Baixe Célula e metabolismo e outras Notas de estudo em PDF para Bioquímica, somente na Docsity! Célula e metabolismo  A célula é a unidade base de todos os seres vivos.  Existem diferentes tipos de células, com diversos níveis de organização - eucarióticas e procarióticas; de entre as eucarióticas podemos distinguir entre células animais e células vegetais.  As células podem apresentar especializações funcionais, mas em todas elas ocorrem processos metabólicos (obtenção e consumo de energia) e transcrição da informação que permite executar essas funções. Célula e metabolismo (cont.) Peptidoglycan + Teichoic acid polymers Periplasmie space GRAM + Peptidoglycan Lipopolys- saccharide + PROCARYOTIC CELL GRAM — EUCARYOTIC CELL ANIMAL CELL PLANT CELL dl Que E ago sm + == mpi a Et Lipoproteins Bioenergética – conceitos de termodinâmica  Energia livre de Gibbs (G) O estudo da variação deste parâmetro no decorrer de um processo químico permite-nos avaliar a forma como decorre esse processo. A variação desta grandeza é dada por: ΔG = ΔH - T ΔS ΔG – variação da energia livre ΔH – Variação da entalpia/calor da reacção T – Temperatura a que decorre o processo ΔS – Variação da entropia da reacção Bioenergética – conceitos de termodinâmica (cont.)  A partir do valor de ΔG de uma dada reacção podemos prever o que ocorrerá num determinado processo químico. A B ΔG < 0 – Reacção espontânea (formação de B) – exergónica (liberta energia). ΔG > 0 – Reacção não espontânea (formação de A) – endergónica (absorve energia). Bioenergética – conceitos de termodinâmica (cont.)  É possível relacionar ΔG com o equilíbrio de uma reacção. Essa relação pode ser expressa por: ΔG = ΔGº + RT ln ([B]/[A]) Como no equilíbrio ΔG = 0 ΔGº = -RT ln Keq ΔGº -Variação de energia livre padrão R – Constante universal dos gases (8,314 J K-1 mol-1) T – Temperatura Keq – Constante de equilíbrio da reacção (Energia Livre pq. está disponível) Metabolismo e fluxo energético (cont.) Metabolismo = Catabolismo + Anabolismo  Catabolismo = Processo degradativos (produção de energia) Anabolismo = Biossíntese (utilização de energia) Metabolismo e fluxo energético (cont.) Relação energética entre catabolismo e anabolismo Metabolismo e fluxo energético (cont.) Anabolismo Light energy ATP hydrolysis Hiosynthesis The ATP Cvcle Osmoido work . Cell motility/muscle contractiom Photosmthesis Catabolism | ADP + B Fuels Metabolismo e fluxo energético (cont.)  O ATP funciona como um “crédito de energia” da célula. A sua hidrólise permite a libertação e disponibilização dessa energia. ATP  ADP + Pi  As reacções catabólicas diz-se que são convergentes (moléculas complexas  moléculas simples).  Reacções anabólicas são divergentes (moléculas simples  moléculas complexas). Processos bioenergéticos  A glicose é o principal substrato energético para TODOS os seres vivos, pelo que os processos energéticos estão intimamente relacionados com este H.C.  A sua oxidação é um processo energético C6H12O6 + O2  6CO2 + 6H2O + Energia  Outros açúcares constituem igualmente boas fontes de energia, assim como as gorduras. Processos bioenergéticos (cont.)  Os processos bioenergéticos são catalizados por enzimas específicas. A maior parte dos processos biológicos não ocorreria sem enzimas  H.C., lípidos e proteínas são boas fontes energéticas pois os grupos carbonados podem sofrer oxidação. Os iões hidreto (H-) libertados têm , para que o processo ocorra, que ser captados por uma espécie que se reduz (processo REDOX). Esta espécie é o NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido). Este processo é vital na transferência de energia na célula e é conhecido como transdução de energia, sendo a fosforilação oxidativa um destes processos. Processos bioenergéticos (cont.) REAÇÃO BIOQUÍMICA Glhcólise Síntese de ácidos graxos Sintese de corpos cetônicos Sintese do Colesterol Parte do ciclo da uréia Parte da gliconeogênese Ciclo de Krebs Cadeia respiratória nutocôndrias B-oxidação dos ácidos graxos Formação da acetil-CoA Parte do Ciclo da uréia Parte da ghiconeogênese Sintese e empacotamento de molé- | retículo en- culas complexas (glcolipídios, doplasmático glcoproteinas. bipoproteinas, hor- e aparelho de mômios protéicos) Golgi Sintese de protéinas mribossomos Degradação de moléculas comple- | lisossomos xas Sintese de DNA e ENA núcleo Processos bioenergéticos (cont.)  A degradação da glucose envolve a quebra da molécula de 6 carbonos em duas unidades de 3 carbonos. Este processo ocorre no citoplasma da célula e denomina-se GLICÓLISE (ou Via de Ebden-Meyerhof).  Em condições aeróbias (na presença de O2) forma-se o piruvato, seguindo o processo para o Ciclo de Krebs (ou Ciclo dos Ácidos TriCarboxílicos – TCA ou Ciclo do Citrato). Processos bioenergéticos (cont.) Possíveis destinos da glucose: Respiração aeróbia Respiração anaeróbia (fermentação) – produz lactato (ou etanol no caso das leveduras) + CO2 Síntese de glicogénio ou amido (armazenamento de glucose em animais e plantas, respectivamente) Síntese de ácidos gordos Processos bioenergéticos (cont.)  A glicólise, após a formação de piruvato, prossegue por duas vias dependentes da presença de O2: 1. Na ausência de O2: Fermentação láctica (células musculares) ou alcoólica (leveduras) – Processos anaeróbios; 2. Na presença de O2: O processo prossegue para o Ciclo de Krebs – Processo aeróbio. Processos bioenergéticos (cont.)  A fermentação, embora com menor rendimento energético, permite à célula um aporte de energia mais rápido do que o que ocorre no Ciclo de Krebs. É inibida pela presença de O2. Em condições aeróbias o consumo de glicose diminui, embora se produza mais ATP (C.K. mais eficiente).  A glicólise é inibida pela produção de ATP (energia). Simultaneamente é favorecida a gluconeogénese e a síntese de glicogénio. Processos bioenergéticos (cont.) Glicose-6-fosfato Error E (06) (e Hexscinase Glisocinase (IRREVERSÍVEL) Fesfoglicomutase H HO n TP lia OH A ADP 0H en E: Glicose Glicosef-Fosfato É Glee List Fosfoglicoisomerase tema = Glicólise (12 fase) 0=C-H Frutose 6 Fosfato H o OH ATP CH,0-—0% Fosfo Frutecinase (Gliceraldeid (IRREVERSÍVEL) Ficer: o o dar) as o 1 o Triosa- fo i foste áldolase isomerace cHO ro? 1 OH c=o 1 CH,0H oH Di-QH-Ffosfato Frutose 1,6-bis fosfato Processos bioenergéticos (cont.) Gluconeogénese Glicose Glicoso E-fosfatose ás Piruvaro Biotina À corboxilose Zi& ATP SAS | bi tostorase Frutoga-1-5 Fosfoenalpiruvato Processos bioenergéticos (cont.) Reaction a-DGlucose + ATP! = glucose-G-phosphate” + ADPS + Hº Glucose-phosphate” = fructose--phosphate” Fructose-fphosphate? + ATPÍ == fructose-1,b-bisphosphate*” + ADP + H! Fructose-1 ,6-bisphosphate” = dihydroxyacetone-P” + glyceraldehyde3-P" Dihydroxyacetone-P*” = glyceraldehyde-3-P* Glyceraldehyde+P + PO + NAD = isphosphoglycerate” + NADH + Hº 1.5Bisphosphoglycerate* + ADP* P-glycerate”> + ATP! a -— ss 3 &Phosphoglycerate” = 2phosphoglycerate ; q 2-Phosphoglycerate” = phosphoenolpyruvate + H,0 : q 4 o Phosphoenolpyruvate” +ADP + Hº = pyruvate + ATE! Pyruvate + NADH+H' == lactate + NAD' Enzyme Hexokinase Hexokinase Glucokinase Phosphoglucoisomerase Phosphofructokinase Fructose bisphosphate aldolase Triose phosphate isomerase Glyceraldehyde-5P dehydrogenase Phosphoglycerate kinase Phosphoglycerate mutase Enolase Pyruvate kinase Lactate dehydrogenase Glicólise vs. Gluconeogénese  A glicólise e a gluconeogénese exercem um efeito de regulação mútua. As condições que favorecem um processo inibem o outro. Os factores envolvidos são de natureza:  Alostérica (concentração de glucose);  Ligações covalentes que se estabelecem;  Controlo enzimático;  Acção de hormonas.  Se tal regulação não ocorresse os dois processos poderiam acontecer simultaneamente de forma descontrolada, sem benefício para o sistema e com um consumo energético desnecessário e desfavorável. Glicólise vs. Gluconeogénese (cont.) CGluconeogenesis = - Glucose NTE Pyruvate —>» NADH =— NAD* Lactate ENAD*] ) A o INADH] — Blood (high E w Glycolysis Glucose b 2NTP Pyruvate NADH — =, | À JoH NAD* A Lactate ——— Muscle ; NAD*] (tow [HAD] Vo [NADHI] ) Via das pentose fosfato  A via das pentose fosfato é um outro processo de metabolização da glucose. Ocorre no citoplasma e tem como objectivos principais: 1. Produzir partículas redutoras (NADPH) necessárias para processos de síntese na célula; 2. Fornecer à célula o composto Ribose-5-Fosfato (R5P) necessário à síntese de ácidos nucleicos.  Compreende uma fase oxidativa e uma fase não-oxidativa. Via das pentose fosfato (cont.) Oxidative Stage of Pentose Phosphate Pathway Glucose-6-phosphate NADP' Glucose-6-phosphate a sea dehydrogenase NADPH 6-Phosphogluconolactone HO Gluconolactonase H 6-Phosphogluconate NADP' ia 6-phosphogluconate NADPH dehydrogenase co. Ribulose-5-phosphate Non-oxidative reactions