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ENZIMAS. Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioqu ímica II. Metabolismo. Transformação da matéria e da energia.

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Presentation Transcript
enzimas

ENZIMAS

Universidade Católica de Goiás

Departamento de Biologia

Bioquímica II

slide2

Metabolismo

  • Transformação da matéria e da energia.
  • A seqüência das reações enzimáticas são chamadas de rota ou via metabólica. Nas rotas metabólicas o produto de uma reação é o substrato da reação subseqüente.
  • As reações metabólicas ocorrem essencialmente no citoplasma ou na mitocôndria (compartimentalização).
slide3

Metabolismo

  • Processo geral por meio do qual os sistemas vivos
  • adquirem e usam energia livre para realizarem suas
  • Funções
  • - Catabolismo: reações que convertem energia para as formas biologicamente utilizáveis
  • (Alimento = CO2 + H2O + energia utilizável)
  • Anabolismo: necessitam de energia para ocorrerem (síntese de glicose, DNA, lipídeos)
slide7

NAD+

NADH + H+

Nicotinaminda adenina dinucleotídeo

Principal aceptor de elétrons

NAD+ forma reduzida (NADH+H+)

Aceita 1 íon H e 2 elétrons.

slide10

Flavina adenina dinucleotídeo

(FAD)

Metabolismo (co-enzimas)

FAD+ aceptor de elétrons

Aceita 2 hidrogênios (prótons e elétrons).

Unidade FMN (Flavina Mononucleotídeo)

slide12

ATP + H2O = ADP + Pi + H+ ∆G= - 7,3 kcal/mol

ATP + H2O = AMP + PPi + H+ ∆G= - 7,3 kcal/mol

Condições fisiológicas

∆G= - 12 kcal/mol

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b-mercaptoetilamina

Ácido pantotênico

Adenosina

Metabolismo (co-enzimas)

H3C – C – S - CoA

"

O

Acetil CoA (acetato)

R – C – S - CoA

"

O

Acil CoA (Acido graxo)

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Vitaminas e Co-enzimas

  • Não possuem estrutura química específica comum
  • Não produzem energia ou contribuem para a massa corporal
  • Reguladoras das reações metabólicas
  • Controlam processos de síntese óssea e tecidual
  • Vitamina D  única sintetizada no corpo
  • 13 tipos de vitaminas:
    • Lipossolúveis: A (Retinol), D (Calciferol), E (Tocoferol) e K (Menaquinona)
    • Hidrossolúveis: B1(Tiamina), B2 (Riboflavina), B6 (Piridoxina), B12 (Cianocobalamina) e Vitamina C (Ácido Ascórbico) as principais, sendo importantes também Niacina, Ácido Fólico, Biotina, Ácido Pantotênico, Colina.
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Metabolismo - regulação

  • Sinais regulatórios:
  • Hormônios
  • Sistema Nervoso
  • Disponibilidade de Nutrientes
  • Sinais provenientes de dentro da célula:
  • Ativado por substrato
  • Inibidores e ativadores alostéricos
  • Elicitam respostas rápidas – regulação momento a momento
  • Sinais entre células:
  • Elicitam respostas mais lentas
  • Mediada por contato superfícies
  • Sinalizaçãoquímica (hormônios ou neurotransmissores)
slide23

Vias metabólicas

  • Consistem em uma série de reações enzimáticas
  • relacionadas que produzem produtos específicos
  • Os reagentes, os intermediários e os produtos são chamados metabólitos
  • Há mais de 2 mil reações metabólicas conhecidas, cada uma catalisada por uma enzima diferente
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Respiração Celular/ Glicólise

  • A célula necessita, para produzir energia, de oxigênio e de nutrientes
  • Na respiração celular a célula utiliza o oxigênio e liberta energia contida nos nutrientes, produzindo dióxido de carbono, vapor de água e outros produtos tóxicos
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Resp.: Nas ligações fosfato da molécula de ATP.

Respiração Celular/ Glicólise

Como a energia é armazenada na célula?

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Respiração Celular/ Glicólise

ATP

  • Essa molécula é formada pela união de uma adenina e uma ribose aderida a três radicais fosfato
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Respiração Celular/ Glicólise

RESPIRAÇÃO AERÓBICA

  • processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e H2O na presença de oxigênio.
  • Rendimento  é maior do que na fermentação  38 ATPs por molécula de glicose quebrada.
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Respiração Celular/ Glicólise

RESPIRAÇÃO AERÓBICA

  • Fases:
  • Anaeróbica (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma.
  • Aeróbica (ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

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Respiração Celular/ Glicólise

RESPIRAÇÃO AERÓBICA

  • Rendimento final
  • Glicólise: 2 ATPs + 2 NADH
  • Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2 CO2
  • Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2FADH + 2 ATPs + 2 CO2
  • Cadeia Transportadora de Elétrons:

- NADH  3 ATPs

- FADH  2 ATPs

- 10 NADH  30 ATPs

- 2 FADH  4 ATPs

 4 ATPs

38 ATPs

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Glicólise/Histórico

1. Algumas Considerações Históricas:

No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos:

  • 1860: Pasteur postula que a Fermentação é catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares
  • 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem atuar independentemente das estruturas celulares
  • 1905: Harden e Young identificam uma Hexose-bisfosfato como intermediária da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP)
  • Anos 30: Embden postulou a separação da Frutose 1,6 - bisfosfato
  • 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP
slide37

Glicólise/Definição

 Glycolysistem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Dissolução

Na atualidade podemos definir a Glicólise como a seqüência de reacções que converte a Glicose em Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma de ATP

slide38

Glicólise/Definição

  • Ocorre em todos os tecidos (exceto fígado em jejum)
  • Início do processo de oxidação de carboidratos
  • Principal substrato = GLICOSE
  • Substratos 2ários = Frutose e Galactose
  • Possui 2 Fases:
  • - Investimento de Energia (-2 ATPs)
  • - Pagamento de Energia (+ 4ATPs + 2NADH)
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Glicólise/Reação Final

Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O

1 açúcar de 6 C

2 açúcares de 3 C

A partir deste ponto as reações são duplicadas

Saldo

2 moléculas de ATP

2 moléculas de NADH

2 moléculas de Piruvato (3C)

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Glicólise/Importâncias

Principais Razões:

1 – Principal meio de degradação da Glicólise

2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias

3 – Permite a degradação da Frutose e da Galactose

  • Outras Razões:
  • Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP
  • A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA
  • A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário
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Etapas da Glicólise

GLICÓLISE - importância

- A Glicólise divide-se em duas partes principais:

1- Ativação ou Fosforilação da Glicose

2- Transformação do Gliceraldeído em Piruvato

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Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP

  • Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato

Glicólise/Fases

slide44

Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato

  • Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP

Glicólise/Fases

slide46

Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H

  • 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP

Glicólise/Fases

slide47

3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato

  • 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O

2

Glicólise/Fases

slide48

Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP

  • Última Reação

Glicólise/Fases

slide49

Glicólise:

Fase de investimento

(6C)

Glicoquinase

ou

hexoquinase

fosfohexose

isomerase

fosfofrutokinase 1

aldolase

triose fosfato

isomerase

1

2

3

4

(2x 3C)

5

2 xGlyceraldehyde 3-phosphate

slide50

Glicólise:

Fase de pagamento

Glyceraldehyde 3-phosphate

+

Dihydroxyacetone phosphate

triose fosfato isomerase

5

gliceraldeído 3P deidrogenase

6

Fosfoglicerato quinase

7

Fosfoglicerato mutase

8

enolase

9

piruvato kinase

10

slide51

Glicólise/Controle

  • A necessidade glicolítica varia de acordo com os diferentes estados fisiológicos
  • Há uma activa degradação deste açúcar após uma refeição rica em hidratos de carbono, assim como uma acentuada redução durante o Jejum.
  • Deste Modo, o grau de conversão de Glicose para o Piruvato é regulado, por forma a satisfazer as necessidades celulares
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Glicólise/Controle

 O Controle a Longo Prazoda Glicólise, particularmente no fígado, é efetuado a partir de alterações na quantidade de Enzimas glicolíticas. Esta ação refletirá nas taxas de síntese e degradação

 O Controlo a Curto Prazoé feito por alteração alostérica (concentração de produtos) reversível das enzimas e também pela sua fosforilação.

  • As enzimas mais propensas a serem locais de controle são as que catalisam as reações irreversíveis:
    • Hexocinase
    • Fosfofrutocinase
    • Cinase do Piruvato
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Glicólise/Anaeróbica

Glicólise

anaeróbia

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Fermentação alcoólica

  • Leveduras utilizadas na fabricação de cerveja e de pão
  • Podem ser chamados de anaeróbicos facultativos
  • Fermentação alcoólica - produz álcool
  • Produtos Finais: etanol, CO2 e 2 ATPs
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Fermentação láctica

  • Realizada por bactérias do leite que é empregada na preparação de iogurtes e queijos
  • Também ocorre em nossos músculos em situações de grande esforço físico