1-introdução ao metabolismo
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Introdução ao Metabolismo
UEZO - Centro Universitário Estadual da Zona Oeste Curso: TECNOLOGIA EM BIOTECNOLOGIA
Disciplina: Bioquímica IIProf. João Bosco de Salles
Ano: 2011ATP
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O que é metabolismo ?
Por definição: - Processo geral por meio do qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizarem suas funções.
O que é energia livre?
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Existem duas formas de energia útil:
1- Energia livre (G) - porção da energia total de um sistema que está disponível para realizar trabalho a temperatura e pressão constantes.
2- Energia calorífica (H) ou entalpia - porção da energia total que pode realizar trabalho apenas através de mudança de temperatura ou pressão.
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Mudanças na energia livre:
– Reações endergônicas –qualquer reação que requer entrada de energia
(Ex.: reações anabólicas)
– Reações exergônicas -qualquer reação que libera energia
(Ex.: reações catabólicas) Notável físico-matemático americano“Pai da termodinâmica”
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Por que estudar o metabolismo?
• Conhecer a localização da via metabólica
• Seus substratos e produtos
• A velocidade de geração do produto final
• A regulação da via metabólica
• O rendimento da via metabólica
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Anabolismo = processo de síntese – com gasto de energia = consumo de ATP
Catabolismo = degradação - produção de energia = ATP
Metabolismo em animais:
Aeróbico = presença de O2 = Mitocôndrias = [ ATP]
Anaeróbico = ausência O2 = Citoplasma = [ ATP]
ANABOLISMO x CATABOLISMO
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ACOPLAMENTO DE VIAS METABÓLICA
ANABOLISMOCATABOLISMO
Metabólitos complexos
Produtos simples
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Reações catabólicas
• Carboidratos
• Lipídeos
• Proteínas
Oxidação exergônica
Redução do oxigênio
Produção de CO2
ATP
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O que são vias metabólicas?
• Uma série de reações enzimáticas relacionadas que
produzem produtos específicos.
Exemplos: via glicolítica (glicólise), ciclo do ácido tricarboxílico
(Ciclo de Krebs)...
- Existem mais de 2000 reações metabólicas conhecidas –cada uma catalisada por uma enzima
Importante: muitas vias são ramificadas e interligadas
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QUAL A IMPORTÂNCIA DAS ENZIMAS NO METABOLISMO?
• Alta velocidade das reações
• Especificidade (evita a formação de produtos inúteis ou tóxicos)
• Propiciam o acoplamento de reações exergônicas e endergônicas
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COMPARTIMENTALIZAÇÃO E INTERAÇÕES DE VIAS METABÓLICAS
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CONTROLE DO FLUXO METABÓLICO
Controle rápido: segundos a minutos
- Controle alostérico (Ex.: retroalimentação negativa)
- Modificação covalente (Ex.: fosforilação X desfosforilação)
- Ciclos do substrato – velocidades diretas (Vd) e inversas (Vi) são controladas por diferentes enzimas
Controle lento: horas a dias
- Síntese protéica
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Feedback negativo (retro-inibição)
Quando a célula produz quantidades grandes de um produto em particular, esse produto automaticamente inibe uma enzima da própria via.
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Regulação enzimática porfosforilação X desfosforilação
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COMPOSTOS DEALTA ENERGIA
- Compostos capazes de doar energia para diversasreações metabólicas ou ainda, transferir grupos fosfatos para outras moléculas
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Trifosfato de adenosina
(1 Adenosina + 3 Fosfatos)
Por que o ATP é a principal
moeda energética celular?
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ATPADP
FOSFOGLICERATO –CINASE
1,3-BIFOSFOGLICERATO
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FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO-CINASE
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Creatina fosfato – reserva de ATP(TECIDO MUSCULAR E NERVOSO)
CREATINA -CINASE
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EXERCÍCIOFÍSICO
REPOUSO
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Tipos de Exercício
• Aeróbio - Baixa
intensidade e
longa duração
• Anaeróbio - Alta
intensidade e curta
duração
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Anaeróbio CP -ATP
Glicólise
AeróbioGlicóliseLipólise
Proteólise
Regeneração de ATP
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Rendimento Energético
CP - ATP
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CP-ATP
esforço máximo de 14 segundos
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14
Tempo (s)
% d
o v
alo
r d
e r
ep
ou
so
ATP
CP
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Exercício e Recuperação
0
5
10
15
20
25
30
35
40
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Tempo (minutos)
CP
(m
mo
l/K
g m
úsculo
)
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100 metros rasos
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 20 40 60 80 100 120
Distância (m)
Ve
locid
ade
(K
m/h
)
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(Pela Via Aeróbia)
Carboidratos
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Cadeia Respiratória
NADH E-FMN
Q b
c1 c
a
a3
O2
FADH
ATP
ATP
ATP
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Cálculo de Rendimento
Glicólise 2 ATP
Substrato1 x 2 = 2 ATP
NADH24 x 2 x 3 = 24 ATP
FADH21 x 2 x 2 = 4 ATP
Lançadeira de elétrons (NADH2) 2 x 3 = 6 ATP
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Rendimento Energético
38 ATP / Glicose
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Lipídios
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-Oxidação
16C 14C 10C12C 8C 6C 4C 0C
AcCoA AcCoA AcCoA AcCoA AcCoA AcCoA
2AcCoA
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
FADH2
NADH2
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Balanço Energético
Ativação - (- 2 ATP)
β-oxidação - 7 x 5 ATP = + 35 ATP
C. Krebs - 8 x 12 ATP = + 96 ATP
Total = + 129 ATP / Palmitato
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1 Palmitato = 129 ATP
1 Glicose = 38 ATP
X
POR QUE TÃO GRANDE DIFERENÇA?
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SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
Produção de ATP:
Glicose: 2 moléculas
Quandoocorre?
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Contribuição da Produção Aeróbia e Anaeróbia de ATP durante o exercício
máximo
Tempo Segundos Minutos
% 10 30 60 2 4 10 30 60 120
ProduçãoAeróbia
10 20 30 40 65 85 95 98 99
ProduçãoAnaeróbia
90 80 70 60 35 15 5 2 1
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Sistemas
Alimento ou
Combustível Químico
VelocidadeProdução de
ATP
ATP-CP Fosfocreatina Mais rápida Pouca/limitada
Anaeróbio Lático
Glicogênio
(glicose)Rápida Pouco/limitada
Aeróbio CHO,GO,PO Lenta Muita/ilimitada
CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ATP
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“ SE PUDERMOS DAR A CADA INDIVÍDUO
A QUANTIDADE EXATA DE NUTRIENTES
E DE EXERCÍCIO, QUE NÃO SEJA
INSUFICIENTE NEM EXCESSIVA,
TEREMOS ENCONTRADO O CAMINHO
MAIS SEGURO PARA A SAÚDE.”
Hipócrates (c. 460 – 377 a.C.)