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Dra. Kátia R. P. de Araújo Sgrillo
Sgrillo.ita@ftc.br
Processo pelo qual os
organismos vivos adquirem
e usam energia livre para
realizar suas funções. É
tradicionalmente dividido em:
ou degradação é o processo no qual os
nutrientes e os constituintes celulares são
degradados para o aproveitamento de seus
componentes e/ou para geração de energia.
CATABOLISMO
Ou biossíntese é o processo no qual as
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ADP + HPO 2-
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biossíntese
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O ATP e o NADPH produzidos
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complexos servem de fonte de
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NADP+
ATP
NADPH
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As necessidades nutricionais de um organismo refletem as fontes
de energia livre metabólica de que ele dispõe.
autotróficos (do grego- autos, proprio +
trophos, alimentador)
Sintetizam todos seus constituintes
celulares a partir de moléculas
simples - H2O, CO2, NH3 e H2S
2NH3 + 4O2 2HNO3 + 2H2O
H2S + 2 O2 H2SO4
4FeCO3 + O2 + 6H2O 4 Fe(OH)3 + 4 CO2
quimiolitotrofosfotoautotróficos
(do grego- litos, pedra )
- Oxidação de compostos inorgânicos
(NH3, H2S ou Fe2
+)
Obtêm sua energia
livre por meio da
fotossíntese
(CO2 + luz = (CH2O)n)
heterotróficos (do grego- hetero, outro)
Obtêm energia livre por meio da
oxidação de compostos orgânicos -
(carboidratos, lipídeos e proteínas)
Dependemos dos organismos
autotróficos para obter tais
substâncias
Segundo o agente oxidante utilizado para a degradação dos nutrientes
(incluem os animais), devem usar O2
Podem crescer tanto na presença
como na ausência de O2
(exemplo: E. coli)
Utilizam agentes oxidantes como sulfato ou
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São intoxicados na presença de O2.
Consistem em uma série de reações enzimáticas
relacionadas que produzem produtos específicos.
Os intermediários
Os produtos
Existem mais de
2000 reações
metabólicas
conhecidas, cada
uma catalisada por
uma enzima
diferente
Uma característica do
metabolismo degradativo é que
as vias metabólicas do
catabolismo de um grande
número de substâncias
diferentes (carboidratos,
lipídeos e proteínas) convergem
para uns poucos intermediários
são denominadosOs reagentes
Proteínas Carboidratos Lipídeos
Glicose Ác. graxos e Glicerol
Acetil-CoA
Glicólise
Piruvato
NAD+
ADP ATP
NADH
Aminoácidos
CO2
Ciclo do
ác. cítrico
CO2
Fosforilação oxidativa
NADH
FADH2
NAD+
FAD
NAD+
NADH
FADH2
NH3
FAD
ATP ADP
H2O O2
Os metabólitos complexos, como os
carboidratos, as proteínas e os lipídeos,
são inicialmente degradados até suas
unidades monoméricas, em especial
glicose, aminoácidos, ácidos graxos e
glicerol e depois ao intermediário comum
e todos a acetil-CoA. O grupo acetil é
oxidado a CO2 por meio do ciclo do ácido
cítrico com concomitante redução de NAD+
e FAD. A reoxidação do NADH e do
FADH2 pelo O2 durante a fosforilaçãofosforilação
oxidativaoxidativa produz H2O e ATP.
Organela Função
Ciclo do ác. cítrico, fosforilação oxidativa, oxidação dos ác. graxos,
degradação dos aminoácidos
mitocôndria
Glicólise, via da pentose-fosfato, biossíntese dos ác. graxos,
muitas das reações da gliconeogênese
citosol
lisossomos Digestão enzimática de componentes celulares e material ingerido
núcleo Replicação e transcrição do DNA, processamento do RNA
aparelho de Golgi Processamento pós-traducional de proteínas de membrana e proteínas
secretoras, formação de membrana plasmática e vesículas secretórias
retículo endoplasmático rugoso Síntese de proteínas ligadas à membrana e proteínas secretoras
retículo endoplasmático liso Biossíntese de lipídeos e de esteróides
Peroxissomos
(glioxissomos nas plantas)
Reações de oxidação, catalisadas por aminoácido-oxidases
e catalase; reações do ciclo de glicoxilato nas plantas
Alguns processos
metabólicos nos procariotes,
que não possuem organelas,
podem estar localizados em
áreas específicas do citosol
Nas células
eucarióticas, a síntese
de metabólitos em
compartimentos
específicos envolvidos
por membranas requer
mecanismos para
transportar essas
substâncias entre os
compartimentos.
São componentes essenciais
de vários processos
metabólicos.
Ex.: é necessária a participação de uma proteína de transporte
para levar o ATP produzido na mitocôndria para o citosol.
O entendimento do fluxo de
metabolismo através de uma via
metabólica requer que se conheça
quais são as reações que ocorrem
próximas ao equilíbrio e afastadas do
equilíbrio. Muitas enzimas de uma
via metabólica operam próximas ao
equilíbrio e conseqüentemente, a
velocidade em determinada direção
varia conforme a concentração dos
substratos. Certas enzimas,
entretanto, que operam longe do
equilíbrio, estão estrategicamente
localizadas nas vias metabólicas
(velocidade de escoamento)
Este fato acarreta conseqüências muito importantes:
1. As vias metabólicas são irreversíveis
Uma reação altamente
exergônica (com G<<0) é
irreversível, isto é, ocorre até o
final. Quando essa reação for
parte de uma via de muitas
etapas, ela conferirá
direcionabilidade à via, ou seja,
fará com que toda a via seja
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2. Cada via metabólica possui uma etapa inicial
limitante
Embora muitas reações de
uma via metabólica
funcionem próximas ao
equilíbrio, há geralmente
uma irreversível
(exergônica) logo no início
da via que “determina” que
seus produtos sigam
adiante.
3. As vias catabólicas e anabólicas são
distintas
Se um metabólito for convertido em
outro metabólito por um processo
exergônico, deverá haver um
suprimento de energia livre para
converter o segundo metabólito
novamente no primeiro. Esse
processo, energeticamente
considerado “ladeira acima”, requer
uma via diferente para pelo menos,
algumas etapas da reação.
São compostos principalmente de 3 tipos de
substâncias orgânicas (macronutrientes):
macronutrientesmacronutrientes unidades constituintesunidades constituintes
No processo digestivo os macronutrientes são
degradados até suas unidades constituintes.
É obrigatória a ingestão dos três tipos de compostos?
Ou algum deles pode ser sintetizado pelo nosso
organismo a partir de um dos outros compostos?
Se for este o caso qual destes compostos e
imprescindível na nossa dieta?
As reações
irreversíveis estão
em vermelho
1. A maioria das reações é reversível, mas algumas
(Piruvato Acetil-CoA; Oxaloacetato + Acetil-
CoA Citrato; -cetoglutarato Succinato;
Ile, Leu, Lys, Phe Acetil-CoA) são irreversíveis.
2. A degradação de carboidratos, lipídeos e proteínas
converge para um único composto comum, a
acetil-CoA.
Com base nestas observações, poderemos construir o quadro a
seguir com as etapas percorridas para cada conversão possível….
E responder as perguntas…
a) Proteína Glicose
b) Proteína Ac. Graxo
sim
não
não
não
c) Glicose Ac. Graxo
d) Glicose Proteína
e) Ac. Graxo Glicose
f) Ac. Graxo Proteína
sim
sim
Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Glicose
Asp Oxaloacetato Piruvato Glicose
e
Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Acetil-
CoA Ac. graxo
e
Ile, Leu, Lys, Phe Acetil-CoA Ac.
graxo
Glicose Piruvato Acetil-CoA Ac.
graxo
CConversõesonversões PPossívelossível EEtapastapas
MMacronutrientesacronutrientes Pode originar
Aminoacidos, Carboidratos e
Ácidos graxos
Ácidos graxos
----
É fundamental a ingestão de
proteínas em nossa dieta,
pois dela pela ser derivada os
outros dois nutrientes.
Vale ressaltar que em
nosso organismo existe a
reserva de carboidratos e
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  • 1. Dra. Kátia R. P. de Araújo Sgrillo Sgrillo.ita@ftc.br
  • 2. Processo pelo qual os organismos vivos adquirem e usam energia livre para realizar suas funções. É tradicionalmente dividido em: ou degradação é o processo no qual os nutrientes e os constituintes celulares são degradados para o aproveitamento de seus componentes e/ou para geração de energia. CATABOLISMO Ou biossíntese é o processo no qual as biomoléculas são sintetizadas a partir de compostos simples. ANABOLISMO
  • 3. ADP + HPO 2- 4 biossíntese degradação O ATP e o NADPH produzidos pela degradação de metabólitos complexos servem de fonte de energia para outras reações Metabolismos complexos NADP+ ATP NADPH Compostos simples
  • 4. As necessidades nutricionais de um organismo refletem as fontes de energia livre metabólica de que ele dispõe. autotróficos (do grego- autos, proprio + trophos, alimentador) Sintetizam todos seus constituintes celulares a partir de moléculas simples - H2O, CO2, NH3 e H2S 2NH3 + 4O2 2HNO3 + 2H2O H2S + 2 O2 H2SO4 4FeCO3 + O2 + 6H2O 4 Fe(OH)3 + 4 CO2 quimiolitotrofosfotoautotróficos (do grego- litos, pedra ) - Oxidação de compostos inorgânicos (NH3, H2S ou Fe2 +) Obtêm sua energia livre por meio da fotossíntese (CO2 + luz = (CH2O)n)
  • 5. heterotróficos (do grego- hetero, outro) Obtêm energia livre por meio da oxidação de compostos orgânicos - (carboidratos, lipídeos e proteínas) Dependemos dos organismos autotróficos para obter tais substâncias
  • 6. Segundo o agente oxidante utilizado para a degradação dos nutrientes (incluem os animais), devem usar O2 Podem crescer tanto na presença como na ausência de O2 (exemplo: E. coli) Utilizam agentes oxidantes como sulfato ou nitrato São intoxicados na presença de O2.
  • 7. Consistem em uma série de reações enzimáticas relacionadas que produzem produtos específicos. Os intermediários Os produtos Existem mais de 2000 reações metabólicas conhecidas, cada uma catalisada por uma enzima diferente Uma característica do metabolismo degradativo é que as vias metabólicas do catabolismo de um grande número de substâncias diferentes (carboidratos, lipídeos e proteínas) convergem para uns poucos intermediários são denominadosOs reagentes
  • 8. Proteínas Carboidratos Lipídeos Glicose Ác. graxos e Glicerol Acetil-CoA Glicólise Piruvato NAD+ ADP ATP NADH Aminoácidos CO2 Ciclo do ác. cítrico CO2 Fosforilação oxidativa NADH FADH2 NAD+ FAD NAD+ NADH FADH2 NH3 FAD ATP ADP H2O O2
  • 9. Os metabólitos complexos, como os carboidratos, as proteínas e os lipídeos, são inicialmente degradados até suas unidades monoméricas, em especial glicose, aminoácidos, ácidos graxos e glicerol e depois ao intermediário comum e todos a acetil-CoA. O grupo acetil é oxidado a CO2 por meio do ciclo do ácido cítrico com concomitante redução de NAD+ e FAD. A reoxidação do NADH e do FADH2 pelo O2 durante a fosforilaçãofosforilação oxidativaoxidativa produz H2O e ATP.
  • 10. Organela Função Ciclo do ác. cítrico, fosforilação oxidativa, oxidação dos ác. graxos, degradação dos aminoácidos mitocôndria Glicólise, via da pentose-fosfato, biossíntese dos ác. graxos, muitas das reações da gliconeogênese citosol lisossomos Digestão enzimática de componentes celulares e material ingerido núcleo Replicação e transcrição do DNA, processamento do RNA aparelho de Golgi Processamento pós-traducional de proteínas de membrana e proteínas secretoras, formação de membrana plasmática e vesículas secretórias retículo endoplasmático rugoso Síntese de proteínas ligadas à membrana e proteínas secretoras retículo endoplasmático liso Biossíntese de lipídeos e de esteróides Peroxissomos (glioxissomos nas plantas) Reações de oxidação, catalisadas por aminoácido-oxidases e catalase; reações do ciclo de glicoxilato nas plantas
  • 11. Alguns processos metabólicos nos procariotes, que não possuem organelas, podem estar localizados em áreas específicas do citosol Nas células eucarióticas, a síntese de metabólitos em compartimentos específicos envolvidos por membranas requer mecanismos para transportar essas substâncias entre os compartimentos. São componentes essenciais de vários processos metabólicos. Ex.: é necessária a participação de uma proteína de transporte para levar o ATP produzido na mitocôndria para o citosol.
  • 12. O entendimento do fluxo de metabolismo através de uma via metabólica requer que se conheça quais são as reações que ocorrem próximas ao equilíbrio e afastadas do equilíbrio. Muitas enzimas de uma via metabólica operam próximas ao equilíbrio e conseqüentemente, a velocidade em determinada direção varia conforme a concentração dos substratos. Certas enzimas, entretanto, que operam longe do equilíbrio, estão estrategicamente localizadas nas vias metabólicas (velocidade de escoamento)
  • 13. Este fato acarreta conseqüências muito importantes: 1. As vias metabólicas são irreversíveis Uma reação altamente exergônica (com G<<0) é irreversível, isto é, ocorre até o final. Quando essa reação for parte de uma via de muitas etapas, ela conferirá direcionabilidade à via, ou seja, fará com que toda a via seja irreversível.
  • 14. 2. Cada via metabólica possui uma etapa inicial limitante Embora muitas reações de uma via metabólica funcionem próximas ao equilíbrio, há geralmente uma irreversível (exergônica) logo no início da via que “determina” que seus produtos sigam adiante.
  • 15. 3. As vias catabólicas e anabólicas são distintas Se um metabólito for convertido em outro metabólito por um processo exergônico, deverá haver um suprimento de energia livre para converter o segundo metabólito novamente no primeiro. Esse processo, energeticamente considerado “ladeira acima”, requer uma via diferente para pelo menos, algumas etapas da reação.
  • 16. São compostos principalmente de 3 tipos de substâncias orgânicas (macronutrientes): macronutrientesmacronutrientes unidades constituintesunidades constituintes
  • 17. No processo digestivo os macronutrientes são degradados até suas unidades constituintes. É obrigatória a ingestão dos três tipos de compostos? Ou algum deles pode ser sintetizado pelo nosso organismo a partir de um dos outros compostos? Se for este o caso qual destes compostos e imprescindível na nossa dieta?
  • 19. 1. A maioria das reações é reversível, mas algumas (Piruvato Acetil-CoA; Oxaloacetato + Acetil- CoA Citrato; -cetoglutarato Succinato; Ile, Leu, Lys, Phe Acetil-CoA) são irreversíveis. 2. A degradação de carboidratos, lipídeos e proteínas converge para um único composto comum, a acetil-CoA. Com base nestas observações, poderemos construir o quadro a seguir com as etapas percorridas para cada conversão possível…. E responder as perguntas…
  • 20. a) Proteína Glicose b) Proteína Ac. Graxo sim não não não c) Glicose Ac. Graxo d) Glicose Proteína e) Ac. Graxo Glicose f) Ac. Graxo Proteína sim sim Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Glicose Asp Oxaloacetato Piruvato Glicose e Ala, Cys, Ser, Gly Piruvato Acetil- CoA Ac. graxo e Ile, Leu, Lys, Phe Acetil-CoA Ac. graxo Glicose Piruvato Acetil-CoA Ac. graxo CConversõesonversões PPossívelossível EEtapastapas
  • 21. MMacronutrientesacronutrientes Pode originar Aminoacidos, Carboidratos e Ácidos graxos Ácidos graxos ----
  • 22. É fundamental a ingestão de proteínas em nossa dieta, pois dela pela ser derivada os outros dois nutrientes. Vale ressaltar que em nosso organismo existe a reserva de carboidratos e lipídeos mas não existe reserva de proteínas.