Introdução ao Metabolismo Flashcards
O que é o metabolismo?
toda a actividade celular, altamente coordenada, na qual numerosos sistemas enzimáticos cooperam na:
(1) obtenção de energia química a partir da luz solar ou da degradação de nutrientes obtidos a partir do meio
(2) conversão das macromol dos nutrientes
nas mol características da cél, incluindo os precursores das macromol;
(3) polimerização dos precursores monoméricos em novas macromol: proteínas, lípidos, ácidos
nucleicos e glúcidos, etc;
(4) realização de trabalho mecânico, transporte activo de moléculas contra um gradiente de concentração, etc
Classificação metabólica dos organismos vivos
Por fonte de energia: fototróficos (luz) ou quimotróficos (oxidação de combustível quím) e de entre estes: litotróficos (comb. inorg) ex bacterias de S/H ou organotróficos (comb. org) como os eucariotas!
Por fonte de carbono: autotróficos (de CO2) ex bacterias fotossintéticas, plantas vasculares ou heterotróficos (de compostos org) ex animais multicel, maioria dos microorganismo
!SLIDES Relação temp O2 e evolução, ciclo azoto
Ciclo do azoto
O azoto, como o carbono e o oxigénio, move-se num ciclo que se estende a todos os organismos vivos.
Cianobactérias
fixam o azoto, N2, da atmosfera e transformam-no em amónia
Outras bactérias
oxidam a amónia em nitritos e nitratos
Plantas
Amónia ou nitratos
Vertebrados
Aminoácidos ou outros compostos orgânicos
Organotrofos
Moléculas orgânicas: Quanto mais reduzidas maior o teor de energia de Gibbs (maior energia: metano- menor: CO2=> ác. gordo maior teor que glucose)
Armazenamento de energia no organismo: 82,9% lípidos 16,6& proteínas 0,4% glicogénio <0,1& glucose
!Calcular estado de OxRed (simplificação: o átomo mais eneg capta todos os eletrões da ligação, ex CH4 = 8, CO2 = 0)
Uso termodinâmica
1 cal =4,18 J
Será que todas cal são iguais? F sim, mas BQ não pq umas demoram mais a degradar.. não dão tanta energia..? perder peso…
Obtenção de energia nos seres vivos
Oxidação do açúcar em passos!! –> peq. energias de ativação superadas a Tcorpo na presença de enzimas
indústria..? queima direta do açúcar–> grande energia de ativação superada por calor de fogo! Toda energia livre libertada como calor, não há conservação!!
=> COMPLEXIDADE => CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Vias Metabólicas
séries de reacções consecutivas, catalisadas enzimaticamente, e reguladas de forma articulada:
um precursor, A, é convertido num produto final, F, através de uma série de intermediários metabólicos, B, C, D e E (metabolitos)
operam num estado estacionário dinâmico NÃO mesmo que equilíbrio químico!! FLUXO CONSTANTE, mas v direta e v indireta difs!!
Metabolismo intermediário
actividade combinada de todas as vias metabólicas que interconvertem precursores, metabolitos e produtos de baixa massa molecular
(em geral MM < 1 000)
Normalmente: metabólicos ligados a 2 enzimas! (Vias lineares!!) Só 8 com 6 ou mais enzimas associados –> mapa metabólico
Reações químicas mais frequentes no metabolismo
OxRed- transferência de e-
Ligação que requer quebra de ATP - formação de lig covs (C-C ex)
Isomerização- Rearranjo dosátomos
Transferência de grupo- transferencia de grupo funcional de mol para outra
Hidrolítica- Quebra ligs por adição de água
Adição/remoçaõ grupos funcionais- p/ formar our remover lig duplas
–> enzimas (quizlet!)
Anabolismo vs Catabolismo
Anabolismo:
Fase biossintética do metabolismo
peq precursores (AA, açucares, ácidos gordos, bases azotadas) combinam-se para formar as macromol (proteínas, polissacáridos, lípidos, ac nucleicos)
–> é necessário um input de energia
Catabolismo:
Fase degradativa do metabolismo
biomol convertidas em produtos finais de peq dimensão (CO2, H2O, NH3)
–> há libertação de energia
Tipos de vias metabólicas:
Catabolismo convergente –> Acetil-CoA –> Anabolismo divergente + Ciclo anfibólico
–> Acetil-CoA “ponte”/…?
Caraterísticas principais das vias metabólicas
- vias metabólicas são irreversíveis
- -> apesar da maior parte das reacções da via estarem perto do equilíbrio, esta característica garante a DIRECIONALIDADE da via - Cada via metabólica tem um PASSO INICIAL IRREVERSÍVEL
- As vias catabólicas e anabólicas têm de DIFERIR ENTRE SI através de, pelo menos, um passo da via
(controlo independente dos dois processos: a activação de uma via é acompanhada, regra geral, pela inibição recíproca da outra via) - Todas as vias metabólicas são REGULADAS
o passo inicial da via irreversível é, regra geral, o passo controlador da via e sobre o qual é exercida a regulação
–> Retroação (ou pósação?) neg/pos - As vias metabólicas nas células eucariotas ocorrem em LOCALIZAÇÕES sub-celulares ESPECÍFICAS
- Nos organismos multicel, a COMPARTIMENTALIZAÇÃO metabólica é ainda realizada ao nível dos TECIDOS/ ORGÃOS:
“maestro bq”: Fígado!!
- Nos organismos multicel, a COMPARTIMENTALIZAÇÃO metabólica é ainda realizada ao nível dos TECIDOS/ ORGÃOS:
Principais mecanismos de controlo metabólico
- Controlo da actividade intrínseca do catalisador (fine control) QUALITATIVO
1.1. Concentração de substrato
controlo da disponibilidade/ acessibilidade dos substratos e/ou cofactores da reacção (MM)
1.2. Reguladores alostéreos reversíveis (cinética sigmóide, eq Hill, enzimas homo-sistema K/ heterotrópicos-sistema V, forma T–> forma R, retração/pós-ação neg e pos)
1.3. Modificação covalente reversível (fosforilação, acetilação, ox cisteína, adenilação, sulfatação, ubiquitinação…)
1.4. Associação a proteínas de regulação
1.5. Localização intracelular - Controlo dos níveis enzimáticos (coarse control) QUANTITATIVO
Porquê o controlo da actividade enzimática através da fosforilação das proteínas?
- Introdução de 2 cargas neg na proteína modificada: alteração das interacções electrostáticas–>
alterações conformacionais–> alteração da actividade catalítica e/ou ligação o substrato - Possibilidade de formar 3/+ lig de H muito direccionadas (geometria tetraédrica do grupo fosforilo):
potencial para o estabelecimento de interacções proteína-proteína - A cinética de fosforilação/ desfosforilação das proteínas pode ocorrer em s ou demorar h
- O efeito da fosforilação pode ser muito amplificado
- Utilização de ATP: é estabelecida uma ligação entre o estado energético da célula e a regulação do metabolismo
! fosforilação NÃO = ativação! DEPENDE
Relação entre fosforilação e oxidação das cisteínas
- inibição de fosfatases por oxidação
- ativação de cinases por oxidação
(ver!)
Estudo experimental do metabolismo
- Definição da sequência de reacções de uma via
- Caracterização energética das várias conversões
- Elucidação do mecanismo através do qual cada intermediário é convertido no seu sucessor –> purificação e caracterização dos enzimas específicos que catalisam cada reacção
- Descrição dos mecanismos que regulam o fluxo de metabolitos na via
