PRINCIPAIS REACÇÕES E ENZIMAS, LOCAL ONDE OCORREM, PRINCIPAIS SUBSTÂNCIAS REGULADORAS…
*ÓPTIMA PARA REVISÕES DE ÚLTIMA HORA, MAS NÃO ESTUDES SÓ POR AQUI!
MOD II.I, BIOQUÍMICA - 1º ANO, 1º SEMESTRE 2010/2011
COMPILADO POR MÓNICA SANTOS, A PARTIR DA CONSULTA DO STRYER, CAPELA , RITA LUZ, E DAS AULAS DADAS AO LONGO DO SEMESTRE (pode conter erros)
Será que a nossa vida não passa de um metabolismo? Ao longo destes anos, nada mais que fórmulas químicas? Mais
catabolismo ou mais anabolismo, eis a questão. Às vezes mais quebras, às vezes mais construção.
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 2|12
GLICOSE (CATABOLISMO E ANABOLISMO)
Via Metabólica
Onde ocorre
Principal
objectivo
Substratos
Produtos
Fases
Fenómenos
Glicólise Cérebro, eritrócitos, fígado, músculos, células em geral (sempre no citosol) Degradar glicose, produzir energia Glicose Piruvato
Fase preparatória (fosforilações e isomerização) glicose → frutose 1,6 biP
Clivagem frutose 1,6-biP → 2 G3P (aldolização)
Formação de Piruvato G3P → Fosfoenol piruvato → Piruvato Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico) Mitocôndria Produzir NADH e FADH2 (energia) Acetil coA e
Oxaloacetato NADH e FADH2
(Piruvato entra na mitocôndria num
mecanismo de
simporte, com um H+) Piruvato → Acetil coA
Descarboxilação oxidante mediada pelo Complexo Piruvato Desidrogenase (reacção irreversível, energeticamente neutra) Ciclo de Krebs propriamente dito Desidrogenações e descarboxilações (intermediários: citrato, isocitrato, α-cetoglutarato, succinil-coA, succinato, fumarato, malato) CTE e Fosforilação oxidativa Membrana Interna da Mitocôndria Produzir energia NADH, FADH2 e O2 ATP e H2O
Cadeia Transportadora de Electrões Fosforilação Oxidativa
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 3|12 Obtêm-se 2 ATPs e 2 NADH (e liberta-se 2 H2O) Fosfofrutocinase I (última reacção da fase preparatória é irreversível e exclusiva da gliscólise
↗:AMP e ADP; ausência de oxigénio; insulina
3 etapas irreversíveis, porque ΔG' < 0. A hexocinase no cérebro (baixo KM) e a glicocinase no fígado (alto KM) regulam a primeira etapa; a piruvato cinase regula a última etapa e é inibida pela alanina (aminoácido correspondente ao
piruvato). Depois de ser produzido piruvato, pode dar-se a fermentação láctica (comum nos eritrócitos), onde se
produz lactato pela enzima lactato desidrogenase - anaerobiose. Glicólise ↘: ATP; H+ (pH baixo); citrato; alanina; glicagina; frutose 1,6 - biP _ Complexo Piruvato Desidrogenase, e Citrato Sintase (catalisa primeira reacção: oxaloactetato + acetil coA → citrato)
↗: AMP e ADP (sinaliza falta de energia); Ca 2+
Reacções anapleróricas: completam as concentrações de intermediários do Ciclo de Krebs, assegurando a sua continuidade. Por exemplo, Piruvato → Oxaloactetato
(piruvato carboxilase) Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico) Obtêm-se moléculas de NADH e FAD2, e ainda CO2
↘: ATP; NADH; Succinil coA; Citrato (em
situações de hipoglicemia, o oxaloacetato é utilizado na gliconeogénese, e não
ocorre Ciclo de Krebs)
O Ciclo de Krebs é um ciclo Anfibólico, porque os seus intermediários são utilizados em vários outros processos na célula: síntese de ácidos gordos (acetil co-A), gliconeogénese
(todos os metabolitos), … A enzima fosfoenol piruvato carboxinase transporta os metabolitos para fora da
mitocôndria.
Os electrões cedidos pelo NADH e pelo FADH2 vão passar na CTE, (pela ubiquinona e depois por vários citocromos), até chegarem ao aceitador final: O2. Esta passagem de electrões vai levar a um movimento de H+ para o espaço intermembranar
da mitocôndria. Fosforilação CTE e
oxidativa Devido ao alto gradiente de H+ nesse espaço, eles voltam a entrar para a mitocôndria por bombas de protões, produzindo ATP -
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 4|12
Via Metabólica
Onde ocorre
Principal
objectivo
Substratos
Produtos
Fases
Fenómenos
Via das Fosfopentoses Fígado, tecido adiposo, córtex adrenal, glândulas mamárias (citosol) Obter poder redutor (NADPH) Glicose 6-P NADPH e Ribulose 5-P Fase oxidativa Glicose 1-P → Ribulose 5-P (oxidação, hidratação, descarboxilação)
Fase não oxidativa
Ribulose 5-P → G3P + frutose 6-P (isomerização, transaldolização e transcetolização) Gliconeogénese Fígado e rim (mitocôndria, citosol e RER) Produzir glicose, impedir acidose Compostos não glicídicos: piruvato, lactato, oxaloacetato; aminoácidos; glicerol e ácidos gordos de cadeia ímpar Glicose O Piruvato está na mitocôndria e vai para
o citosol através da passagem temporária a oxaloacetato e malato: Shuttle do Malato. Depois, processo inverso da Glicólise. Processo inverso da Glicólise: apenas as 3 reacções irreversíveis na glicólise são catalizadas por
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 5|12 Produz NADPH e
não produz nem consome ATP
A Via das Fosfopentoses é regulada pelo quociente [NADP+]/[NADPH]: se é preciso NADPH, as duas fases ocorrem e G3P e frutose 6-P vão regenerar glicose (gliconeogénese); se
é preciso Ribulose 5-P, fase oxidativa não ocorre, e a fase não oxidativa ocorre no
sentido inverso.
O poder redutor na célula é muito importante. NADPH vai reduzir espécies oxidativas, impedindo-as de alterar moléculas importantes no nosso organismo. Além disso, ele
vai reduzir a glutatião peroxidase nos eritrócitos, fazendo com que ela remova o H2O2 produzido, porque ele é
prejudicial à célula.
Esta via é muito importante no eritrócito.
Via das Fosfopentoses Gastam-se 6 ATP (energia utilizada provém da cetogénese, em situações de hipoglicemia); e obtém-se NAD+ Frutose 1,6-bifosfatase
↗:ATP; citrato; acetil coA; alanina; glicagina
A glicolise e a gliconeogénese são reguladas pelo mesmo mecanismo, mas de forma inversa, de forma a que apenas
uma via metabólica funcione.
Gliconeogénese Piruvato carboxilase e Fosfoenol Piruvato carboxicinase ↘: ADP; insulina
Ciclo de Cori: o lactato é produzido no músculo em condições anaeróbias e, se não for eliminado, provoca acidose. Então lactato é levado para o fígado, onde se dá a
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GLICOGÉNIO (CATABOLISMO E ANABOLISMO)
Via Metabólica
Onde ocorre
Principal
objectivo
Substratos
Produtos
Fases
Fenómenos
Glicogénese Fígado e Músculos Reserva
energética Glicose Glicogénio
UDP-Glicose
Glicose passa à sua forma activada, e liberta-se um
pirofosfato (PPi)
Formação de amilose
glicogenina adiciona molécula de glicose a resíduo de tirosina, formando amilose ligações α-1,4 UDP-Glicose doa glicose
(glicogénio sintetase)
ramificações α-1,6
enzima ramificadora transfere segmentos terminais de 7
resíduos
Glicogenólise Fígado e Músculos
Controlo da glicémia e obtenção de energia Glicogénio (resíduos de glicose estão unidos por ligações α-1,4 glicosidicas e as ramificações são α-1,6 glicosidicas) Glicose
Clivagem até 4 últimos resíduos
enzima glicogénio fosforilase (necessida de fosfato
piridoxal) Clivagem de mais 3
resíduos enzima transferase Clivagem do último resíduo enzima desramificadora do glicogénio (glicosidase) Glicose →Glicose 6-P →Glicose
enzima hexocinase e glicose 6-fosfatase
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 7|12 UDP + ATP → UTP
+ ADP
Glicogénio Sintetase
Na ausência de AMPc (presença de ATP), a PKA vai ficar inactiva, e
não vai fosforilar a enzima, tornando-a activa, fazendo com que
a glicogénese ocorra. (↗: insulina; ↘: adrenalina, glucagina
e Ca 2+)
Vantagens da Glicogénese: aumenta a solubilidade, e aumenta o número de extremidades às quais se vai ligar a
glicose, permitindo fácil armazenamento e fácil hidrólise.
Glicogénese
(Na clivagem são consumidos fosfatos inorgânicos - Pi's - logo não é consumido ATP) Glicogénio fosforilase Na presença de AMPc, a PKA fosforila a enzima,
tornando-a activa, fazendo com que ocorra
glicogenólise. (↗: adrenalina, glucagina
e Ca 2+; ↘: insulina)
1) A glicogénio fosforilase é mais rápida a actuar que a transferase, logo os ramos mais exteriores do glicogénio são
degradados em poucos segundos, mas os restantes sofrem um processo mais lento. Isto pode explicar em parte porque é
que o músculo só exerce a sua força máxima durante os primeiros segundos.
2) A glicogenólise é a primeira via metabólica a actuar em situações de hipoglicémia, até já não haver reservas de
glicogénio.
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CATABOLISMO LIPÍDICO
Via Metabólica
Onde ocorre
Principal
objectivo
Substratos
Produtos
Fases
Fenómenos
Lipólise Tecido Adiposo (citosol)
Permitir β-oxidação e obtenção de
energia
Triacilgliceróis Glicerol e Ácidos
Gordos Hidrólise
Depois, ácidos gordos ligam-se à albumina, para serem transportados para os tecidos,
e o glicerol é absorvido pelo fígado β-oxidação Mitocôndria Obtenção de energia (através de NADH e FADH2) Acil coA (Palmitoil-CoA tem 16 carbonos e é um Acil coA muito comum) Acetil coA (e Propionil coA nos
AC de cadeia ímpar)
Desidrogenação, hidratação, oxidação e clivagem. Em cada ciclo, origina-se uma molécula de Acetil coA (2
C) e um Acil coA com menos 2 carbonos, que volta a sofrer β-oxidação. Nos AC com nº de carbonos ímpares,
no final dos ciclos forma-se Propionil coA (3 C)
Cetogénese Mitocôndria Produção de
energia Acetil CoA Corpos cetónicos
Produção de acetona, acetoacetato e β-hidroxibutirona (mais comum) Condensações e desidrogenações
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 9|12 _ Lipases ↗: adrenalina e glicagina
↘: insulina, acetoatetato
Na membrana externa da mitocôndria, ácidos gordos + coA → Acil coA - gasto de ATP. A libertação de um pirofosfato torna
reacção irreversível. (o Acil coA entra para a mitocôndria
ligando-se à carnitina, e formando acil-carnitina) Lipólise No fígado, o glicerol é oxidado e fosforilado para formar G3P,
que pode depois originar piruvato ou glicose - gasto de ATP
NADH e FADH2, que se dirigem depois para a CTE,
produzindo grandes quantidades de ATP Acil-coA desidrogenase ↗: acil co A
O Propionil coA vai dar succinil co A, que é percursor do Ciclo de Krebs, tal como o Acetil coA.
Os ácidos gordos de cadeia longa sofrem β-oxidação incompleta nos peroxissomas, para facilitar depois a
degradação na mitocôndria. β-oxidação _ HMG-coA sintetase (exclusiva do fígado) ↗: hipoglicémia; alto nível de ácidos gordos
no sangue; acetil coA
A acetona é volátil, logo vai ser exalada pela expiração ("hálito cetónico") e eliminada na urina. O acetoacetato e a
β-hidroxibutirona podem regenerar Acetil coA.
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 10|12
ANABOLISMO LIPÍDICO
Via Metabólica Onde ocorre Principal
objectivo Substratos Produtos Fases Fenómenos
Síntese de
Triacilgliceróis Tecido Adiposo
Reserva energética Glicerol e Ácidos Gordos Triacilgliceróis (TAG) Activação de glicerol e dos ácidos gordos
Glicerol passa a G3P e reage com di-hidroxiacetona-P; Ácidos Gordos passam a Acil
coA
Acilações
enzimas: acil transferases; ácido fosfatídico é intermediário Síntese de Ácidos Gordos Tecido Adiposo (citosol) Reserva
energética Acetil coA
Ácidos Gordos (Palmitato é AG com 16 carbonos) Formação de Malonil coA Reacção irreversível: carboxilação da Acetil coA,
necessita de 1 ATP
Elongação
Associação sucessiva de Acetil coA e Malonil-ACP, até formar ácidos gordos de 16 carbonos
Síntese de
Colesterol Todas as células
Colesterol: função estrutural e produção de esteróides
Acetil coA Colesterol
Síntese de Ácido Mevalónico
Condensação de moléculas de Acetil coA; Formação de HMG-coA; Formação de Mevalonato
Síntese de Colesterol
Descarboxilações levam a compostos intermédios como
Isopentilpirofosfato e esqualeno
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 11|12 libertação de um Pi
Regulação inversa à do catabolismo de triacilgliceróis. A insulina promove a passagem de glícidos a triacilgliceróis. (As pessoas que sofrem de diabetes mellitus não
conseguem sintetizar ácidos gordos)
_ Síntese de Triacilgliceróis libertação de Pi's, NADP+ e ATP (e H2O) Acetil coA Carboxilase (cujo grupo prostético é a biotina) ↗: insulina, citrato; ↘: adrenalina, glucagina, palmitoil-coA e AMP
O Acetil coA passa da mitocôndria para o citosol através do Shuttle do Malato
Síntese de Ácidos Gordos
Gasto de ATP HMG-coA redutase
↗: insulina, hormonas
tiroideias; ↘: glicagina;
LDL-colesterol
Se a biossíntese do colesterol não ocorrer, formam-se corpos cetónicos porque há excesso de Acetil coA. Colesterol é transportado por lipoproteínas, juntamente com
triacilgliceróis: Quilomicra: + TAG do que colesterol (provém da dieta, pouco denso); VLDL; LDL: colesterol endógeno produzido, para ser utilizado nas células; IDL; HDL: colesterol que vai ser eliminado no fígado (nao tem
TAG, muito denso)
Síntese de Colesterol
Tabela dos Metabolismos – Bioquímica – 1ºano, 1ºsemestre 2010/2011 Página 12|12
CATABOLISMO PROTEICO
Via Metabólica Onde ocorre Principal objectivo Substratos Produtos Fases Fenómenos
Degradação de aminoácidos Citosol/Lisossomas Produzir intermediários Ciclo de Krebs Aminoácidos Amónia e Esqueletos de carbonos (glicídicos ou cetónicos) Transaminação (mais comum) cetoácido 1 + aminoácido 2 → aminoácido 1 + cetoácido 2 (glutamato é o principal aceitador temporário de grupos amina) Ciclo da Ureia Fígado e Cérebro (amónia levada pela alanina e glutamina, resp.) Manter Balanço do Azoto neutro Amónia Fumarato e arginina Formação de Citrulina (na mitocôndria) Carbamil-fosfato (composto intermediário )+ ornitina Regeneração de
Arginina (no citosol)
Citrulina + Aspartato → arginosuccinato
Energia/Poder redutor
Enzima
reguladora Regulação Outras considerações Via Metabólica
_ Aminotransferase (necessita de fosfato piridoxal e a sua coenzima é a biotina) Degradação de aminoácidos só acontece em situações prolongadas de jejum ou quando há grande ingestão de proteínas
Os aminoácidos que não são utilizados na síntese proteica também podem ser degradados.
Aminoácidos glicogénicos dão origem a piruvato ou intermediários do Ciclo de Krebs. Aminoácidos
cetogénicos dão origem a corpos cetónicos
Degradação de Aminoácidos
Gasto de ATP Carbamil-fostato
sintetase ↗: arginina
A citrulina é transportada da mitocôndria para o citosol pela citrulina translocase. O Ciclo da Ureia relaciona-se com o
Ciclo de Krebs, porque o fumarato produzido aqui é percursor deste ciclo, e regenera o Aspartato.
Ciclo da Ureia
