MetabolismoO metabolismo é a soma de todas as transformações químicas que

ocorrem na célula ou no organismo. São uma série de atividades

celulares altamente dirigida e coordenada, que envolve sistemas

multienzimáticos, com o objetivo de obter energia (produção de ATP)

para a manutenção da vida.

AnabolismoÉ a fase biossintética e consumidora de energia do

metabolismo.

CatabolismoÉ a fase degradativa e liberadora de energia do

metabolismo.1

Divisão do Metabolismo

Macromoléculas

ProdutosPobres em

Energia

NutrientesRicos em Energia

ADP NADFAD

ATPNADHFADH2

Moléculas Precursoras

AnabolismoCatabolismo

EnergiaQuímica

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Sistema ATP- CP (Fosfato de Creatina) – Anaeróbico

Produz energia imediata para situações de exercício de alta intensidade, aproximadamente de 5 a 10 segundos. O princípio básico é a ressíntese de ATP a partir da retirada do grupo fosfato da creatina que é transportado para uma molécula de ADP. Este sistema ocorre sem a presença do O2, portanto recebe o nome de processo anaeróbico.

Processo de hidrólise da molécula de fosfato de creatina. Neste processo temos a presença da enzima creatina-quinase

O átomo de fósforo, liberado pela hidrólise da molécula de fosfato de creatina, se liga a uma molécula de ADP para a ressíntese da molécula de ATP

É o sistema energético mais simples, por isso chamamos

de sistema imediato.

Via Rápida de Ressíntese de ATP

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Vias Metabólicas

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Metabolismo de CarboidratosA oxidação da glicose a piruvato permite obter ATP. O piruvato pode ser oxidado a CO2, aumentando muito a produção de ATP.

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Coenzimas NAD+ e FAD As coenzimas que recebem os (H+ + e-) produzidos na oxidação da glicose são NAD+ e FAD.

Estrutura das formas oxidadas da nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD+) e da flavina adenina dinucleotídio (FAD)

Reações de óxido-redução catalisadas por desidrogenases que têm NAD+ e FAD como coenzimas. 6

Glicólise: Oxidação de Glicose a

PiruvatoA glicólise pode ser dividida em quatro etapas :

I. Dupla fosforilação da glicose (hexose), à custa de 2ATP, originando uma outra hexose com dois grupos fosfato;

II. Clivagem desta hexose, produzindo duas trioses fosforilada;

III. Oxidação e nova fosforilação das trioses fosfato, desta vez por fosfato inorgânico (Pi), formando duas moléculas com dois grupos fosfato.

IV. Transferência dos grupos fosfato para ADP, formando 4ATP e 2 piruvato.

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Glicólise: Oxidação de Glicose a

Piruvato A decomposição da glicose a piruvato apresentam algumas características importantes: I.duas moléculas de ATP são necessárias para converter a glicose a frutose 1,6-bisfosfato;II. um total de 4 moléculas de ATP são produzidas;III. portanto, a produção líquida de ATP por molécula de glicose é igual a 2;IV. no processo geral 1 molécula de glicose resulta em 2 moléculas de piruvato;V. duas moléculas de NADH são formadas

Glicose + 2 ADP +2 Pi + 2NAD+

2 Piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2

NADH + 2H+8

Glicólise: Aeróbia x Anaeróbia

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Glicólise Anaeróbica (Fermentação)A glicólise anaeróbica é chamada de fermentação. Existem muitos tipos

diferentes de fermentações que obedecem entretanto, a um padrão

comum:

• a glicose é convertida a piruvato, com produção de NADH;

• em seguida, ocorre a regeneração de NAD+ com a conversão de piruvato

em diferentes produtos.

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Fermentação Alcoólica

Em certos organismos, como as leveduras e alguns tipos de bactérias, a

regeneração do NAD+ é feita pela fermentação alcoólica. Nesta via, o

piruvato é descarboxilado, originando acetaldeído, que, servindo como

aceptor dos elétrons do NADH, reduz-se a etanol.

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A fermentação lática é utilizada por microrganismos e por determinadas

células de mamíferos como as células musculares durante atividade física

intensa, no qual a demanda de ATP é alta e o suprimento de O2 é baixo.

Na fermentação lática, o piruvato recebe os elétrons do NADH, reduzindo-

se a lactato.

Podemos portanto concluir que:

O rendimento da glicólise anaeróbia é de 2 mols de ATP por mol de

glicose.

Fermentação Lática

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Glicólise: Aeróbia

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Glicólise Aeróbia

Em condições aeróbias, o primeiro passo para a oxidação total do piruvato

é a sua conversão a acetil – CoA. Nas células eucarióticas, o piruvato é

transportado do citossol para a mitocôndria e é transformado em acetil –

CoA, conectando, portanto, a glicólise e o ciclo de Krebs. O piruvato

origina acetil-CoA, por descarboxilação oxidativa, de acordo com a

equação geral:

A oxidação de piruvato a acetil – CoA é um exemplo notável da utilização

de vitaminas no organismo, isto porque a Coenzima A é derivada da

vitamina B5.

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O processo consiste basicamente na transferência do grupo acetila,

proveniente da descarboxilação do piruvato, para a Coenzima A.

É um conjunto de reações que ocorre na matriz mitocondrial e recebe o

nome de Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico. O objetivo principal é

fornecer substratos que serão desidrogenados e descarboxilados.

• O processo de desidrogenação, ocorre com a ativação da cadeia

respiratória (onde temos a síntese de H2O e ATP)

• O processo de descarboxilação, ocorre com a liberação de CO2,

principal metabólico do Ciclo de Krebs.

Ciclo de Krebs

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Ciclo de Krebs• A velocidade do ciclo de

Krebs é controlada pela

quantidade de ATPs

formados, ou seja, quanto

mais ATPs formados menor

a velocidade do ciclo ou

quanto menor a quantidade

de ATPs formados maior a

velocidade do ciclo.

• Para cada volta no ciclo de

Krebs utiliza-se 1 molécula

de acetil-CoA.

• Em uma volta são gerados

3NADH, 1FADH2 e um ATP

• Duas moléculas de CO2

são produzidos.16

A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria e transporta os elétrons através de moléculas transportadoras que são: o NADH e o FADH2 até o O2, e simultaneamente bombeia prótons H+ (através de complexos protéicos I, III e IV) da matriz mitocondrial (lado negativo, N) para o espaço intermembrana (lado positivo, P).

NADH + H+ + 3ADP+ 3Pi + ½ O2 → NAD+ + H2O + 3ATP

FADH2 + 2ADP + 2Pi + ½ O2 → FAD + H2O + 2ATP

Esta força próton-motriz do gradiente dirige a síntese de ATPatravés da enzima ATP síntase

Cadeia Transportadora de Elétrons

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Os elétrons fluem na cadeia respiratória no sentido das moléculas de potencial de redução (E’o) mais negativo para as de potencial de redução menos negativo ou de potencial de redução positivo

E’o = Afinidade relativa para elétrons do aceptor de elétrons do par redox. Por definição o aceptor com maior tendência de receber elétrons recebe um valor positivo de E’o

Esta força próton-motriz do gradiente dirige a síntese de ATPatravés da enzima ATP síntase

Cadeia Transportadora de Elétrons

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Inibidores da Cadeia Transportadora de

ElétronsHá drogas capazes de atuar especificamente sobre cada um dos

complexos da cadeia de transporte de elétrons, impedindo o

prosseguimento da transferência de elétrons.

Rotenona - um pesticida de origem vegetal: é derivada de raízes, sementes e folhas de várias plantas e é considerada um pesticida botânico. É um pesticida não específico usado para o controle de insetos tanto em plantas quanto em animais domésticos, assim como para o controle de populações de peixes.

Cianureto, também conhecido como cianeto: é o nome genérico de qualquer composto químico que contém o grupo ciano C≡N, com uma ligação tríplice entre o átomo de carbono e o de nitrogênio. Cianetos inorgânicos contém o íon CN–1, altamente tóxico, assim como sais do cianeto de hidrogênio (HCN), também chamado de ácido cianídrico.

Inibidores da Cadeia Transportadora de

ElétronsAntimicina A : um antibiótico produzido pelo fungo Streptomyces griseus. Indicado em todas as situações de diarréias bacterianas e doenças respiratória.

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A intoxicação com dinitrofenol provoca aumento do consumo de O2, febre elevada e morte. Porquê?

Desacopladores da Cadeia Transportadora de

ElétronsNo início do século passado, foi verificada uma síndrome grave em trabalhadores da indústria de explosivos que estavam expostos ao contato ácido pícrico (trinitrofenol). O sintoma mais notável, que com freqüência levava a óbito, era a hipertermia.

As moléculas de NADH e FADH2 são transformadas em moléculas de ATPs pela cadeia transportadora de elétrons, sendo que:

NADH produz 3ATPs

FADH2 produz 2ATPs

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Balanço Energético

*

*

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• inibe a cadeia de transporte de elétrons;• inibe formação do gradiente de prótons;• diminui a síntese de ATP;• acumula NADH e FADH2;• inibe o ciclo de Krebs;• aumento do NADH citosólico;• desloca o equilíbrio da lactato desidrogenase;• produz lactato;

Efeito da Falta de Oxigenação

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