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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