10. Biossintético Degradativo
Redutor (ganho de e-) Oxidativo (perda de e-)
Requer energia Libera energia
Divergente Convergente
Decomposição de moléculas
grandes em moléculas menores
Grandes moléculas
orgânicas são construídas a
partir de moléculas
menores
Anabolismo Catabolismo
11. Catabolismo (degradação)
Muitos
tipos de moléculas
Poucos tipos de
moléculas
Anabolismo (síntese)
Poucos
tipos de moléculas
Muitos
tipos de
moléculas
(convergente) (divergente)
12. Nutrientes
Carboidratos
Gorduras
Proteinas
produtos finais
H2O, CO2, NH3
Catabolismo
(oxidativo, exergônico)
Macromoléculas
Proteinas
Polissacarideos
Lipideos
Ácidos nucleicos
Moléculas precursoras
Aminoacidos
Açúcares
Ácidos graxos
Bases nitrogenadas
Anabolismo
(redutor, endergônico)
Energia
química
ATP
NADPH
NADPH
NADPH
GTP
ATP
ATP
NADH
Catabolismo e anabolismo estão sempre relacionados
(Ganha e-) (Ganha energia)
(Perde e-) (Libera energia)
13. Energia (Bio)química
ATP – “moeda energética”. Serve em quase todos os
processos bioquímicos.
NADH, NADPH – Agentes redutores (ganham e-).
NADH para oxidação e produção de energia.
NADPH para processos biosintéticos.
14. Vias metabolicas
A B C D
A é um precursor de B, C e D
B é um precursor de C e D
C é um precursor de D
intermediários
metabólitos de A
Etapas sequenciais catalizas pelas enzimas
15. Caracteristicas das Vias Metabólicas
Vias Metabólicas são irreversíveis
Vias Metabólicas tem etapas comprometidas
Etapas únicas de uma via
Etapas Irreversíveis
Requerem energia
Frequentemente resultam num composto fosforilado (Fosfato ou fósforo P)
Vias Metabólicas são reguladas
Vias Metabólicas são compartimentalizadas
16. Compartimentalização na célula eucariótica
Mitocôndria (Ciclo do ácido cítrico
(TCA), oxidação dos ácidos graxos,
degradação dos aminoácidos)
Citosol (glicólise, biosíntese dos
ácidos graxos, via das pentoses fosfato)
17. Controle das vias metabólicas
Nível Molecular:
Controle dos níveis das enzimas
Expressão gênica (devagar).
Controle da atividade enzimática (rápido)
- controle alostérico (ligação de uma molécula
efetoranum sítio, afeta a atividade da enzima num
outro sítio).
- controle covalente (fosforilação, adenilação etc).
18. O principal das coisas vivas requer energia para
Trabalho mecânico, contração
muscular, movimento cellular
Transporte ativo de
íons e moléculas
Síntese de biomoléculas e
de seus precursores
19. ATP = Trifosfato de
adenosina
Nucleotideo com 3 grupos
fosfatos ligados a uma ribose
O compost fosfatado mais
importante do metabolismo
Um dos links entre catabolismo e
anabolismo é o ATP
ATP é usado para transportar
energia química do catabolismo
para o anabolismo
20.
21. Grande quantidade de energia é liberada quando
1.
2. ATP → AMP + PPi (pirofosfato)
ATP → ADP + Pi (ortofosfato)
22.
23. • ATP é continuamente formado e consumido
• Uma pessoa em repouso consome ~ 40 kg of
ATP/ 24 hr.
ADP ATP
Motion, Active transport,
Biosynthesis, Signal amplification
Photosynthesis or oxidation of fuel
molecules
Modelo de troca de energia nos sistemas
biológicos
24. Como as células fazem ATP
3 mecanismos de fosforilação:
1. Fosforilação por um substrato: quando uma molécula
“substrato” ( X-P ) doa seu fosfato rico em energia para o ADP
formando ATP.
2. Fosforilação oxidativa
Elétrons transferidos de moléculas orgânicas e passam por uma
série de aceptores de O2
3. Fotofosforilação
Ocorre durante a fotosíntese– A energia luminosa é usada para
fazer ATP
25. Nas células as reações enzimáticas raramente ocorrem de forma isolada, mas sim são organizadas
na forma de “vias”.
Em uma “via” o produto de uma reação serve de substrato para a reação seguinte.
Diferentes vias podem formar intersecções, estabelecendo uma rede integrada de reações bioquímicas
que no seu conjunto são chamadas de metabolismo
As vias que regeneram um de seus componentes são denominadas “ciclos”
26. Cada via metabólica é composta de um conjunto de várias
enzimas
(complexo enzimático).
Cada enzima apresenta suas características catalíticas ou
regulatórias.
No estudo da bioquímica metabólica, um mapa metabólico
contendo as vias centrais mais importantes para o metabolismo
energético é utilizado para entendermos as conexões entre as vias
e o efeito de bloqueio de uma via sobre o fluxo de metabólitos
(ex.: na presença de um medicamento ou na deficiência herdada
na atividade de uma enzima).
28. Respiração
• Respiração é o processo pelo qual as células obtem energia na forma
de adenosina tri-fosfato ou ATP.
• ATP transfere a energia química dos compostos ricos em energia
para as reações que requerem energia na célula.
• Quando o ATP se quebra, a energia liberada é usada pela célula para
os processos como o transporte ativo, replicação do DNA e a
contração muscular.
• O substrato respiratório principal usado pelas células é a glicose (6
carbonos).
29.
30. Dor muscular após exercício intenso é
por causa da fermentação láctica: o ácido
láctico provoca dor.
31.
32. Respiração
• Respiração compreende uma série de reações nas quais a glicose (6
carbonos) é oxidada para formar dióxido de carbono (CO2).
• A energia liberada da oxidação da glicose é usada para sintetizar ATP a
partir do ADP e fosfato inorgânico (Pi).
• Entretanto, gordura e proteínas também poderão ser utilizadas como
substratos respiratórios.
• A quebra de ligações químicas libera energia e a formação de ligações
requer energia. Pense nos substratos da respiração (ex. Glicose) e no ATP
que é uma molécula de transferência de energia.
33. Respiração aeróbica e anaeróbica
Respiração compreende uma série de reações nas quais a energia é liberada
da GLICOSE. Respiração Aeróbica é a forma de respiração na qual o OXIGÊNIO
é utilizado. Isso pode ser resumido pela equação:
glicose + oxigênio → dioxido de carbono + água (+ energia)
Note que:
Glicose e oxigênio são utilizados
Dioxido de carbono e água são produzidos
A respiração aeróbica acontece todo o tempo nas células de animais e
plantas. A maioria das reações acontecem dentro das mitocondrias e essas
reações são controladas por enzimas.
35. Uso da energia
• Energia liberada durante a respiração é usada pelo organismo de várias
maneiras. Ela pode ser usada para construir moléculas grandes a partir de
moléculas menores. Por exemplo:
• Plantas fabricam aminoácidos a partir de açúcares, nitratos e outros
nutrientes.
• Esses aminoácidos são então utilizados para construir moleculas maiores,
as proteínas.
• Energia é usada pelos animais para possibilitar a contração muscular
durante a movimentação, batimentos cardíacos, mastigação entre outros
exemplos. Mamíferos e pássaros conservam a temperature do corpo
estável por causa da liberação da energia. Energia da respiração é usada
para esse fim quando o ambiente ao redor está mais frio que o corpo.
36. Exercícios físicos
• Durante o exercício, as células musculares respiram mais em relação
quando estão em repouso. Isso quer dizer que:
• Oxigênio e glicose devem ser entregues a elas mais rapidamente.
• O dióxido de carbono deve ser removido mais rapidamente.
• Isso é conseguido pelo aumento dos batimentos cardíacos, frequência
e profundidade da inspiração e expiração.
37. Exercícios físicos
• A frequência cardíaca incrementada, aumenta a frequência do fluxo
sanguíneo. A frequência e profundidade da inspiração e expiração
incrementa a troca gasosa nos pulmões.
• Os músculos armazenam glicose na forma de glicogênio. Este poderá
ser reconvertido em glicose para ser usada durante os exercícios.
• Não confunda: plantas armazenam glicose na forma de amido e
animais na forma de glicogênio.
• Não confunda as reações da respiração (que liberam energia) com a
respiração (inspiração e expiração) que faz o ar entrar e sair dos
pulmões.
38. Respiração anaeróbica
• Um deficit de oxigênio poderá acontecer nos músculos durante os
exercícios. Quando isso acontece, eles usam a respiração anaerobica
para obter energia.
• Respiração anaeróbica envolve a quebra incompleta da glicose.
• Isso libera somente 5% da energia que seria liberada pela respiração
aeróbica por molécula de glicose.
• O produto final principal é o ácido lático , mais do que o dióxido de
carbono e água: glicose ácido lático (+ pouca energia).
39. Fadiga muscular
• Músculos se tornam fatigados (cansados) durante longos periodos de atividade vigorosa. Isso
quer dizer que eles param de contrair com eficiência.
• Uma causa disso é o acúmulo de ácido lático nos músculos por causa da respiração anaeróbica.
• O ácido lático é removido dos músculos pela corrente sanguínea.
• Fitness versus saúde
• Pessoas musculosas são capazes de fazer atividades físicas mais efetivamente do que pessoas não
musculosas. A pulsação dessas pessoas (as musculosas) tendem voltar ao normal mais
rapidamente após os exercícios.
• Mas ser musculoso(a) não é a mesma coisa que ser saudável. Pessoas saudáveis são aquelas que
estão livres de doenças ou infecções – elas podem ou não ser musculosas – É possível ser
musculoso(a) mas sem saúde ou ser saudável e não musculoso(a).
40. Déficit de oxigênio
• Muito menos energia é liberada durante a respiração anaerobica do
que a respiração aerobica. Isto é porque a quebra da glicose é
incompleta.
• A respiração anaerobica produz um déficit de oxigênio . Isto é, a
quantidade de oxigênio mecessária para oxidar o ácido lático
produzindo dióxido de carbono e água.
• O déficit de oxigênio explica porque continuamos “respirar” fortemente
logo depois dos exercícios físicos.
41. Estágios da respiração aeróbica:
A mitocôndria é a organela onde isso ocorre
Estrutura de uma mitocôndria
E consiste de três estágios:
1) Glicólise (no citoplasma)
2) Ciclo de Krebs (mitocôndria)
3) Sistema do citocromo (mitocôndria)
42. • Este estágio acontece no CITOPLASMA não requer oxigênio:
• Glicólise é a quebra da glicose (6 carbonos) em 2 unidades de ácido
pirúvico (3 carbonos).
• Os átomos de hidrogênio removidos se juntam ao carreador de hidrogênio
NAD formando NADH2.
• Embora alguma energia é necessária para começar a glicólise existe um
ganho final de 2 ATP.
• O ácido pirúvico (3C) entra na matriz mitochondrial onde onde é oxidado
(i.e. 2H removidos) e 1 dióxido de carbono é perdido, formando assim uma
molécula com 2 carbonos chamada acetil-CoA (2C).
Glicólise
44. Ciclo de Krebs (ou Ciclo do Ácido Cítrico)
• Este estágio acontece na matriz mitocondrial e é aeróbico, requer
oxigênio:
• Começa quando a acetil-CoA (2-carbonos) se junta com um composto
de 4-carbonos para formar um composto de 6-carbonos chamado
ácido cítrico.
• O ácido cítrico (6C) é então gradualmente convertido a um composto
de 4-carbonos pronto para recomeçar o ciclo mais uma vez.
• Os carbonos removidos são liberados na forma de CO2.
• Os hidrogênios, que são removidos, se juntam ao NAD para formar
NADH2.
50. Geração de ATP pelo sistema citocromo
(sistema de transferência de elétrons)
• A maior parte da energia produzida durante a respiração é pelo
Sistema citocromo. Neste estágio da respiração aeróbica, as
moléculas de NADH2 produzidas durante a glicólise e ciclo de Krebs,
transferem os hidrogênios para o Sistema citocromo.
• Este é um sistema de carreadores de hidrogênio localizados na crista
mitocondrial e este estágio também requer oxigênio, que atua como
acceptor final de hidrogênio. Isso faz formar a água metabólica.
• Se o oxigênio não está presente para atuar como acceptor de
hidrogênio, o hidrogênio não poderá passar através do sistema e a
oxidação não ocorre.
51. Geração de ATP pelo sistema citocromo
(sistema de transferência de elétrons,
fosforilação oxidativa)
53. Os três processos de produção de ATP durante a respiração celular:
glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa
Respiração celular é um processo pelo qual as células obtem energia armazenada no alimento.
Nela estão incluídos a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa (transporte de elétrons).
