METABOLISMO. Estudo das reações químicas que ocorrem nos organismos

Transcrição

1 METABLISM Estudo das reações químicas que ocorrem nos organismos

2 PRINCIPAIS TIPS DE METABLISM ANABLISM SÍNTESE DE SUBSTÂNCIAS CATABLISM DEGRADAÇÃ DE SUBSTÂNCIAS E BTENÇÃ DE ENERGIA respiração reação de combustão (oxidação) catabolismo C 6 H C H kcal anabolismo Energia liberada: Lipídios 9 kcal/g Glicídios 4 kcal/g Proteínas 4 kcal/g fotossíntese reação exotérmica energia biossíntese de novos compostos, crescimento, multiplicação, trabalho mecânico, etc...

3

4 DADR IMEDIAT DE ENERGIA LIVRE NH 2 N N - P - P - N P CH 2 - N ADENSINA TRIFSFAT (ATP) H H ATP + H 2 ADP + P i + H + G o = - 7,3 kcal/mol ATP não é forma de armazenamento de energia, sendo continuamente formado e consumido

5 HIDRÓLISE D ATP ADENSINA TRIFSFAT ADENSINA DIFSFAT (ATP) (ADP) NH 2 NH 2 N N N N - P - P - N P CH 2 - N - N P P CH N + H 2 H H H H - + P H + H + -

6 TRANSPRTADRES DE ELÉTRNS Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) + N R FRMA XIDADA CNH 2 + H+ + 2 e- CNH 2 N R FRMA REDUZIDA NAD + + H e - NADH

7 TRANSPRTADRES DE ELÉTRNS H H H H + H e - NAD + NADH Forma oxidada Forma reduzida

8 TRANSPRTADRES DE ELÉTRNS Molécula energética 2. EM UMA REAÇÃ DE XI-REDUÇÃ HIDRGÊNI É TRANSFERID PARA NAD + 1. ENZIMAS PSSUEM SÍTIS ATIVS PARA MLÉCULAS ALTAMENTE ENERGÉTICAS E PARA NAD + 3. NADH PDE ENTÃ TRANSFERIR ESTE HIDRGÊNI PARA UTRAS MLÉCULAS

9 TRANSPRTADRES DE ELÉTRNS Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) FAD + 2 H e - FADH 2 Forma oxidada Forma reduzida

10 CH 2 FAD (forma oxidada) FADH 2 (forma reduzida)

11 TRANSPRTADRES DE ELÉTRNS REDUÇÃ XIDAÇÃ

12 ESTÁGIS DE BTENÇÃ DE ENERGIA ESTÁGI 1: Quebra de macromoléculas em moléculas menores. Não há ganho energético. lipídios di e polissacarídeos proteínas ácidos graxos monossacarídeos aminoácidos e glicerol

13 ESTÁGIS DE BTENÇÃ DE ENERGIA ESTÁGI 2: Degradação das muitas moléculas pequenas no radical acetil Há ganho energético (geração de ATP) ácidos graxos monossacarídeos aminoácidos e glicerol piruvato acetil H 3 C C C - H 3 C C piruvato

14 ESTÁGIS DE BTENÇÃ DE ENERGIA ESTÁGI 3: pxidação de acetil a C 2 (ciclo de Krebs) Transferência de elétrons pelo NADH e FADH 2 Ganho energético (síntese de ATP) H 3 C C C 2

15 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) Etapa preliminar: acetil se liga com a coenzima A H 3 C C + HS-CoA H 3 C C S CoA + H+ Acetil Coenzima A Acetil-CoA

16 Coenzima A Acetil-CoA

17 Acetil-CoA

18 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) 1ª etapa: condensação do oxaloacetato com a acetil-coa e formação de citrato C C - H C C - 2 citrato H 2 C C - + CoAS C CH 3 + H 2 sintase H C C - + CASH + H + H 2 C C - oxaloacetato acetil-coa citrato 2ª etapa: isomerização do citrato a isocitrato H 2 C C - HC C - H C C - aconitase C C - H C C - + H 2 H 2 C C - 2 aconitase H HC C - HC C - H 2 C C - citrato cis-aconitato isocitrato

19 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) 3ª etapa: oxidação e descarboxilação do isocitrato H C C - isocitrato H C C - + NAD + desidrogenase HC C - H C C - + NADH + H+ C C - H C C - 2 H 2 Isocitrato oxalossuccinato + H+ C C - HC C - H 2 C C - isocitrato desidrogenase C C - H 2 H 2 C C C - + C 2 oxalossuccinato α-cetoglutarato XIDAÇÃ: C C 2 REDUÇÃ: NAD + NADH

20 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) 4ª etapa: oxidação e descarboxilação do α-cetoglutarato C C - H 2 H 2 C C C - + NAD + +CoA complexo α-cetoglutarato desidrogenase C SCoA H 2 C C C - H 2 + C 2 + NADH α-cetoglutarato succinil-coa XIDAÇÃ: C C 2 REDUÇÃ: NAD + NADH 5ª etapa: produção de guanosina difosfato (GTP) doador imediato de energia livre C SCoA H 2 C C C - H 2 + GDP + succinil CoA C - - P H sintetase H 2 C - H 2 C C - + GTP + CoA succinil-coa nucleosisedeo difosfocinase GTP + ADP GDP + ATP succinato

21 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) 6ª etapa: regeneração do oxaloacetato H 2 H 2 C C - C C C - succinato + FAD succinato desidrogenase C - H C HC C - fumarato + FADH 2 C - HC HC C - fumarato H H 2 malato C - C H C C - + H 2 + NADH fumarase H H 2 C - C H C C - malato malato desidrogenase C C - H C C - 2 oxaloacetato + NADH + H +

22 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS)

23

24 CICL D ÁCID CÍTRIC (CICL DE KREBS) Acetil-CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + HP H 2 Ciclo de Krebs 2 C NADH + FADH 2 + GTP + 2 H + + CoA

25 MAPA II ANABLISM (SÍNTESE) E CATABLISM (DEGRADAÇÃ) PLISSACARÍDIS PRTEÍNAS LIPÍDIS GLICSE AMINÁCIDS ÁCIDS GRAXS Asp Gly Ala Ser Cys Leu Ile Lys Phe Glu Piruvato (3) C 2 Acetil-CoA (2) C 2 xaloacetato (4) Citrato (6) Malato (4) Isocitrato (6) Fumarato (4) α Succinato (4) C 2 Cetoglutarato (5) C 2

26 Saldo do ciclo de Krebs: C 2, NADH, FADH 2 e GTP Um alto valor da relação [ATP]/ [ADP] ou da relação [NADH]/ [NAD + ] INIBE o ciclo de Krebs

27 FSFRILAÇÃ XIDATIVA CICL DE KREBS NADH e FADH 2 xidação NADH NAD + + H e - FADH 2 FAD + 2 H e - Redução ½ e H + H 2 ½ e H + H 2 Global NADH + ½ 2 + H + NAD + + H 2 FADH 2 + ½ 2 FAD + H 2 G o - 52,6 kcal/mol -45,9 kcal/mol xidação do NADH e do FADH 2 Energia Fosforilação do ADP ADP + HP H + ATP + H 2 G o = + 7,3 kcal/mol

28 CMPNENTES CELULARES atividade metabólica da célula quantidade de mitocôndrias

29

30 MITCÔNDRIA Transportadores de elétrons: transferem elétrons do NADH e do FADH 2 para o 2 Complexos de proteínas localizados na membrana mitocondrial interna Levam a um bombeamento de prótons para fora da matriz mitocondrial

31 FSFRILAÇÃ XIDATIVA xidação do NADH: NADH NAD + + H e - Redução do 2 : ½ e H + H 2 Cadeia transportadora de elétrons: Citocromos (proteínas) realizam o transporte de elétrons do NADH para o 2 A energia liberada pela passagem de elétrons ao longo da cadeia respiratória é armazenada na forma de um gradiente eletroquímico de prótons (H+) através da membrana interna.

32

33 FSFRILAÇÃ XIDATIVA NADH NAD + + H e - ADP + HP H + ATP + H 2 gradiente eletroquímico de prótons exerce uma força próton-motriz para a síntese de ATP +

34

35 Degradação de macromoléculas PRTEÍNAS PLISSACARÍDES LIPÍDIS Moléculas menores AMINÁCIDS MNSSACARÍDES ÀC. GRAXS PIRUVAT Respiração Aeróbia Acetil-CoA CICL DE KREBS 2 CADEIA RESPIRATÓRIA Produtos metabólicos finais NH 3 H C 2 2 ATP

36 mitocôndria polissacarídeos monossacarídeos piruvato piruvato acetil C 2 triacilgliceróis ácidos graxos ácidos graxos citosol

37 FTSSÍNTESE C 2 compostos orgânicos energia luminosa energia química ADP ATP

38 FTSSÍNTESE Fosforilação cíclica: Retorno do elétron para a clorofila Fosforilação acíclica: Elétron incorporado ao NADPH Novo elétron proveniente da H 2 Mecanismo mais comum

39 METABLISM DA GLICSE Glicólise (via glicolítica ou via Embden-Meyerhof-Parnas) 2- C 6 H ADP + HP 4 + NAD + 2 H 3 C C C + 2 ATP + 2 H H+ + 2 NADH Glicose piruvato -

40 GLICÓLISE 1ª etapa: hexoquinase glicose glicose 6-fosfato 2ª etapa: fosfoglicose isomerase glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato

41 GLICÓLISE 3ª etapa: fosfofrutocinase frutose 6-fosfato frutose 1,6-bifosfato 4ª etapa: aldolase frutose 1,6-bifosfato di-hidroxicetona gliceraldeído fosfato 3-fosfato

42 GLICÓLISE 5ª etapa: triose fosfato isomerase di-hidroxicetona fosfato gliceraldeído 3-fosfato 6ª etapa: gliceraldeído 3-fosfato gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase 1,3-bifosfoglicerato

43 GLICÓLISE 7ª etapa: ADP fosfoglicerato cinase ATP 1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato 8ª etapa: fosfoglicerato mutase 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato

44 GLICÓLISE 9ª etapa: enolase 2-fosfoglicerato fosfoenopiruvato 10ª etapa: fosfoenopiruvato ADP piruvato cinase piruvato ATP

45 VIA GLICLÍTICA DE UTRS MNSSACARÍDES amido, celulose e glicogênio glicose sacarose lactose glicose 6-fosfato galactose manose frutose 6-fosfato Dihidroxicetona fosfato frutose monossacarídeo dissacarídeo polissacarídeo piruvato

46 METABLISM DA GLICSE EM CNDIÇÕES AERÓBIAS: DESCARBXILAÇÃ D PIRUVAT H 3 C C C - piruvato desidrogenase + HS-CoA + NAD + H 3 C C + CoA + NAD H 3 C C CoA + + C 2 + NADH S CoA H 3 C C S CoA Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa REAÇÃ GLBAL C 6 H ADP + 3 HP H C ATP + 42 H 2

47 METABLISM DA GLICSE EM CNDIÇÕES ANAERÓBIAS: FERMENTAÇÃ LÁCTICA H 3 C C C Piruvato - lactato desidrogenase H NADH + H H 3 C C C + NAD NAD + H Lactato - REAÇÃ GLBAL C 6 H ADP + 2 HP LACTAT + 2 ATP + 2 H 2

48

49 METABLISM DA GLICSE EM CNDIÇÕES ANAERÓBIAS: FERMENTAÇÃ ALCÓLICA H 3 C C C piruvato piruvato descarboxilase - + H + H 3 C C etanal H+ C 2 H 3 C C álcool desidrogenase H+ NADH + H + H 3 C CH 2 H + NAD + etanal etanol REAÇÃ GLBAL C 6 H ADP + 2 HP H + 2 ETANL + 2 ATP + 2 H C 2

50

51 METABLISM DA GLICSE di ou polissacarídeo glicose glicogênio ou amido (reserva energética) piruvato lactato acetil etanol + C 2 C 2

52 Pentoses Glicose Frutose Lactato ATP Glicogênio Glicose 1 P Glicose 6 P Piruvato ATP 2H + ATP 2H + H 2 Galactose Maltose C 2 Ciclo de Krebs Acetil CoA C 2 Citoplasma Mitocôndria Cadeia Transportadora GTP 2H + de Elétrons FAD + NAD + 2 e - + 2H + + ½ 2 H 2 + C 2 + ATP

53 GLICÍDIS Glicogênese Gliconeogênese Lactato GLICSE ATP 2H + ATP PIRUVAT Gliconogênese Gligogenólise Glicólise Glicogênio ACETIL CA 2H + C 2 H 2 Ciclo de Krebs C 2 GTP 2H + CTE NAD + FAD + 2 e - + 2H + + ½ 2 H 2 + C 2 + ATP

54 GLICÍDIS Glicogênese Gliconeogênese Lactato GLICSE ATP 2H + ATP PIRUVAT β - oxidação Lipólise Gliconogênese Gligogenólise Glicólise AGL LIPÍDIS Glicogênio ACETIL CA ATP C 2 H 2 2H + Ciclo de Krebs 2H + CTE NAD + FAD + PRTEÍNAS AAS C 2 GTP Proteólise Desaminação 2 e - + 2H + + ½ 2 H 2 + C 2 + ATP

55 utras biossínteses a partir do piruvato no ciclo de Krebs:

56 RESPIRAÇÃ: aceptor final de elétrons é o 2 oxidação completa do carbono C 2 FERMENTAÇÃ: aceptor final de elétrons é um composto orgânico oxidação parcial do carbono exemplos de produtos: etanol e ácido láctico

57 FERMENTAÇÃ INDUSTRIAL

58 MICRRGANISMS BACTÉRIAS FUNGS ALGAS MICRSCÓPICAS bolores leveduras

59 FERMENTADR (REATR)

60 FERMENTAÇÃ INDUSTRIAL