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O QUE É O METABOLISMO ????
Uma atividade celular altamente coordenada na qual
diversos sistemas multienzimáticos atuam
conjuntamente visando 4 objetivos:
Metabolismo é a somatória de todas as
transformações químicas de uma célula ou organismo
![Page 3: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/3.jpg)
1 – Obter energia química, seja por captação de energia
solar ou degradação de nutrientes ricos em energia obtidos
do meio ambiente
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2 – Formar macromoléculas (proteínas, ácidos nucléicos,
polissacarídeos) a partir e precursores monoméricos, as
quais vão ter atividades específicas nas células.
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3 – Converter as moléculas dos nutrientes em moléculas com
características próprias de cada célula
hemoglobina
clorofila
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4 - Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias para
determinadas funções celulares.
Ação hormonal na floração.
Ação hormonal na abscisão foliar Ação hormonal no desenvolvimento e
crescimento vegetal.
Ação hormonal no amadurecimento das frutas.
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O Metabolismo é toda a rede de reações químicas realizadas pelas
células vivas. Anabolismo e Catabolismo
Anabolismo
são as reações
responsáveis pela
síntese de todos os
compostos necessários
para a reprodução, o
crescimento e a
manutenção da célula.
Catabolismo são as
reações responsáveis
pela quebra de
macromoléculas para
liberação de energia e
moléculas menores.
Entre essas reações existe um fluxo de energia promovido por moléculas específicas
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Reações Catabólicas (convergentes) Reações Anabólicas ( divergentes)
Reações anfibólicas - Elas estão envolvidas tanto
nas vias catabólicas como nas anabólicas.
O metabolismo é uma rede de reações coordenadas
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O conjunto de reações metabólicas envolvidas no
processamento de moléculas específicas – via metabólica
linear cíclica espiral
Metabólitos (ou intermediários metabólicos) são moléculas que constituem as
vias metabólicas de degradação ou na biossíntese das biomoléculas.
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Vias metabólicas são coordenadas e reguladas por
diferentes mecanismos envolvendo enzimas reguladoras
A inibição por retroalimentação ocorre quando um produto de uma via controla a
velocidade de sua própria síntese pela inibição de uma etapa inicial, geralmente a
primeira etapa de compromisso da via.
A ativação por antecipação ocorre quando um metabólito produzido no início de
uma via metabólica ativa uma enzima que catalisa uma reação que ocorre mais
abaixo na mesma via.
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Conjunto de vias
metabólicas foram
agrupadas em um
esquema onde se
pode ver as
sequencias de
reações e as
interações entre as
diversas vias que
ocorrem nas células
MAPA
METABÓLICO.
Cada composto é
denominado
metabolito (nome e
estrutura)
Cada reação tem
descrita enzimas e
cofatores
necessários
www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biology/interactive-metabolic-pathways-map.html
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www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biology/interactive-metabolic-pathways-map.html
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Como interpretar o Mapa Metabólico?
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Bioquimica II
Vias de oxidação dos carboidratos (via glicolítica, ciclo
pentoses, processos fermentativos)
Vias de oxidação de ácidos graxos e aminoácidos
Produção de energia e precursores de outras moléculas
(ciclo ácido tricarboxílico e fosforilação oxidativa)
Fotossíntese
Ciclo do nitrogênio e Fixação Biológica do Nitrogênio (FBN)
Todas essas vias metabólicas estão relacionadas à manutenção das características e organização dos seres vivos
Obtenção e transformação de moléculas - ENERGIA
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Estudo das transformações da energia que ocorrem na células vivas e dos processos
químicos envolvidos nessas transformações Bioenergética
Alguns conceitos precisam ser recordados....
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A transformação biológica da energia
obedece as leis da Termodinâmica
Quais são as leis da
termodinâmica?
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“Para qualquer mudança física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece constante”
“A energia pode mudar de forma ou ser transportada mas não pode ser criada ou destruída”
Primeira lei da termodinâmica: Princípio da conservação da Energia
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•Seres vivos usam energia para realização de trabalho
mecânico, químico, osmótico ou elétrico e para a manutenção
de sua organização, reprodução e interação com o meio
Primeira lei: princípio da conservação da Energia
Células vivas se comportam como transdutores
de energia – convertem energia química em
outro tipo necessário
![Page 19: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/19.jpg)
“Em todos os processos naturais a grau
de desorganização do universo sempre
tende a aumentar”
Segunda Lei da termodinâmica: A desordem do universo sempre tende a aumentar
![Page 20: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/20.jpg)
Organismos vivos preservam sua organização
interna retirando energia do ambiente e retornando
à sua vizinhança energia na forma calor, aumento
do número de moléculas
A desorganização do universo aumenta
CO2
H2O
calor
Glicose + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
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Energia livre de Gibbs (G)
expressa a quantidade de
energia capaz de realizar
trabalho durante uma reação à
temperatura e pressão
constantes.
Entalpia (H) é o conteúdo de
calor do sistema reagente.
Ela reflete o número e o tipo de
ligações químicas nos
reagentes e produtos.
Entropia (S) é uma expressão
quantitativa da aleatoriedade
ou desordem de um sistema
Parâmetros termodinâmicos que descrevem as
transformações de energia que ocorrem em
reações químicas
![Page 22: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/22.jpg)
Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount of
energy
released
(G < 0)
Fre
e e
nerg
y
G negativo (ou exergônica) – reação espontânea
(energia livre do produto é menor que do reagente)
Tendência da reação fora do equilíbrio é no sentido de
formação do produto
![Page 23: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/23.jpg)
Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount of
energy
required
(G > 0)
Fre
e e
ne
rgy
G positivo (ou endergônica) – reação não espontânea
(energia livre do produto é maior que do reagente)
Tendência da reação fora do equilíbrio é no sentido de
formação do reagente
![Page 24: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/24.jpg)
O que é equilíbrio de uma reação???
![Page 25: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/25.jpg)
As células usam os dois tipos de reações para conseguir realizar as transformações metabólicas necessárias
∆G negativo (tendência a formação produto - favorável)
∆G positivo (tendência a formação reagente – não favorável)
Como isso pode ocorrer?
![Page 26: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/26.jpg)
A B C
A C
A B
B C
ΔG1´º
ΔG2´º
ΔG1´º + ΔG2´º
Os valores de ΔG´o são aditivos
para reações químicas
sequenciais que apresentam um
intermediário comum
Acoplamento de reações
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Retirada imediata dos produtos do sistema
ΔG =ΔG´º +RT ln [ B]b
[ A]a
aA ΔG´º +
ΔG negativo
(relação P/R pequena e ln negativo)
bB
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O fluxo de energia nos organismos vivos é promovido
por reações especiais
Moléculas de alta
energia
Moléculas de baixa energia
Moléculas de baixa energia
Moléculas de alta
energia
Transportador de energia Transportador de
energia
Mediado por moléculas transportadoras de energia
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Transferência de grupos
fosforil - ATP
Transferência de energia
livre de uma reação
exergônica para uma
endergônica através de um
intermediário de alta energia
Transportador universal de
energia metabólica
![Page 30: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/30.jpg)
A variação de energia livre padrão para a hidrólise do
ATP é grande e negativa
ATP4- + H2O→ADP3- +Pi2-
+ H+
ΔG´º = - 30,5kJ/mol
ATP- três grupos fosfato
com carga (-) força repulsão
Hidrólise de um fosfato alivia
a repulsão eletrostática da
molécula
Pi (HPO4-) liberado é
estabilizado por ressonância o
que não ocorre quando está
ligado na molécula de ATP
![Page 31: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/31.jpg)
O ATP fornece energia
por transferência de
grupos fosfato e não
por simples hidrólise
Como a energia das
moléculas são
transferidas?
representação
Tendência das moléculas a
ficarem mais estáveis pela
perda de grupos fosfato
![Page 32: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/32.jpg)
Outras moléculas
fosforiladas podem
atuar de modo
similar ao ATP
transferindo energia
nos sistemas
biológicos
Esses compostos
são classificados de
acordo com a energia
livre padrão de
hidrólise em
compostos de baixa
ou alta energia
![Page 33: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/33.jpg)
Transferência de elétrons (reações de óxido-redução)
O fluxo de elétrons pode realizar trabalho
Reações envolvem a perda de elétrons por
uma determinada espécie química, que
sofre oxidação, e captação desses elétrons
por outra espécie, que é reduzida
Nos sistemas biológicos existe um sistema
análogo ao sistema bateria e motor de um carro
– compostos reduzidos são fonte de elétrons
para determinadas reações produzirem energia
metabólica
![Page 34: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/34.jpg)
Como os elétrons podem ser transferidos ?
1 - Diretamente - Fe+2 + Cu+2 Fe+3 + Cu+
2 - Por combinação direta com o oxigênio (incorporação em
uma molécula redutora) R-CH3 + ½ O2 R-CH2-OH
3 - Como átomos de hidrogênio
AH2 A + 2e- + 2H+
Desse modo AH2 pode reduzir outra substância
AH2 + B A + BH2
4 - Na forma de íon Hidreto (:H-) em reações com
desidrogenases que necessitam de coenzimas (NAD+ e
NADP+)
![Page 35: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/35.jpg)
Sistemas biológicos reações de óxido-redução ocorrem
principalmente pela transferência de átomos de H ou
íons hidreto – enzimas desidrogenases
Acoplamento de reações de desidrogenação e
hidrogenação por um transportador intermediário
Quem são esses transportadores?
![Page 36: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/36.jpg)
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e Nicotinamida
adenina dinucleotídeo fosfato (NADP)
Incorpora íon hidreto e libera H+ para o meio aquoso
São fracamente ligadas às desidrogenases
(transportadores solúveis)
Nicotinamida – vitamina
B3 ou Niacina
NADP essa hidroxila é substituída
por um grupo fosfato
![Page 37: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/37.jpg)
Transferem elétrons na forma
de átomos de H (1 ou 2)
Essas coenzimas se acham
covalentemente ligadas às
enzimas desidrogenases – não
se difundem para transferir os
elétrons
Flavina-adenina dinucleotideo (FAD) e
Flavina Mononucleotideo (FMN)
![Page 38: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/38.jpg)
Em uma reação de oxido-redução
por um par redox a transferência
de elétrons ocorre
espontaneamente e depende da
afinidade relativa do receptor de
elétrons
Potencial de redução (E’o - dado
em volts) é a medida da afinidade
de um composto por elétrons
Quanto mais negativo mais
facilmente o composto libera
elétrons e quanto mais positivo
mais ela segura ou recebe elétrons
![Page 39: O QUE É O METABOLISMO · Em uma reação de oxido-redução por um par redox a transferência de elétrons ocorre espontaneamente e depende da afinidade relativa do receptor de elétrons](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041721/5e4e7ac1603fdb705935a72b/html5/thumbnails/39.jpg)
O processo de oxidação de
moléculas biológicas geram
um fluxo de elétrons (gera
energia) que é usada para
síntese de ATP.
O ATP pode fornecer energia
pela transferência de grupos
fosfato (reação exergônica)
em reações que necessitam
dela (endergônicas)
RESPIRAÇÃO CELULAR
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Próxima aula – grupo deve trazer:
• Livro de bioquímica (Glicólise)
• Mapa Metabólico
• Papel branco sem pauta (sulfite)
• Caneta hidrográfica grossa
• Tesoura
• Celular ou câmera digital