Metabolismo CO 2 + H 2 O O 2 + CH 2 O

Transcrição

1 Metabolismo CO 2 + H 2 O O 2 + CH 2 O

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5 Glicólise

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9 Glicólise A via de Embden-Meyerhof (Warburg) Essencialmente todas as células executam a glicólise Consiste em dez reacções iguais em todas as células mas com diferentes rendimentos Dividida em duas fases: Primeira fase converte a glucose em duas moléculas G-3-P Segunda fase produz dois piruvatos Os productos da glicólise são o piruvato, ATP e NADH Há três destinos finais possiveis para o piruvato

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15 Hexocinase 1º passo da glicólise; G grande, negativo A Hexocinase (e a glucocinase) actua fosforilando a glucose, mantendo-a no interior da célula O K m para a glucose é 0.1 mm; as células possuem 4 mm de glucose Logo a hexocinase está normalmente activa! A Hexocinase é regulada - alosteriamente inibida por 6-P-glucose (produto) embora não seja o local de regulação mais importante da glicólise

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17 Sintese de ATP a partir de fosfato energético Também referido como fosforilação ao nível do substrato. Este método de gerar ATP é diferente do utilizado pela ATP sintetase (fluxo de protões)

18 O destino do NADH e do Piruvato Condições aerobicas ou anaerobicas?? Se o O 2 estiver disponível, o NADH é re-oxidado no sistema de transporte de electrões, gerando-se ATP por fosforilação oxidativa Em condições anaeróbicas, o NADH é re-oxidado pela lactato desidrogenase (LDH), regenerando o NAD + para que a glicólise se possa continuar a processar

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22 Ciclo de Cori

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26 Limite por quantidade de enzima Limite por quantidade de substrato Passo limitante da via

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28 Fosfofrutocinase 1

29 Fosfofrutocinase 1

30 Gluconeogénese Sintese de "glucose nova" a partir de metabolitos comuns Os seres humanos consumem 160 g de glucose por dia 75% dessa é consumida no cérebro Os fluidos corporais contêm apenas 20 g de glucose As reservas de glicogénio rendem g de glucose Portanto o corpo deve ser capaz de sintetizar a sua própria glucose

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32 Gluconeogénese Ocorre principalmente no figado e nos rins. Não é uma mera reversão da glicólise por duas razões: O balanço energético tem que mudar de modo a tornar a gluconeogenese favorável ( G da glicolise = -74 kj/mol) A regulação de uma das vias deve ser activada e a da via reversa deve ser inibida isto requer algo de novo! Sete dos passos da glicólise estão conservados e três passos são substituidos: Passos 1, 3, e 10 (que são os passos regulados!) As reacções novas devem seguir um novo caminho de reacção espontâneo ( G negativo na direcção da sintese de açucar), e devem ser regulados de maneira diferente.

33 Fructose-1,6-bisfosfatase catalisa a hidrólise de F-1,6-P a F-6-P Termodinamicamente favorável ( G no fígado é -8.6 kj/mol) Regulação alosterea : Estimulada pelo citrato Inibida pela fructose-2,6 bisfosfato Inibida por AMP

34 Regulação da Gluconeogenese Controlo reciproco com a glicólise Quando a glicolise está em funcionamento, a gluconeogenese não está a realizar-se Quando o estado energético da célula é elevado, a glicolise deve ser desligada e o piruvato (entre outros), deve ser utilizado para a sintese e armazenamento de glucose Quando o estado energético da célula é baixo, a glucose deve ser rápidamente degradada de modo a fornecer energia Os passos regulados da glicólise são os mesmos passos que são regulados na direcção oposta!

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38 Regulação hormonal da sintese e degradação do glicogénio A insulina é secretada do pancreas (para o fígado) em resposta a um aumento da glucose no sangue. Note-se que a veia porta é a única veia no corpo que alimenta um orgão! A insulina estimula a sintese de glicogénio e inibe a sua degradação. (a insulina tem ainda outros efeitos)

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40 Regulação hormonal da sintese e degradação do glicogénio Glucagina e epinefrina A glucagina e a epinefrina estimulam a degradação do glicogénio têm um efeito oposto ao da insulina! A glucagina (peptido de 29 res) também é secretado pelo pancreas A glucagina actua apenas no fígado e nos tecidos adiposos! A glucagina é responsável pela manutenção dos niveis de glucose no sangue. A epinefrina (adrenalina) é libertada das glandulas adrenais. A epinefrina actua no figado e nos musculos. A epinefrina é libertada em resposta a medo ou raiva (fuga ou luta). Uma cascata de cinases amplifica o sinal!

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42 Via das Fosfo-Pentoses Produz NADPH para as vias de biosintese e produz ribose-5-p (a ser utilizado na sintese de ácidos nucleicos, por exemplo). Ocorre maioritáriamente no citoplasma de células do fígado e de células adiposas. O NADPH é utilizado no citosol em grande quantidade na sintese de ácidos gordos.

43 Via das fosfopentoses

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49 Descarboxilação oxidativa do piruvato

50 Complexo do piruvato dehydrogenase O complexo do piruvato dehydrogenase contém três enzimas: piruvato dehidrogenase, dihidrolipoil transacetilase e a dihidrolipoil dehidrogenase

51 O Ciclo dos Ácidos Tricarboxilicos vulgo Ciclo do Ácido Citrico ou Ciclo de Krebs O Piruvato (acetato, na realidade) produzido na glicolise é degradado a CO 2 Algum ATP é produzido (indirectamente). Mais NADH é produzido. O NADH irá ser utilizado na produção de mais ATP através da cadeia de transporte electrónico e da fosforilação oxidativa.

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54 Sucinato Desidrogenase Uma oxidação envolvendo FAD O mecanismo envolve remoção de um hidrido pelo FAD e uma desprotonação O enzima na realidade faz parte da cadeia de transporte electrónico da membrana interna do mitocôndrio Os electrões transferidos do sucinato para o FAD (formando FADH 2 ) são passados directamente para a ubiquinona (UQ) na cadeia de transporte electrónico

55 Regulação do ciclo de Krebs

56 Regulação do ciclo de Krebs

57 Glicólise e ciclo de Krebs como vias centrais do metabolismo

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65 Transporte de electrões: Os electrões carregados por coenzimas reduzidos são passados através de uma cadeia de proteinas e coenzimas, gerando em simultaneo um gradiente protónico através da membrana interna mitocondrial. Fosforilação Oxidativa: Os protões ao fluirem no sentido do gradiente conduzem à sintese de ATP

66 Transferência de electrões, de proteína em proteína, para as mais electrofílicas. A energia liberta é aproveitada para bombear protões através da membrana

67 Cadeia de Transporte electrónico Quatro complexos proteícos associados à membrana interna do mitocôndrio Uma coenzima liposoluvel (UQ, CoQ) e uma proteína soluvel em água (cyt c) que se movimentam entre os complexos proteícos complexes. Ambos transportam electrões. Os electrões perdem energia à medida que se movimentam pela cadeia - dos complexos I e II até ao complexo IV

68 Transportadores de electrões Complexos ferro-enxofre

69 Diferentes inserções do grupo heme

70 Portadora de electrões e de protões

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72 Sumário do transporte electrónico e protónico

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74 Sumário do transporte electrónico e protónico

75 Modelo quimiósmotico - Peter Mitchell

76 Modelo quimiósmotico

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84 Geração de calor pela utilização de desacopladores (gordura castanha)

85 Desacopladores Os desacopladores desassociam o transporte electrónico da fosforilação oxidativa, por dissipação do gradiente protónico Os desacopladores são moléculas hidrofóbicas com um protão dissociável. Movimentam-se através da membrana, carregando protões no sentido do gradiente, eliminando esse mesmo gradiente

86 Desacopladores