Aula - Metabolismo

Introdução ao metabolismo

Metabolismo• É a soma das variações químicas que

converte nutrientes em energia e produtosquímicos celulares complexos

• Mais de mil reações enzimáticas estão organizadas em via metabólicas discretas

• Substratos são transformados emprodutos através de intermediáriosespecíficos.

• Retrato do mapa metabólico das reações• Metabolismo intermediário.

Caracteristicas comum as vias.

• Organismos mostram umasimilaridade em suas viasmetabólicas.

• Evidência de que toda vida descendede uma forma ancestral comum.

• Ocorre também uma diversidadesignificante

O sol fornece energia paraa vida.

• Fototróficos usam a luz para sintetizar moléculas orgânicas.

• Heterotróficos usam essasmoléculas como blocos de construção.

• CO2, O2, e H2O são reciclado.

Metabolismo

• Metabolismo consiste de catabolismoe anabolismo

• Catabolismo: via degradativa – Usualmente energia-produzida!

• Anabolismo: via biosintética – energia-requerida!

Catabolismo e Anabolismo

• Via Catabólica converge parapoucos produtos finais

• Via Anabólica diverge para síntesede muitas biomoléculas

• Algumas vias servem ambos catabolismo e anabolismo

• Tais vias são anfibólicas

Organização das vias• Vias consisrem de passos sequenciais• Enzimas podem estar separadas • Ou pode formar um complexomultienzimático

• Ou pode estar ligada a membrana• Novos pesquisas indicam que sistemas complexos multienzimáticosão mais comuns que outros.

Complexo multienzimático

EnzimasSeparadas

Sistema ligado ‘a membrana

Organização das viasCiclo fechado

(reciclagem de intermediários)

Espiral(algumas das enzimas são repetidas)

Linear(produto das rxns

são substratos pararxns subsequentes)

Metabolismo Procede em passos discretos

•Especificidade Enzimáticadefine a rota biosintética

•Controle de entrada e saída de energia

•Allow for the establishment of control points.

•Allows for interaction between pathways

Regulação das vias Metabólicas

• Vias são reguladas para permitir que o organismo responda as variações nas condições

• Muitas respostas ocorrem em frações de segundos

• Muitas vias metabólicas são irreversíveis sob condições fisiológicas.

• Regulação garante natureza unidirecional das vias.

• Movimento de material através das vias é conhecida como fluxo.

• Fluxo é regulado por suplimento de substrato, remoção de produtos e atividade das enzimas.

Regulação enzimática do fluxo

Mecanismo Comum• feedback inhibition – produto final regula a

atividade enzimática do passo inicial.

• Feedforward activation – metabólitoproduzido pode ativar enzima envolvido em um passo adiante.

Teoria do Controle Metabólico

• Fluxo da via metabólica é controlado pormultiplas enzimas.

• Coeficiente de Controle é determinada para cada enzima. = ∆ atividade / ∆ concentração daenziama.

• Enzimas com coeficiente de controle grande são importantes para regulação geral.

• Recentedescobertas sugerem que o controle de muitas vias são divididas em viasmultienzimáticas.

Regulação Relatada as vias Catabólicas e Anabólicas

• Vias Anabólica & catabólica envolvendo os mesmos compostos não são iguais.

• Alguns passos são comuns ‘a ambas.

• Outros podem ser diferentes –garantindo a espontaneidade das vias.

• Assim um mecanismo de regulação pode serpoistivo para uma via e negativo para outra.

Vias Metabólicas não estão emEquilibrio

• Vias metabólicas não estão em equilíbrio. A <-> B

• Estão em estado estacionário. A -> B -> C• A velocidade de formção de B = velocidade de

utilização de B.• Concentração de B mantém –se em nível

constante • Todas vias intermediária estão em estado

estacionário. • Concentração de intermediários permanece

constante nas variações de fluxos

Metabolismo e Termodinâmica

• Energia livre padrão A + B <-> C + D

• ∆Go’ =-RT ln[C][D]/[A][B]

• ∆Go’ = -RT ln Keq

• ∆Go’ < 0 (Keq>1.0) rxn Espontânea

• ∆Go’ = 0 (Keq=1.0) Equilibrio

• ∆Go’ > 0 (Keq <1.0) Rxn requer energia

∆G (not ∆Go’) é impt em vivo• ∆G = ∆Go’ + RT ln Q• Q (razão da ação das massas) =

[C]’[D]’/[A]’[B]’• Atual/e [reagentes] e [produtos] são usedos

para determinar Q.• Devido as reações estarem no estado

estacionárioe não no equilibrio, Q não é igual a Keq

• Quando Q é próximo em valor a Keq = reaçãoproxima do equilíbrio (reversível)

• Se Q se afasta de Keq = rxn metabolicamente irreversível.

ATP• ATP é a energia corrente da célula

• Em fototróficos, energia da luz é transformada em energia na forma de ATP

• Em heterotróficos, catabolismo produz ATP, o qual dirige a atividade celular

• Ciclo do ATP carregaenergia a partir de fotosíntese ou catabolismopara processos celulares que requerem energia.

Anidrido do ácido fosfórico

• ADP e ATP são exemplos de anidrido do ácido fosfórico.

• A variação da energia livre negativa na hidrólise é:

• repulsão eletrostática– Estabilização de

produtos por ionização e ressonância

– fatores de entropia

Transferência de grupofosforila

• Energia produzida das reações podemseracopladas a outras reações que requerem energia.

• Transferência de grupo fosfato de compostosfosforilados contendo alta energia podem ativar substratos ouintermediários de uma reação que requer energia A-P + ADP -> A + ATP, ATP +C-> ADP + C-P

• A habilidade de um composto fosforiladotransferir grupo fosforila é conhecido como potencial de transferência de grupo fosforila.

Phosphoryl-group Transfer