Funções do Metabolismo

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1 Universidade Federal de Mato Grosso Disciplina de Bioquímica Conceito de Metabolismo METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS Prof. Msc. Reginaldo Vicente Ribeiro Atividade celular altamente dirigida e coordenada, que envolve sistemas multienzimáticos; Soma de todas as transformações químicas que ocorrem na célula ou organismo. Cuiabá Junho de Funções do Metabolismo Obter energia química do sol ou de nutrientes; Converter moléculas dos nutrientes e da célula em precursores de macromoléculas; Polimerizar precursores em macromoléculas; Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com necessidade celular. Divisão do Metabolismo Anabolismo Sintetizam-se novos compostos mais complexos a partir de moléculas simples. É a fase biossintética e consumidora de energia do metabolismo. Catabolismo É a fase degradativa que produz energia livre a partir da degradação de moléculas mais complexas durante o metabolismo. Convergências e Divergências no Metabolismo Celular Catabolismo é convergente, Anabolismo é divergente Amido Tri glicerídeos Proteínas Glicose Ácidos Graxos Aminoácidos Acetil-CoA Ciclo de Krebs Acetoacetil- CoA Glicose Lipídeos Proteínas Aminoácidos Glicídios 1

2 Vias Metabólicas Glicólise - oxidação da glicose para obter ATP; Ciclo de Krebs - oxidação do acetil-coa para obter energia; Fosforilação oxidativa - síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória; Via das pentoses-fosfato - síntese de pentoses, CO2 e o NH. Vias Metabólicas Ciclo da uréia - eliminação de NH 4+ sob formas menos tóxicas; β-oxidação dos ácidos graxos - transformação de ácidos graxos em acetil-coa, para utilização no ciclo de Krebs; Gliconeogênese - síntese de glicose a partir de moléculas mais pequenas; Glicogênese - síntese de glicogênio a partir da condensação de muitos monômeros de glicose. Glicogenolise - conversão do glicogênio em glicose. Carboidratos Lipídeos Proteínas Carboidratos Os carboidratos são as fontes universais de energia para as células animais e vegetais. A glicose é o carboidrato mais importante. Metabolismo energético 9 Molécula Energética 10 Digestão dos carboidratos Captação de glicose na célula DIGESTÃO CARBOIDRATOS ENZIMAS INTESTINAIS INTESTINO Absorção SANGUE (SOMENTE GLICOSE) Transporte Ativo ou Transporte Passivo

3 Metabolismo de carboidratos Durante o Repouso Estoques de Glicogênio muscular são preservados para o uso durante alta atividade muscular esquelética. Os estoques de Glicogênio Hepático são encarregados de manter a Glicemia entre as refeições Metabolismo dos carboidratos Vias catabólicas: 1 - Glicólise aeróbica (piruvato) 2 - Glicólise anaeróbica (ac. láctico) Vias anabólicas: CÉREBRO SNC Células Sangüíneas e os rins 1 Glicogênese (Glicose Glicogênio) 2 Ciclo das pentoses ( Glicose Ribose-5-fosfato) 3 Cadeia respiratória (Mitocôndria: NADH2 e FADH2 ATP) 4 Gliconeogênese ( não carboidratos Glicose) Metabolismo dos carboidratos Glicólise Piruvato Acetil - COA Ciclo de Krebs GLICOSE Glicólise anaeróbica (ac. láctico) Ciclo das pentoses Glicogênese Cadeia respiratória Moléculas Transportadoras : Adenosina difosfato; Função: Aceptor de fosfato inorgânico(pi) (Pi). NAD: Nicotinamida-adenina adeninadinucleotídeo; Função: transportador hidrogênio. FAD: Flavina-adenina adeninadinucleotídeo. Função: transportador hidrogênio CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS GLICÓLISE Ocorre no citoplasma e consiste na oxidação da molécula de glicose, formando duas moléculas de ATP e liberando duas moléculas de ácido pirúvico. Fase de investimento energético: 2ATP +C 6 H 12 O 6 2 gliceraldeido-3-fosfato. Fase de geração de energia: 2 gliceraldeido-3-fosfato 2 NADH 2 4 ATP + 2 Piruvato Saldo energético = 2 ATP

4 CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS CICLO DE KREBS Sinônimos: Ciclo dos ácidos tricarboxílicos, ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Conceito: Via catabólica cíclica de oxidação total da glicose a CO 2 e H 2 O, com liberação de energia. Só ocorre em condições aeróbicas Ocorre na matriz mitocondrial Síntese do Citrato; Etapas enzimáticas do Ciclo de Krebs: 2 - Conversão do Citrato a Isocitrato; 3 - Oxidação descarboxilativa do Isocitrato a α -Cetoglutarato 4 - Oxidação descarboxilativa do α -Cetoglutarato a Succinil- CoA; 5 - Hidrólise do Succinil-CoA a Succinato; 6 - Oxidação do Succinato a Fumarato; 7 - Hidratação do Fumarato a Malato; 8 - Oxidação do Malato a Oxaloacetato, que inicia um novo ciclo. 20 Enzima Ciclo de Krebs 1 - Citrato sintase 2 - aconitase 3 - isocitrato descarboxilase 4 - α-cetoglutarato desidrogenase 5 - succinil CoA sintetase 6 - succinato desidrogenase 7 - fumarase 8 - malato desidrogenase Ciclo de Krebs Cadeia Transportadora de Elétrons Ocorre nas cristas mitocondriais; Também chamado Fosforilação Oxidativa; Sistema de transferência de elétrons provenientes do NADH e FADH 2 ; O 2 Serve como aceptor de H + que são carreados pelas molécula de NADH e FADH

5 Cadeia Transportadora de Elétrons Cadeia Respiratória MITOCÔNDRIA Elétrons são passados de molécula para molécula nas cristas mitocondriais chamados CITOCROMOS; O elétron pula de um citocromo para outro até chegar no O 2, ocorrendo liberação de energia convertida em ATP Etapas do Metabolismo dos Carboidratos Metabolismo das Biomoléculas Glicogênese Ocorre em todos os tecidos, mais proeminente no fígado e músculo; Fígado armazena glicogênio para enviar glicose, pelo sangue aos outros tecidos, quando necessário; O músculo armazena apenas para consumo próprio, só utiliza durante o exercício quando há necessidade de energia rápida. VIA DAS PENTOSES Via alternativa de oxidação de glicose-6-fosfato, leva à produção de: Ribose fosfato,co 2 e NH; Produção de pentoses para a biosíntese de nucleotídeo; Via citoplasmática, anaeróbica ocorre no fígado, glândulas mamarias, tecido adiposo e hemácias

6 O O - C HOCH CH 2 O P 6 Fosfogliconato N + D-ribose-5 fosfato VIA DAS PENTOSES 6 fosfo-gliconato desidrogenase O H C COH CH 2 NH CO 2 CH 2 OH C=O CH 2O D-ribulose-5 fosfato Fosfo pentose isomerase 31 Glicólise anaeróbica Degradação da glicose sem O 2, tendo como produto final o acido lático; Via mais rápida que a glicólise aeróbica sendo utilizada quando exercícios rigorosos são realizados; Quando uma molécula de glicose é degradada anaerobicamente o piruvato se transforma em lactado. 32 Glicólise anaeróbica Primeira fase 2 (3-difosfoglicerato) 2 (1-3-difosfoglicerato) NAD NADH + H + Glicose G-6-P F-6-P F-1,6-DP 3- fosfoglicerato 2 (Ácido 3-fosfoglicérico) 2 (Ácido 2-fosfoglicérico) ATP 3- fosfoglicerato 2 (fosfoenolpiruvato) ATP Ácido Láctico 2 (ácido pirúvico) Ácido Láctico Um homem não pode fazer o certo numa área da vida, enquanto está ocupado em fazer o errado em outra. A vida é um todo indivisível. Mahatma Gandhi 36 6

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