Resumo de Bioquímica II PDF

Preview

Summary

Resumo da parte metabólica (anabolismo, catabolismo) completo, contendo anotações de aula juntamente com partes do livro. ...

Description

Resumo de Bioquímica II. 1.

Metabolismo Celular O metabolismo celular refere-se a reações de transformações, ou reações de transferência de energia, essas transformações são das biomoléculas a qual existem de dois tipos: a de degradação, que libera energia, de ácidos nucleicos, carboidratos, lipídeos e proteínas; e a de síntese, a qual requer energia, de carboidratos e lipídeos. Reações de transformação. Libera energia Ácidos nucleicos Carboidratos Lipídeos Degradação Proteínas Transformação de biomoléculas Síntese Carboidrato Reações de transferência de energia Lipídeos Requer energia

As biomoléculas são provenientes dos alimentos, isto é, são originados do meio ambiente. E os alimentos são os nutrientes que nos dão as biomoléculas. Funções do metabolismo celular: 1. Transformar moléculas grandes (como lipídeos e carboidratos) que recebemos na forma de nutrientes proveniente dos alimentos, em moléculas menores. 2. Obtenção de energia através da absorção da energia solar na forma de energia química e assim sintetizam moléculas como a glicose (carboidratos), no caso de organismos autotrófos, e obtenção de energia proveniente da quebra de grandes moléculas, no caso de organismos heterótrofos, isto é, organismos consumidores, que se alimentam desses fototrófos para a obtenção de energia. 3. Sintetizar grandes moléculas como de carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos graxos, sintetizar moléculas especializadas que envolve desde pigmentos à moléculas sinalizadoras intracelulares. Ps: Enquanto os organismos autótrofos são capazes de usar o dióxido de carbono da atmosfera como sua única fonte de carbono a qual foram todas suas biomoléculas constituídas de carbono, os organismos heterótrofos, não podem usar o dióxido de carbono e obtém carbono a partir de seu meio ambiente na forma de moléculas orgânicas, como a glicose. Há dois tipos de reações metabólicas: O catabolismo (reação de quebra de grandes moléculas e está relacionada a liberação de energia) e o anabolismo (que é a reação de síntese de grandes moléculas à partir de moléculas menores, e requer energia). Catabolismo. É a fase de degradação do metabolismo, ocorre com liberação de energia.

Onde a glicose do carboidrato, os ácidos graxos dos lipídeos, os aminoácidos das proteínas e as Bases nitrogenadas dos ácidos nucleicos, sofrem o catabolismo, transformando em moléculas menores como: CO2, H2O, NH3, ácido úrico. Anabolismo. Síntese de grandes moléculas à partir de moléculas percursoras. Onde, através de reações anabólicas e energia, a partir da glicose ocorre a síntese de carboidratos como glicogênio e amido, a acetilcoenzima A “sintetiza” ácidos graxos, os aminoácidos “sintetizam” proteínas e os “nucleotídeos” sintetizam ácidos nucleicos (DNA E RNA).  O anabolismo e o catabolismo são processos diretamente relacionados em termos de energia. Lembrete 1: Nucleotídeos são formados por bases nitrogenadas, pentose e fosfato. Lembrete 2: Os triglicerídeos são gorduras de estoque com função energética. Energia 1.

Na bioquímica, usamos normalmente, como molécula proveniente de energia o ATP(nucleotídeos trifosfatados), adenosina trifosfato. (É um nucleotídeo). Sendo uma base nitrogenada + pentose + 3PO4-2.

-O ATP é rico em energia pois, em um ATP temos 4 cargas negativas (no ph fisiológico), causando uma instabilidade devido a força de repulsão, e isso faz com que, para vencer essa instabilidade, isto é, deixar um pouco mais estável, essa molécula precise de muita energia. -E essa energia química é incorporada na molécula de ATP, proveniente do processo de catabolismo de algumas moléculas, pois há uma energia química contida nas ligações dessas moléculas, que ao serem quebradas, são incorporadas a molécula de ATP, ou seja, a energia liberada é suficiente para que ocorra a ligação do ADP + Pi, dando o ATP. Quando o ATP doa um grupamento fosfato: ATP ⥦ ADP + PI

∆G’0= -7.3 Kcal/mol

Onde, PI é fosfato inorgânico, o ∆G’0 é a energia usada pra trabalho, e quando ela é negativa quer dizer que a energia está sendo liberada para o sistema. Quando é liberado um fosfato inorgânico, diminui a instabilidade e causa a liberação de energia, pois passa a ter agora 2 cargas negativas e portanto ocorre essa liberação de energia, e normalmente é usada nas reações anabólicas. Essa reação ocorre quando a água entra na molécula de ATP para que haja a quebra do ATP em ADP e PI dando uma reação a qual chamamos de hidrolise.

LEMBRAR: não falar quebra do ATP e sim HIDROLISE do ATP. Portanto as reações anabólicas e catabólicas estão interligadas quanto ao uso de energia. Uso do ATP: É usado em reações de anabolismo, contração muscular, transporte através de membranas, transmissão de energia. - Porém ele também é requerido em outros processos (contração muscular, transporte através da membrana, transmissão do impulso nervoso e etc) 2.

Outra forma de transferência de energia é por elétrons que são transportados por coenzimas. Onde coenzima são cofatores, são moléculas orgânicas, que em geral apresentam vitaminas na sua composição e podem ser requeridos para a atividade enzimática.

Ex: NAD+ – nicotinamida adenina dinucleotídeo. -NADP+ - nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato. -FAD – Flavina adenina dinucleotídeo. Onde a nicotinamida é um componente vitamínico da niacina e a flavida da riboflavina. NAD(P):

FAD:

Esses grupos vitamínicos são capazes de se alternar entre o estado oxidado (NAD + e FAD) e reduzido. Essa coenzima tem como função participar de reações químicas em que há a

transferência de elétrons, que são reações de oxi-redução biológicas a qual chamamos de reação de desidrogenação. Essas reações envolvem a transferência de elétrons e prótons de hidrogênio. No caso do NAD+, ele é um aceptor desses elétrons e prótons de hidrogênio. Quando ele participa das reações de desidrogenação, ela capta somente 1H+ e 2 elétrons, porém a reação envolve 2H+. O próton restante é liberado para o meio extracelular !! -E ele usa um elétron para anular a carga positiva do hidrogênio e outro elétron vai com o próton de hidrogênio que é adicionado na forma de átomo de hidrogênio. Portanto, entra coenzima oxidada e sai reduzida. - Apenas UM hidrogênio é adicionado Susbtrato (reduzido)----------- Produto (oxidado) NAD+(Oxi)---------------NADH(Red) + H Susbtrato (oxidado)----------- Produto (reduzido) NADH+ H+---------------NAD+ OBS: H+ é proveniente do meio extracelular OBS: a vitamina é grupamento reativo !! . No caso do FAD os dois elétrons e os dois hidrogênios são incorporados a molécula de FAD. NAD+ versus NADP+. -A relação NAD+/NADH é, na maior parte dos tecidos, alta, portanto a concentração de NAD+ é maior, o que nos diz que essa coenzima é importante nas reações do catabolismo. NAD+ + H+ /NADH = constante -Já a relação NADP+ / NADPH é, na maior parte dos tecidos, baixa, portanto a concentração de NADPH é maior, logo é usada no anabolismo, por doar é/H+, isto é, energia. NADP+ + H+ /NADH = constante

Vias metabólicas. O anabolismo e o catabolismo são caracterizados por sequências de reações de transformação (do substrato para o produto) chamadas de vias metabólicas, onde um substrato inicial é transformado a produto, que se torna um substrato, originando um novo produto, e essas reações são catalisadas por enzimas. E, onde, a energia química da molécula inicial vai gradualmente sendo transformada e incorporada tanto na forma de coenzima reduzidas quanto na forma de energia química do ATP, ou também perdida como calor. Ex: Glicose (6C)  Glicose-6-fosfato  X  Y ---- Piruvato (sal)/ ácido pirúvico (3C). – Via glicolítica ou glicólise. E cada reação é catalisada por uma enzima diferente. E a maioria dos metabolismos celulares geram produtos de natureza ácida.

Principais vias metabólicas: Lipídeos

Carboidratos Todos

Ácidos graxos

Proteínas

Glicose

Alguns

Aminoácidos

e glicerol (álcool) Anabolismo

Piruvato Acetil coenzima A + oxalacetato

Citrato Elétrons * Ciclo de CO2 **

* Os elétrons podem ser incorporados na forma de coenzimas reduzidas (NADH, FADH 2)e gradualmente transportados pelas cadeias transportadoras de elétrons até o aceptor final que é o O2, dando origem a água. ** O CO2, Produto da respiração aeróbica, a qual ocorre a transferência de grandes moléculas (glicose, aminoácidos e ácidos graxos), na presença de O2, liberando CO2 + H2O. O catabolismo e o anabolismo não compartilham os mesmos intermediários, ou seja, as vias metabólicas de um não são as mesmas de outro. Exemplo: a reação catabolica de transformar ácido graxo em acetil coA, é diferente da reação anabólica para transformar acetil coA em ácidos graxos. Uma vez que não há sentido para que os processos sejam concomitantes, afinal, são requeridos em diferentes momentos e são independentemente reguladas. Se uma está ativa, a outra deverá estar inativa. Características das vias metabólicas -Cada etapa da reação é catalisada por diferentes enzimas -Devem possuir em alguma etapa da via metabólica, uma reação química catalisada por enzimas passiveis de serem reguladas !!!!! A regulação é necessária, pois evita o desperdício de energia sem necessidade (equilibro entre necessidade e atividade metabólica) Regulação das vias metabólicas. Para que as vias metabólicas sejam reguladas, isto é, para que as reações de transformação sejam reguladas, é necessário que se envolva/ sejam catalisadas por enzimas regulatórias. Todas as reações possuem pelo menos uma enzima regulatória, ou seja, tem que ser passível de ser regulada. - As enzimas são reguladas por:  1- inibidores (competitivos, não competitivos ou mistos) 2- moléculas moduladoras (enzimas alostéricas – mais de uma subunidade proteica, mais de um sítio de ligação, o ativo e o de ligação para moléculas moduladoras + (ativador) ou – (inibidor), cooperatividade e cinética sigmoidal); 3- modificações covalentes (exemplo: fosforilação). * as adições de grupo fosfato são feitas pelos OH livre das cadeias laterais dos aminoácidos( Serina, Tirosina e Treonina). * Adição dos grupos fosfato na molécula causa uma mudança conformacional em sua estrutura quaternária, devido as cargas negativas presente no grupo fosfato. *Tal adição resulta na modificação(modificação pontual\local) da atividade enzimática, podendo ser ativadora ou inibidora.

OBS: em grande parte, as modificações covalentes são resultados de ação hormonal !!! - É o processamento da cadeia polipeptídica. Onde, a enzima é sintetizada em sua forma inativa, e é processada (perda de grupos- proteases) para sua forma ativa EX: angiotensina para angiotensina II - Os organismos extraem do ambiente nutrientes e energia, assim como libera energia e moléculas resultantes de seu metabolismo. Eles obedecem a segunda lei da termodinâmica a qual diz sobre a conservação de energia. -Disponibilidade dos substratos Há 3 formas de energia: 1.

Energia libre de Gibs, ∆ G : É a energia usada para trabalho, como o de sintetizar moléculas. Possuem um ∆ G' º padrão, em condições normais de temperatura e pressão. Se ele for “-“ o processo é espontâneo, exergônico e libera energia; se ele for “+” o processo é não espontâneo, endergônico e requer energia. Entalpia, ∆H: É o calor do sistema e reflete a quantidade de energia que existe nas 2. formas de ligação químicas nas diferentes biomoléculas. 3. Entropia ∆S: Energia que leva a desordem do sistema. O produto do catabolismo é sempre mais desordenado, levando a uma maior entropia. Onde, ∆G= ∆H + T∆S. Há vias com ∆G’º= - (catabolismo) e ∆G’º= + (anabolismo) mas o balanço desses dois devem ser negativos, para que haja uma organização interna. OBS: Isso é feito para garantir uma unidirecionalidade do sistema, pois uma parcela da energia da reação é liberada em forma de calor!!!  Metabolismo dos carboidratos. Recebemos pela alimentação carboidratos como: glicose, frutose, sacarose (frutose + glicose), lactose (galactose + glicose) e principalmente amido (polímero de glicose). OBS: a somatória das reações químicas, tais como: -glicólise, neoglicogênese, lipólise e etc, constituem, quando envolvidas com a molécula de gás oxigênio são chamadas de respiração aeróbia(transformação de grandes moléculas na presença de oxigênio, liberando gás carbônico e água !!!!! OBS: o oxigênio é o receptor final na cadeia transportadora de elétrons!!!! Nutrientes + O2--- CO2 +H2O + energia Ao receber os alimentos eles devem ser digeridos e absorvidos. A digestão do carboidrato começa pela boca, com a amilase salivar, a qual começa a digerir o amido, dando origem a dextrinas, que são moléculas de amido parcialmente hidrolisadas. Não há a digestão no estômago devido ph ácido demais para as enzimas conseguirem atuar. Então ela continua no duodeno com a ação da amilase intestinal, sacarase e lactase, a qual finalizam a digestão do amido e começam a dos outros sacarídeos. Tendo então a formação de monossacarídeos como a glicose, em maior quantidade, frutose e galactose.

Então, recebemos o nutriente que vai para a boca, estomago, intestino e de lá para o sangue (capilares), cai no sistema porta hepático, vai para o fígado e assim chega a diferentes tecidos, uma vez que praticamente todos os tecidos usam a glicose como fonte de energia. A glicose sanguínea entra para dentro da célula, através de transportadores de glicose (proteínas de membrana) chamados de glut, transformando-se em glicose intracelular. Glut 1 Glut é um transportador de glicose, presente na maioria dos tecidos e ele transporta glicose extracelular, do sangue, para intracelular. - Ele possui um km (lembrando que km nos diz a afinidade da enzima pelo substrato, no caso aqui é a afinidade do transportador pelo ligante, a glicose) de 5,0 mM de glicose, que lembrando, quanto menor o km maior a afinidade da E pelo S, portanto, tem alta afinidade pela glicose. - Em uma situação no intervalo de refeições a concentração de glicose no sangue é de 5 mM, portanto se o km for menor que a concentração de glicose no sangue, significa que a glicose está sendo transportada do extra para o intracelular. Logo, o glut1 está sempre transportando glicose para dentro, independente do período, sem precisar o aumento da concentração de glicose. OBS: Km próximo da concentração basal de glicose (5mM) indica que “toda” glicose está sendo transportada do meio extracelular (sangue) para o meio intracelular (células alvo). O transportador não precisa de um pico de glicemia para a entrada de glicose nos tecidos. OBS: é uma reação unidirecional(transportador IN), o transporte é somente para o meio intracelular!!!! ELE QUE CONTROLA O NÍVEL CONSTANTE DE ÁÇUCAR NO SANGUE Glut 2 É encontrada principalmente nas células do pâncreas e fígado. - Transporta glicose extracelular para intracelular, porém no fígado, também faz o processo inverso (intra para a extrabidirecional), portanto é um transportador almoço Pós predial Repouso in/out. Glicose Colunas2 - O seu km é de 15 a 20 mM, tendo baixa afinidade, portanto não estão sempre transportando/incorporando glicose para dentro da célula, apenas quando há o aumento de glicose no sangue, ou seja, no período pós predial (pós almoço) há o transporte. OBS: há necessidade da elevada concentração de glicose no sangue para que o fígado comece a capturar glicose é importante, pois, o fígado estoca em forma de glicogênio, que são muitos monômeros de glicose !!! (importante função na manutenção de glicemia) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Repouso

- No pâncreas a glicose recebida vai ser um indutor da síntese do hormônio insulina. Glicose células beta do pâncreas-metabolismo da glicose induz a liberação de insulina OBS: Portanto, ele só transporta glicose para dentro das células quando a um pico de glicose no sangue, que como consequência, ocorre a liberação de insulina!!

O período do aumento à queda da glicose demora de 2 a 3 horas, e 30 minutos pra chegar no seu ponto máximo. A cada consumo de glicose a um novo pico, e assim, um novo pico de insulina. No fígado, o aumento da concentração de glicose induz o armazenamento de glicose em glicogênio. -Ele também é importante para o transporte de glicose da célula epitelial intestinal para o sangue. O glut2 nesse caso é um transporte facilitado, por é maior a concentração de dentro da célula do que no sangue. Entra o potássio para sair o sódio que entrou com a glicose. OBS: por isso a composição do soro médico é composta de glicose e NaCl. Sem o Na+, a glicose não é absorvida pelas células epiteliais intestinais Glut 4 Presente no tecido muscular e adiposo. Transporta(unidirecional) glicose extracelular para intracelular. É uma transportador “ativado” pela insulina - Possui um km de 5mM, próximo ao da glicose no sangue, porém, como é “dependente “ de insulina, o transporte ocorre somente com elevada concentração de glicose sanguínea. Ele é “ativado” pela insulina, ou seja, a insulina aumenta o número de transportadores na membrana desse tecido, portanto, aumenta a captação de glicose. OBS: geralmente os transportadores estão estocados na forma de vesículas no interior das células. Na presença de insulina, é aumentado o número de transportadores de membrana disponíveis para a captação de glicose para o interior das células !! - No período pós predial há um aumento de glicose sanguínea, aumentando a secreção de insulina pelo pâncreas, aumentando o glut 4 nesses tecidos, aumentando a captação de glicose. Entre refeições o processo é o inverso. Na diabetes o indivíduo capta menos glicose, aumentando a glicose sanguínea, e começa a emagrecer. OBS: apenas a musculatura esquelética estoca glicose em forma de glicogênio, porém não tem a capacidade de transformar o glicogênio em glicose, e transporta-lo para o sangue.

Glut 5Transportador de frutose, e está presente em todos os tecidos. Não tem a capacidade de induzir a liberação de insulina pelo pâncreas !!!!! Curiosidade: ??? O que acontece se não for possível a captação de glicose do sangue ??? - As células vão utilizar os ácidos graxos armazenados nos triacilglicerois como seu principal combustível - No fígado, a acetil-CoA derivada da degradação desses ácidos graxos é convertida a “corpos cetônicos”, que são exportados e levados a outros tecidos a serem utilizados como combustível *!!!Porém, esses corpos cetônicos são muito críticos para o cérebro, os ácidos graxos não conseguem atravessar a barreira hemato-encefálica e, por isso não servem de combustível para os neurônios!!!!

Metabolismo da glicose intracelular. A glicose quando entra dentro da célula precisa ser metabolizada, sofrendo uma reação de fosforilação intracelular. A molécula de glicose é fosforilada no carbono 6. Acontece então a transferência de um grupo fosfato da molécula de ATP para a glicose, resultando em ADP e glicose-6-fosfato. Essa reação é catalisada pela enzima hexoquinase.

Enzimas quinases: São enzimas que catalisam a reação de transferência de grupamento fosfato envolvendo a molécula de ATP. Sendo de três tipos: Substrato -----QUINASE- Produto-fosfato ATP ADP Substrato ------QUINASE-Produto

Onde nesse caso, a reação libera uma energia livre

ADP + Pi ---- QUINASE ATP suficiente para fosforilar uma molécula de ATP, e a quinase atua tanto na reação como na fosforilação, transferindo energia. Substrato-fosfato ----QUINASE- Produto. Onde o fosfato do substrato, as custas da quinase, ADP + Pi(vinda do substrato)  ATP

é transferido para o ADP.

Onde: Glicose  glicose intracelular  glicose-6-fosfato ---- --  via glicolítica ou glicólise. OBS: se o grupo for liberado como fosfato inorgânico (sem a incorporação covalente), a enzima que catalisa o processo é uma fosfatase (remoção de um grupamento fosfato) O metabolismo da glicose dentro da célula para transformá-la em glicose-6-P é muito rápido, e uma vez que ela é fosforilada, adquirindo 2 cargas negativas, ela não sai mais. E isso é importante para a manutenção de glicose dentro da célula. !!!No fígado há duas enzimas que catalisam essa reação, a hexoquinase (HQ) e a glicoquinase (ou hexoquinase IV – GQ). Elas são diferentes em: O km del...