliconeogênese) e outras
moléculas
Três organelas parecem
estar em associação em
sementes
Ocorre nos peroxissomos e
glioxissomos
Animais não possuem
as enzimas Isocitrato
liase e Malato sintase
exportado
Uso de duas moléculas
de acetil-CoA (2x2C)
em cada volta do ciclo
e exporta uma
molécula de succinato
(4C) ou o malato
Oxalacetado é
regenerado
exportado
Através do ciclo de
Krebs ocorre a
formação de Malato que
pode ser usado nos
processos de síntese
de glicose
(Gliconeogenese –
inverso da Glicólise)
ou para a síntese de
nucleotídeos e
aminoácidos.
Exporta succinato
para a mitocôndria
Processo de
obtenção de energia
das células –
respiração celular
As proteínas são constituídas de subunidades
monoméricas simples
AMINOÁCIDOS
• Macromolécula mais abundante nas células
• Grande variedade (tamanho e função) Pequenos peptídeos a grandes cadeias com PM alto
Diversidade funcional (enzimas, estruturais, defesa, transportadores, sinais, hormônios, etc)
Degradação das proteínas celulares é um
processo constante e importante nas células
Regulação atividade – meia vida de segundos a dias
dependendo da função
Reciclagem de aminoácidos – incorporação de N mas
moléculas dos seres vivos gasta energia e portanto suas
formas biologicamente ativas devem ser aproveitadas
Regulação qualidade – proteínas sintetizadas com erros
Fonte de energia metabólica – degradação do esqueleto carbonico gera intermediários do TCA
( oxidação depende do organismo e da situação metabólica)
• Carnívoro – após alimentação 90% energia metabólica
vem da oxidação dos aminoácidos
• Microrganismos – normalmente retiram aminoácidos do
meio para oxidá-los (energia), quando falta N o carbono
em excesso é estocado (polihidroxibutirato)
• Plantas – raramente oxidam aminoácidos para obter
energia, usam essas moléculas na síntese de proteínas
e outras moléculas
Aminoácidos exercem um importante papel na células
Oxidação é um processos importantes nas sementes em
germinação e nas plantas em senescência
1/2 do conjunto de proteínas de uma planta é trocado a cada 4 a 7
dias (10.000 proteínas diferentes)
DEGRADAÇÃO DAS PROTEÍNAS TEM ENZIMAS
IMPORTANTES E ESPECÍFICAS
Proteases – enzimas que liberam os aminoácidos das
cadeias polipeptídicas – reação de hidrólise.
Animais maioria é produzida na forma inativa – zimogênios – e são
ativadas no momento do uso por fatores especiais
Endoproteases ou
endopeptidases
Aminoprotease ou aminopeptidase
Carboxiprotease ou carboxipeptidase
Classificação proteases de acordo com o local de hidrólise
1 - Grupamentos amino usados síntese de outros aminoácidos (transaminação), transportados para outros tecidos ou excretados (animais).
2 - O esqueleto carbônico deles são transformados em intermediários do TCA – energia ou síntese de outros compostos.
Aminoácidos liberados das proteínas podem
ser usados para a síntese de novas proteínas
ou aminoácidos ou são oxidados (energia)
Oxidação dos aminoácidos
Transaminações Des/carbamilações
Transferência de grupo amino Transferência de Carbono
Piridoxal fosfato
(vitamina B6)
Biotina (CO2)
Tetrahidrofolato (-C)
Adenosilmetionina (-CH3)
Cofatores envolvidos (grupos prostéticos)
TRANSAMINASES OU
AMINO TRANSFERASES CONJUNTO DE ENZIMAS
TRANSAMINAÇÃO – transaminases ou aminotransferases
Ácido carboxílico Aminoácido
Aminoácido Ácido
carboxílico
Uma para cada aminoácido mas com o mesmo mecanismo de
ação e mesmo grupo prostético
Derivado fosforilado da vitamina B6 (Piridoxina) Carreador de grupos amino no sítio ativo das aminotransferases
O que acontece com a amônia/amônio formados se eles não
forem usados ?
Amônio tóxico
para as células –
dissipa gradiente
de prótons
transmembrana
importante na
Fosforilação
oxidativa, na
Fotofosforilação e
no transporte de
diversos íons e
moléculas.
Vegetais praticamente não oxidam os aminoácidos e
portanto não necessitam de eliminar amônio.
Esse íon quando é formado ou absorvido pelas raízes
são incorporados em um a molécula de glutamato
formando a glutamina – podendo ser usados para a
síntese de outros compostos nitrogenados
CICLO UREIA
Animais que
necessitam de
obter energia a
partir de
aminoácidos
precisam eliminar
o nitrogênio em
excesso ingerido.
• Tranforma amônia em uma
molécula inerte com 2 N
• Ocorre na mitocôndria e
citossol
• Gasta ATP
• Ureia importante papel no
ciclo do nitrogênio
Animais que excretam N amínico na forma de uréia são
chamados de ureotélicos – animais vertebrados terrestres e
tubarões
Animais que excretam N amínico na forma de amônia são
chamados de amoniotélicos – peixes ósseos, anfibios e animais
aquáticos
Animais que excretam N amínico na forma de ácido úrico
são chamados de uricotélicos – aves, répteis e insetos
(semi-sólido , baixa disponibilidade de água)
DES/CARBAMILAÇÃO
Reações importantes tanto na oxidação como
na síntese de aminoácidos
3 cofatores importantes:
Biotina - Transfere C na forma de - CO2
Tetrahidrofolato – THF - Transporta grupos com
carbono - CH3, CH2, COH, CNH
Adenosilmetionina - Transferência de metil -CH3
Qual o destino metabólico do esqueleto
carbônico dos aminoácidos?
CADA UM DOS AMINOÁCIDOS TEM UMA VIA
DIFERENTE DE DEGRADAÇÃO
As vias de degradação do
esqueleto carbônico dos
aminoácidos originam
moléculas envolvidas nas vias
glicolíticas e TCA
Esqueleto carbônico dos aminoácidos
As vias de degradação do esqueleto carbônico dos
aminoácidos originam 4 intermediários do TCA
(oxalacetato, α-cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato),
piruvato (Glicólise) e acetil-CoA
Gliconeogenese - citossol
Processo de oxidação das
biomoléculas e produção
de transportadores de
elétrons reduzidos (NADH
e FADH2) e um pouco de
ATP
Respiração celular
Produção de ATP usando
os transportadores de
elétrons reduzidos, através
do fluxo de elétrons pela
cadeia respiratória