PRINCIPAIS TIPOS DE METABOLISMO

METABOLISMO

PRINCIPAIS TIPOS DE METABOLISMO

ANABOLISMO – SÍNTESE DE SUBSTÂNCIAS

CATABOLISMO – DEGRADAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS E OBTENÇÃO DE ENERGIA

reação exotérmica È

energia È

biossíntese de novos compostos, crescimento,

multiplicação, trabalho mecânico, etc... C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 6 CO₂ + 6 H₂O + 686 kcal

catabolismo

anabolismo

fotossíntese

respiração

Ö

Energia liberada:

DOADOR IMEDIATO DE ENERGIA LIVRE

P O

O

O

-CH

P O

-O

O

O

-O

P

O

O

-N

N

N

N

NH

O

OH

OH

ADENOSINA TRIFOSFATO

(ATP)

ATP + H

O ADP + P

+ H

∆

_G

_{= - 7,3 kcal/mol}

HIDRÓLISE DO ATP

-O P O

O

O

-CH₂

-O

ADENOSINA TRIFOSFATO ADENOSINA DIFOSFATO (ATP) (ADP)

+ H₂O

P OH

-O O

O

TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS

Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD)

N

R

CONH

+

N

R

CONH

₂

+ H+ + 2

e-NAD

_{+ H}

_{+ 2 e}

_NADH

FORMA FORMA

TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS

+ H

_{+ 2 e}

-H

H H

H

NAD

_NADH

Molécula energética

2. EM UMA REAÇÃO DE OXI -REDUÇÃO O HI DROGÊNI O É TRANSFERI DO PARA O NAD+

3. O NADH PODE ENTÃO TRANSFERI R ESTE HI DROGÊNI O PARA OUTRAS MOLÉCULAS

1. ENZI MAS POSSUEM SÍ TI OS ATI VOS PARA MOLÉCULAS ALTAMENTE ENERGÉTI CAS E PARA O NAD+

TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS

Flavina Adenina Dinucleotídeo

(FAD)

FAD + 2 H

_{+ 2 e}

_FADH

2

Forma oxidada

FADH

2

(forma reduzida)

CH

2

FAD

TRANSPORTADORES DE ELÉTRONS

ESTÁGIOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA

lipídios di e polissacarídeos proteínas

ESTÁGIO 1: Quebra de macromoléculas em moléculas menores. Não há ganho energético.

ESTÁGIOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA

ESTÁGIO 2: Degradação das muitas moléculas pequenas no radical acetil Há ganho energético (geração de ATP)

ácidos graxos monossacarídeos aminoácidos

e glicerol

H

₃

C

C

O

acetil

piruvato

piruvato

H

C

C

O

C

ESTÁGIOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA

ESTÁGIO 3: Opxidação de acetil a CO₂ (ciclo de Krebs)

Transferência de elétrons pelo NADH e FADH₂ Ganho energético (síntese de ATP)

H

₃

C

C

O

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

H

C

C

O

+ HS-CoA

_H

_C

_C

O

S

CoA

+ H+

Acetil Coenzima A Acetil-CoA

Acetil

Acetil

--

CoA

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

1ª etapa: condensação do oxaloacetato com a acetil-CoA e formação de citrato

+ + H₂O

citrato

sintase

CoAS C O

CH_{3 + COASH + H+}

H₂C COO

-C COO -HO

C COO -H₂

C

O COO

-C COO -H₂

H₂

oxaloacetato acetil-CoA citrato

2ª etapa: isomerização do citrato a isocitrato

H

C

COO

-C

COO

-HO

C

COO

-H

C COO

-C COO

-C COO

-H

+ H₂O

aconitase

_aconitase

citrato cis-aconitato isocitrato

H

C

COO

-C

COO

-C

COO

-OH

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

3ª etapa: oxidação e descarboxilação do isocitrato

+ NAD+

+ CO₂ Isocitrato oxalossuccinato

oxalossuccinato α-cetoglutarato

H

C

COO

-C

COO

-C

COO

-OH

H

H

H

C

COO

-C

COO

-C

COO

-O

H

+ NADH + H+

isocitrato desidrogenase

H

C

COO

-C

COO

-C

COO

-O

H

+ H+

OXIDAÇÃO: C Ö CO₂ REDUÇÃO: NAD+ _{Ö NADH}

H

C

COO

-C

C

COO

-O

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

4ª etapa: oxidação e descarboxilação do α-cetoglutarato

+ NAD+ _{+ CoA}

+ GTP + CoA α-cetoglutarato succinil-CoA

succinil-CoA succinato

+ CO₂ + NADH

+ GDP +

OXIDAÇÃO: C Ö CO₂ REDUÇÃO: NAD+ _{Ö NADH}

H

C

COO

-C

C

COO

-O

H

complexo

α-cetoglutarato

desidrogenase H2

C SCoA

C

C COO -O

H₂

5ª etapa: produção de guanosina difosfato (GTP)Ö doador imediato de energia livre

H₂

C SCoA

C

C COO -O H₂ P OH -O O O -H₂ COO -C

C COO

-H₂ succinil CoA

sintetase

GTP + ADP GDP + ATP

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

6ª etapa: regeneração do oxaloacetato

+ FAD

+ NADH + H+

succinato fumarato

fumarato malato

+ FADH₂

+ H₂O

H

C

COO

-C

C

COO

-O

H

H

COO

-C

C

COO

-H

H

COO

-C

C

COO

-H

fumarase

H

COO

-C

C

COO

-HO

H

H

COO

-C

C

COO

-HO

H

O

C

COO

-C

COO

-H

H

+ NADH

malato

CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS)

Acetil-CoA + 3 NAD+ _{+ FAD + GDP + HPO}

42- + 2 H2O

POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS

GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS

Acetil-CoA (2)

Oxaloacetato (4) Citrato (6)

Isocitrato (6) Cetoglutarato (5) Succinato (4) Fumarato (4) Malato (4) Gly Ala Ser Cys Leu Ile Lys Phe Glu Asp Piruvato (3) CO2 CO2 CO2 CO2 α MAPA II

Saldo do ciclo de Krebs: CO

, NADH, FADH

e GTP

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

NADH e FADH₂

Oxidação NADH → NAD+ _{+ H}+ _{+ 2 e}- _FADH

2 → FAD + 2 H+ + 2 e

-Redução ½ O₂ + 2 e- _{+ 2 H}+ → _H

2O ½ O2 + 2 e- + 2 H+ → H2O

Global NADH + ½ O₂ + H+ → _NAD+ _{+ H}

2O FADH2 + ½ O2 → FAD + H2O

∆Go _{- 52,6 kcal/mol -45,9 kcal/mol}

ADP + HPO₄2- _{+ H}+ → _{ATP + H}

2O ∆Go = + 7,3 kcal/mol Oxidação do NADH e do FADH₂

COMPONENTES CELULARES

MITOCÔNDRIA

Transportadores de elétrons:

transferem elétrons do NADH e do FADH₂ para o O₂

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

Oxidação do NADH: NADH → NAD+ _{+ H}+ _{+ 2 e} -Redução do O₂: ½ O2 + 2 e- _{+ 2 H}+ → _H

2O Cadeia transportadora de elétrons:

Citocromos (proteínas) realizam o transporte de elétrons do NADH para o O₂

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

NADH → NAD+ _{+ H}+ _{+ 2 e}

-ADP + HPO₄2- _{+ H}+ → _{ATP + H} 2O

+

O gradiente eletroquímico de prótons exerce uma força próton-motriz para

PROTEÍ NAS POLI SSACARÍ DEOS LI PÍ DI OS

AMI NOÁCI DOS _{MONOSSACARÍ DEOS ÀC. GRAXOS}

PI RUVATO

Acetil-CoA

CICLO DE KREBS

CADEI A RESPI RATÓRI A

Degradação de macromoléculas

Moléculas menores

Respiração Aeróbia

Produtos

metabólicos finais

NH_{3 H} CO₂

2O ATP

mitocôndria

polissacarídeos

triacilgliceróis

monossacarídeos

ácidos graxos

citosol

piruvato piruvato

ácidos graxos

FOTOSSÍNTESE

energia luminosa energia química

ADP ATP

FOTOSSÍNTESE

Fosforilação cíclica:

Retorno do elétron para a clorofila

Fosforilação acíclica:

METABOLISMO DA GLICOSE

Glicólise (via glicolítica ou via Embden-Meyerhof-Parnas)

C₆H₁₂O_{6 H3C C C}

O

O -O

+ 2 ADP + HPO₄2-+ NAD+ ₂ + 2 ATP + 2 H_{2O + 2 H+ + 2 NADH}

GLICÓLISE

1ª etapa:

2ª etapa:

hexoquinase

glicose glicose 6-fosfato

glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato

GLICÓLISE

3ª etapa:

4ª etapa:

fosfofrutocinase

frutose 6-fosfato frutose 1,6-bifosfato

frutose 1,6-bifosfato di-hidroxicetona gliceraldeído fosfato 3-fosfato

GLICÓLISE

5ª etapa:

6ª etapa:

1,3-bifosfoglicerato di-hidroxicetona gliceraldeído

fosfato 3-fosfato

triose fosfato isomerase

gliceraldeído 3-fosfato

GLICÓLISE

7ª etapa:

8ª etapa:

ADP ATP

1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato

fosfoglicerato cinase

2-fosfoglicerato 3-fosfoglicerato

GLICÓLISE

9ª etapa:

10ª etapa:

fosfoenopiruvato

ADP ATP

2-fosfoglicerato

fosfoenopiruvato piruvato

enolase

VIA GLICOLÍTICA DE OUTROS MONOSSACARÍDEOS

glicose

glicose 6-fosfato

frutose 6-fosfato

Dihidroxicetona fosfato

piruvato

galactose

frutose manose

monossacarídeo

dissacarídeo

polissacarídeo

lactose

sacarose

METABOLISMO DA GLICOSE

H

C C C

O

O

-O

+ CoA + NAD + CO

+ NADH

O

H

C C CoA

EM CONDIÇÕES AERÓBIAS: DESCARBOXILAÇÃO DO PIRUVATO

C₆H₁₂O₆ + 36 ADP + 3 HPO₄2- _{+ 36 H}+ _{+ 6 O}

2 → 6 CO2 + 36 ATP + 42 H2O REAÇÃO GLOBAL

+ HS-CoA + NAD+

H₃C C O

S CoA

+ CO₂ + NADH

H₃C C O

S CoA Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa

METABOLISMO DA GLICOSE

EM CONDIÇÕES ANAERÓBIAS: FERMENTAÇÃO LÁCTICA

H₃C C C O

O -O

+ NADH + H + NAD+ H₃C C C +

O O -H OH REAÇÃO GLOBAL

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 HPO₄2- _{→ 2 LACTATO + 2 ATP + 2 H} 2O

Piruvato Lactato

+ NAD+

METABOLISMO DA GLICOSE

EM CONDIÇÕES ANAERÓBIAS: FERMENTAÇÃO ALCÓOLICA

REAÇÃO GLOBAL

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 HPO₄2- _{+ 2 H}+ → _{2 ETANOL + 2 ATP + 2 H}

2O + 2 CO2

H₃C C C O

O

O

-+ H+ _H

3C C

O

H _{+ CO}

2

H₃C C O

H + NADH + H+

_H

3

C

CH

OH

METABOLISMO DA GLICOSE

di ou polissacarídeo

glicose

piruvato

acetil

CO₂

etanol + CO₂ lactato

Cadeia Transportadora

de Elétrons

_FAD

_NAD

CO 2 H 2O

Ciclo

de

Krebs

2H

CO

2H

Acetil CoA

Mitocôndria

H

O + CO

+

2 e

_{+ 2H}

_{+ ½ O}

2 ATP

Glicogênio

Glicose 1 P

Glicose 6 P

Lactato

ACETIL COA

CTE

NAD

FAD

GLICOSE

GLICÍDIOS

Glicogênio

2H

PIRUVATO

Ciclo

de

Krebs

CO

2H

2 e

_{+ 2H}

+ ½ O

Lactato

ACETIL COA

CTE

NAD

FAD

GLICOSE

GLICÍDIOS

Glicogênio

LIPÍDIOS

AGL

β - oxidação

ATP

2H

PIRUVATO

Ciclo

de

Krebs

CO

2H

PROTEÍNAS

AAS

2 e

_{+ 2H}

+ ½ O

RESPIRAÇÃO:

aceptor final de elétrons é o O₂

oxidação completa do carbono Ö CO₂

FERMENTAÇÃO:

aceptor final de elétrons é um composto orgânico oxidação parcial do carbono

MICRORGANISMOS

BACTÉRIAS FUNGOS ALGAS

MICROSCÓPICAS

bolores

FERMENTADOR