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Centro Universitário Planalto do Distrito Federal
Curso: Nutrição
Disciplina: Bioquímica Metabólica
Introdução a Bioquímica
Metabólica
2° / 2014
Prof.a: Flávia F. Mulinari
flavia.mulinari@gmail.com
O que é Bioquímica?
Prof.a: Flávia F. Mulinari
“A bioquímica estuda as estruturas moleculares, os mecanismos
e os processos químicos responsáveis pela vida.”
O que é
vida?
O que é um
ser vivo?
Como é
formado?
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Célula
Prof.a: Flávia F. Mulinari
 É a unidade básica de vida;
 Complexos de moléculas agrupados por funções;
 Possuem arquitetura específica;
 Realizam metabolismo: replicação do DNA, síntese proteica e
metabolismo energético;
 Podem ser Procarióticas ou Eucarióticas.
Por que estudar Bioquímica?
Prof.a: Flávia F. Mulinari
Quais são as estruturas
químicas dos componentes
dos organismos vivos?
Que transformações químicas
acompanham a reprodução, o
envelhecimento e a morte celular?
Como um organismo armazena e
transmite a informação
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crescimento?
Como os organismos
extraem energia do seu
ambiente para
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Como as reações químicas
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Como as interações levam à existência
de estruturas macromoleculares
organizadas: células, tecidos e etc?
Como estudar Bioquímica?
Prof.a: Flávia F. Mulinari
Reações Bioquímicas e Rotas Metabólicas que
ocorrem nos organismos para manutenção da vida
Química estrutural dos componentes da matéria
viva e sua relação com as funções biológicas
Processos e Substâncias que armazenam e
transmitem informação biológica
Estrutura e Organização da célula
Prof.a: Flávia F. Mulinari
Lógica Molecular da Vida
Prof.a: Flávia F. Mulinari
A estrutura de uma macromolécula determina
sua função biológica específica
Todos os organismos vivos montam suas
macro- moléculas a partir dos mesmos tipos
de subunidades
Cada gênero e espécie é definida pelo seu
conjunto distinto de macromoléculas
Biomoléculas
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 A química dos organismos está organizada em volta do elemento
Carbono (compões as biomoléculas);
 As biomoléculas são compostos de carbono que têm como elemento
básico: Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P), Enxofre
(S), Cálcio (Ca), Sódio (Na), Cloro (Cl), entre outros.
Água
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Diferença de eletronegatividade
Ponte de Hidrogênio
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Pontes de Hidrogênio entre moléculas de água
Ponte de Hidrogênio
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Água
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Grupos
Polares
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Glicose
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Aminoácidos
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Estrutura comum a todos os 20 aminoácidos comuns (exceto a prolina)
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Região
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 São catalisadores biológicos que aceleram as reações químicas
 Aumentam a velocidade das reações sem afetar o equilíbrio
químico;
 Quase a totalidade de reações bioquímicas são realizadas por
enzimas,principalmente o metabolismo energético;
 Permitem maior especificidade das reações (quantidade mínima
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 A maioria são proteínas.
Catálise Enzimática
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Catálise Enzimática
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Enzima Livre
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Carboidratos
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 São as biomoléculas mais abundantes;
 Presentes na parede celular de células vegetais e bactérias;
 Estão presentes em alimentos ricos em energia:
 Cereais: arroz, aveia, trigo;
 Raízes e tubérculos: cenoura, beterraba, mandioca, batata;
 Frutas: banana, manga, maçã;
 Mel e cana de açúcar.
Carboidratos
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Funções: Fornecer energia para células, reserva energética,
reconhecimento celular, estrutural, proteção, coesão entre as células;
Monossacarídeos
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Glicose Frutose
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 Formados por duas moléculas de um açúcar simples;
Sacarose
Lactose
Polissacarídeos
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 GLICOGÊNIO: presente em maior quantidade no músculo
esqueléticos e fígado.
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O
HO
OH
OHH
OH
O
HO
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OHH
OH
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Lipídios
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 Insolúveis em água;
 Funções: armazenamento de energia (gorduras e óleos); estrutural
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 Possuem três classe funcionais:
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 Vitaminas: São compostos orgânicos não relacionados quimicamente,
que “não podem” ser sintetizados pelo organismo humano e, portanto,
devem ser supridos pela dieta.
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Metabolismo
O que é Metabolismo?
Prof.a: Flávia F. Mulinari
 Atividade celular altamente coordenada, no qual sistemas
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 Obtenção de energia química (nutrientes ou solar);
 Converter nutrientes em moléculas específicas;
 Polimerizar precursores em macromoléculas;
 Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com a
necessidade celular.
Energia
Como a energia é obtida?
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Seres autotrófitos: São capazes de utilizar como única fonte de carbono o CO2 da
atmosfera, a partir do qual eles formam todas as suas biomoléculas.
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Metabolismo
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 Metabolismo: é o
processo global pelo qual
os sistemas vivos adquirem
e utilizam a energia livre de
que necessitam para
realizarem sua funções.
 Reações Químicas
catalisadas por enzimas;
 Formam as vias
metabólicas.
Vias metabólicas
Metabolismo
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Divisão do Metabolismo
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Anabolismo: reações de síntese de moléculas orgânicas
complexas a partir de moléculas orgânicas mais simples
com consequente consumo de energia.
Catabolismo: reações de degradação de moléculas
orgânicas complexas em moléculas menores com
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Anabolismo e Catabolismo
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Vias metabólicas
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 São irreversíveis;
 As vias catabólicas devem ser diferentes das vias anabólicas;
 Cada via metabólica apresenta um primeiro passo que compromete
o metabólito com a via;
 Todas as vias metabólicas são reguladas;
 Ocorre em locais específicos da célula (eucariotos).
Energia
Energia Metabólica
Prof.a: Flávia F. Mulinari
 A energia liberada ou consumida no metabolismo celular, é
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Energia Metabólica
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 As vias metabólicas ocorrem por meio de reações de oxi-redução;
 São reações que envolvem fluxo de elétrons.
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Mas como o ATP e os transportadores
de elétrons realizam reações de
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Prof.a: Flávia F. Mulinari
 É uma moeda de troca energética nas células;
 Organismos fototrópicos transformam energia luminosa em energia
química sob forma de ATP;
 Heterotróficos transformam alimentos em ATP;
 O transporte de energia ocorre através do ciclo de ATP.
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Prof.a: Flávia F. Mulinari
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  • 1. Centro Universitário Planalto do Distrito Federal Curso: Nutrição Disciplina: Bioquímica Metabólica Introdução a Bioquímica Metabólica 2° / 2014 Prof.a: Flávia F. Mulinari flavia.mulinari@gmail.com
  • 2. O que é Bioquímica? Prof.a: Flávia F. Mulinari “A bioquímica estuda as estruturas moleculares, os mecanismos e os processos químicos responsáveis pela vida.” O que é vida? O que é um ser vivo? Como é formado? ?
  • 3. Célula Prof.a: Flávia F. Mulinari  É a unidade básica de vida;  Complexos de moléculas agrupados por funções;  Possuem arquitetura específica;  Realizam metabolismo: replicação do DNA, síntese proteica e metabolismo energético;  Podem ser Procarióticas ou Eucarióticas.
  • 4. Por que estudar Bioquímica? Prof.a: Flávia F. Mulinari Quais são as estruturas químicas dos componentes dos organismos vivos? Que transformações químicas acompanham a reprodução, o envelhecimento e a morte celular? Como um organismo armazena e transmite a informação necessária para o seu crescimento? Como os organismos extraem energia do seu ambiente para permanecerem vivos? Como as reações químicas são controladas dentro das células vivas? Como as interações levam à existência de estruturas macromoleculares organizadas: células, tecidos e etc?
  • 5. Como estudar Bioquímica? Prof.a: Flávia F. Mulinari Reações Bioquímicas e Rotas Metabólicas que ocorrem nos organismos para manutenção da vida Química estrutural dos componentes da matéria viva e sua relação com as funções biológicas Processos e Substâncias que armazenam e transmitem informação biológica
  • 6. Estrutura e Organização da célula Prof.a: Flávia F. Mulinari
  • 7. Lógica Molecular da Vida Prof.a: Flávia F. Mulinari A estrutura de uma macromolécula determina sua função biológica específica Todos os organismos vivos montam suas macro- moléculas a partir dos mesmos tipos de subunidades Cada gênero e espécie é definida pelo seu conjunto distinto de macromoléculas
  • 8. Biomoléculas Prof.a: Flávia F. Mulinari  A química dos organismos está organizada em volta do elemento Carbono (compões as biomoléculas);  As biomoléculas são compostos de carbono que têm como elemento básico: Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P), Enxofre (S), Cálcio (Ca), Sódio (Na), Cloro (Cl), entre outros.
  • 9. Água Prof.a: Flávia F. Mulinari Diferença de eletronegatividade
  • 10. Ponte de Hidrogênio Prof.a: Flávia F. Mulinari Pontes de Hidrogênio entre moléculas de água
  • 11. Ponte de Hidrogênio Prof.a: Flávia F. Mulinari Pontes de Hidrogênio entre biomoléculas F O N Cl Br I S C P H Eletronegatividade
  • 12. Água Prof.a: Flávia F. Mulinari É um solvente polar Grupos Polares Grupos Apolares Compostos Hidrofílicos Glicose Aspartato Compostos Hidrofóbicos Compostos Anfipáticos Fenilalanina
  • 13. Aminoácidos Prof.a: Flávia F. Mulinari Estrutura comum a todos os 20 aminoácidos comuns (exceto a prolina) Ácido Carboxílico Amina Grupo R Variável Classificação dos aminoácidos
  • 14. Proteínas Prof.a: Flávia F. Mulinari Região aminoterminal Região carboxiterminall Cadeia Lateral Dipeptideo, tripeptideo etc.... polipeptideo
  • 15. Enzimas Prof.a: Flávia F. Mulinari  São catalisadores biológicos que aceleram as reações químicas  Aumentam a velocidade das reações sem afetar o equilíbrio químico;  Quase a totalidade de reações bioquímicas são realizadas por enzimas,principalmente o metabolismo energético;  Permitem maior especificidade das reações (quantidade mínima de substrato);  A maioria são proteínas.
  • 16. Catálise Enzimática Prof.a: Flávia F. Mulinari Michaelis Menten
  • 17. Catálise Enzimática Prof.a: Flávia F. Mulinari Enzima Livre Substrato Complexo ES Estado de Transição Produto Enzima Livre Substrato sofre deformação
  • 18. Carboidratos Prof.a: Flávia F. Mulinari  São as biomoléculas mais abundantes;  Presentes na parede celular de células vegetais e bactérias;  Estão presentes em alimentos ricos em energia:  Cereais: arroz, aveia, trigo;  Raízes e tubérculos: cenoura, beterraba, mandioca, batata;  Frutas: banana, manga, maçã;  Mel e cana de açúcar.
  • 19. Carboidratos Prof.a: Flávia F. Mulinari Funções: Fornecer energia para células, reserva energética, reconhecimento celular, estrutural, proteção, coesão entre as células;
  • 20. Monossacarídeos Prof.a: Flávia F. Mulinari Glicose Frutose Hexoses
  • 21. Dissacarídeos Prof.a: Flávia F. Mulinari  Formados por duas moléculas de um açúcar simples; Sacarose Lactose
  • 22. Polissacarídeos Prof.a: Flávia F. Mulinari  GLICOGÊNIO: presente em maior quantidade no músculo esqueléticos e fígado. Reserva energética em célula animal O HO OH OHH OH O HO O OHH OH O OH HO HO O H OH O OH HO H OH O OH O HO O H OH O OH HO OH H O
  • 23. Lipídios Prof.a: Flávia F. Mulinari  Insolúveis em água;  Funções: armazenamento de energia (gorduras e óleos); estrutural (constituintes de membrana); co-fatores enzimáticos; transporte de elétrons; sinalização e hormonal;  Possuem três classe funcionais:  Lipídeos de armazenamento;  Lipídeos estruturais;  Lipídeos sinalizadores, cofatores e pigmentos.
  • 24. Lipídios de Armazenamento Prof.a: Flávia F. Mulinari  Formados por ácidos graxos;  Ácidos carboxílicos com cadeias de hidrocarbonetos (4 a 36 C);  Podem conter insaturações ou não; Quanto mais longos e menos ligações duplas, maior a insolubilidade em água.
  • 25. Vitaminas e Sais Minerais Prof.a: Flávia F. Mulinari  Vitaminas: São compostos orgânicos não relacionados quimicamente, que “não podem” ser sintetizados pelo organismo humano e, portanto, devem ser supridos pela dieta.  Sais Minerais: São componentes essenciais para o funcionamento de biomoléculas, como as enzimas (co-fatores).
  • 26. Organismos Vivos Prof.a: Flávia F. Mulinari Célula: Menor unidade de matéria viva Capacidade de multiplicação Auto-manutenção Transformar matéria/energia Metabolismo
  • 27. O que é Metabolismo? Prof.a: Flávia F. Mulinari  Atividade celular altamente coordenada, no qual sistemas multienzimáticos atuam conjuntamente visando 4 funções:  Obtenção de energia química (nutrientes ou solar);  Converter nutrientes em moléculas específicas;  Polimerizar precursores em macromoléculas;  Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com a necessidade celular. Energia
  • 28. Como a energia é obtida? Prof.a: Flávia F. Mulinari Energia Solar Fotossíntese - Célula Vegetal Seres autotrófitos: São capazes de utilizar como única fonte de carbono o CO2 da atmosfera, a partir do qual eles formam todas as suas biomoléculas. Bactérias fotossintetizantes Plantas
  • 29. Como a energia é obtida? Prof.a: Flávia F. Mulinari Célula Animal Seres heterotrófitos: Não conseguem utilizar o CO2 atmosférico, precisando obter o carbono do ambiente, na forma de moléculas orgânicas complexas (glicose) Energia de Nutrientes Metabolismo Energético Animais
  • 30. Metabolismo Prof.a: Flávia F. Mulinari  Metabolismo: é o processo global pelo qual os sistemas vivos adquirem e utilizam a energia livre de que necessitam para realizarem sua funções.  Reações Químicas catalisadas por enzimas;  Formam as vias metabólicas. Vias metabólicas
  • 32. Divisão do Metabolismo Prof.a: Flávia F. Mulinari Anabolismo: reações de síntese de moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas orgânicas mais simples com consequente consumo de energia. Catabolismo: reações de degradação de moléculas orgânicas complexas em moléculas menores com consequente liberação de energia. Equilíbrio Dinâmico
  • 33. Anabolismo e Catabolismo Prof.a: Flávia F. Mulinari
  • 34. Vias metabólicas Prof.a: Flávia F. Mulinari  São irreversíveis;  As vias catabólicas devem ser diferentes das vias anabólicas;  Cada via metabólica apresenta um primeiro passo que compromete o metabólito com a via;  Todas as vias metabólicas são reguladas;  Ocorre em locais específicos da célula (eucariotos). Energia
  • 35. Energia Metabólica Prof.a: Flávia F. Mulinari  A energia liberada ou consumida no metabolismo celular, é conservada na forma de ATP e transportadores de elétrons (NADH, NDPH, FADH2.
  • 36. Energia Metabólica Prof.a: Flávia F. Mulinari  As vias metabólicas ocorrem por meio de reações de oxi-redução;  São reações que envolvem fluxo de elétrons. Oxidação: remoção de elétrons Redução: adição de elétrons
  • 37. Mas.... ????? Prof.a: Flávia F. Mulinari Mas como o ATP e os transportadores de elétrons realizam reações de oxidação e redução?
  • 38. ATP Prof.a: Flávia F. Mulinari  É uma moeda de troca energética nas células;  Organismos fototrópicos transformam energia luminosa em energia química sob forma de ATP;  Heterotróficos transformam alimentos em ATP;  O transporte de energia ocorre através do ciclo de ATP.
  • 39. Ciclo do ATP Prof.a: Flávia F. Mulinari
  • 40. NADH e FADH2 Prof.a: Flávia F. Mulinari  São coenzimas celulares;  Realizam transporte de elétrons.
  • 41. Como os elétrons podem ser transferidos? Prof.a: Flávia F. Mulinari