Indice

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Entender a BIOQUÍMICA
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Indice
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Nota Prévia
Indice
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----------Este livro
Siglas e símbolos usados com maior frequência
Introdução -A Ciência e a Vida
As Origens
Das bactérias ao Homem
Do microscópio à engenharia
Capo O -
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_
genética
A localização celular
dos processos biológicos
Diferenças entre células eucarióticas e procarióticas
Constituintes celulares e principais funções que desempenham
Entre-capítulos -O
meio aquoso, solubilidade e pH
VA água. Interacções moleculares
,
Conceito de solubilidade. Os compostos orgânicos e a água
O pH dos fluidos biológicos
O controlo do pH. Soluções tampão
Parte I -Os
Capo 1 -
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s
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fundamentos: Aminoácidos e proteínas,
Cinética enzimática e Energética bioquímica
Aminoácidos e proteínas estruturas e propriedades
Estereoisomeria e actividade óptica
Poder rotatório .
Em solução aquosa os aminoácidos são iões
Aminoácidos comuns das proteínas
Curvas de titulação
Ponto isoeléctrico
Comportamento
dos aminoácidos em solução aquosa
Ninidrina - o reagente de dupla função
Aminoácidos livres ou "não proteicos "
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Entender a BIOQuíMICA
Ligação amida ou peptídica
Estabilização da ligação peptídica
A cadeia polipeptídica
Determinação da composição em aminoácidos
Sequência (a estrutura primária)
Hidrólises específicas
Degradação de Edman
Métodos enzimáticos
Propriedades iónicas dos péptidos
Pequenos péptidos com interesse fisiológico
Análise dos aminoácidos
Estrutura secundária das proteínas
Hélices
Folhas pregueadas
Hélice tripla (colagénio)
Estrutura "supersecundária"
Proteínas fibrosas e proteínas globulares
Estrutura terciária
Diversos tipos de forças estabilizam a estrutura
Pontes de enxofre
Estrutura terciária e actividade biológica
Os grandes tipos de estrutura terciária
O nível superior de organização - estrutura quaternária
Definições de estrutura primária, secundária,
terciária e quatemária
Solubilidade das proteínas
Influência dos electrólitos
pH
Carácter anfotérico
Utilização das propriedades na separação
Técnicas de separação de proteínas
Isolamento, fraccionamento e purificação
Electroforese
Filtração em gel
Focagem isoeléctrica
Classificação das proteínas
Em função da solubilidade
Em função da composição
Entre-capítulos -
Química-física
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em Bioquímica-
o que é preciso saber
Funções de estado
Energia interna e entalpia
O significado de entropia
Energia livre de Gibbs
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Entender a BIOQUÍMICA
Processos espontâneos. A entropia do Universo aumenta
Como se expressa a energia numa equação química
A variação de energia livre está relacionada com K
O equilíbrio em Bioquímica
Capo 2 -
Cinética das reacções bioquímicas
Catalisadores
Enzimas - as ferramentas do metabolismo
O centro activo. Exemplos
Velocidade da reacção enzimática
Actividade enzimática
Variação da velocidade com a concentração de substrato
Equação de Michaelis-Menten
A cinética de Lineweaver-Burk
Temperatura e actividade enzimática
As reacções enzimáticas e o pH
Regulação enzimática por activadores e inibidores
Cinética dos inibi dores reversíveis
lnibidores
Inibidores
competitivos
não competitivos
Regulação alostérica
Estrutura e conformação
das enzimas alostéricas
Efeito cooperativo do substrato
Modelo de Monod, Wyman e Changeux
O efeito cooperativo segundo Koshland
Um exemplo: a fosfofrutocinase
Tipos de regulação da actividade enzimática
Proenzimas
Formas múltiplas de enzimas. Isoenzimas
Leitura - As enzimas no dia-a-dia
Os co-autores da reacção: cofactores
Cofactores metálicos e citocromos
Coenzimas
Vitaminas hidrossolúveis
Nas reacções de oxidação-redução: NAD, NADP,
FMN e FAD
Intervenção do NAD+ e do NADP+ na
oxidação de substratos
Flavina-mononucleótido
Flavina-adenina-dinucleótido
Ácido lipóico
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Na transferência de grupos:
Pirofosfato de tiamina
Biotina
Coenzima A
Fosfato de piridoxal
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Entender a BIOQUÍMICA
S-adenosilmetionina
Derivados do ácido tetra-hidrofólico
Derivados da cobalamina
Classificação
Capo 3 -
das enzimas
ATP e as transferências de energia
o objectivo
vitalenergia
Uma supermolécula - o ATP
Formação do ATP
Outros compostos de potencial energético elevado
A oxidação celular em etapas sucessivas
O rendimento de oxidação da glucose
Em aerobiose
Em anaerobiose
A relação ATP/ADP influi de forma determinante na
respiração
Potencial redox e transferência de electrões
A variação da energia livre relacionada com t.Eo
Sistema transportador
de electrões - gerador de ATP
Os transportadores de electrões
Participação do NAD
NAD e NADP na regulação do metabolismo
Flavoproteínas (desidrogenases de FMN e de FAD)
Coenzimas Q
As flavoproteínas podem reoxidar substratos sem passagem
peloNAD
Citocromos
O ciclo Q
Esquema do transporte electrónico
Etapas da cadeia respiratória que permitem a fosforilação
do ADP a ATP
Rendimento energético - vamos acertar as contas
Morfologia de uma cadeia respiratória mitocondrial
ATP-sintase (ATPase)
Como está relacionada a transferência de electrões com
a fosforilação - teoria quimiosmótica
Inibição e "dissociação" das fosforilações oxidantes
Influência da fosforilação no rendimento energético global
Síntese do ATP pela energia luminosa
Clorofilas
Transporte de electrões e produção de ATP na fotossíntese
Para recapitular e esclarecer. O esquema Z
Esquemas da fosforilação fotossintética
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Entender a BIOQUÍMICA
Parte 11 Capo 4 -
Metabolismo do carbono,
Regulação e Transporte
Glúcido - estruturas e metabolismo. Aspectos
da regulação meta iea
Estrutura das oses
Isomeria
Aldoses
_
Cetoses
Estrutura cíclica das oses
Derivados das oses
Desoxirribose
Osaminas
Ácidos aldónicos
Ácidos urónicos
Ácidos aldáricos
Ácidos neuramínicos
Vitamina C
Ésteres fosfóricos das oses
Glicósidos
Poli álcoois - glicerol
Ciclitóis
Ósidos
Classificação
Holósidos
i-holósidos (ou dissacáridos)
Lactose
Maltose
Sacarose
Poli-holósidos (polissacáridos)
Homopoliósidos
Amido, amilose e amilopectina
Glicogénio
Celulose
Outros homopoliósidos
Heteropoliósidos
Mucopolissacáridos
Heterósidos
Glicoproteínas
Metabolismo dos glúcidos
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Hidrólise enziinática - digestão dos glúcidos
alimentares conduz essencialmente à glucose e à frutose
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Entender a BIOQUÍMICA
Metabolismo da glucose
A glucose-ó-fosfato no metabolismo
Glicóliseconversão da glucose (e da frutose)
em ácido pirúvico com produção de ATP
As estruturas
Fosforilação -
primeira reacção
Da glucose-6-fosfato à frutose-l,6-difosfato
Formação das trioses-fosfato
A única etapa de oxidação
Formação de ácido 3-fosfoglicérico.
As três últimas reacções conduzem ao
ácido pirúvico
Esquema geral da glicólise
Energia das reacções
Reoxidação do NADH
Reoxidação do NADH citoplásmico
em aerobiose
em anaerobiose
Balanço energético da glicólise
Rendimento energético real
eoglucogénese, a via inversa da glicólise
Diferenças enzimáticas entre a glicólise e a
neoglucogénese
Do ácido pirúvico a fosfoenolpirúvico - a piruvato-carboxilase
Da frutose-I ,6-di fosfato à frutose-ô- fosfato
Hidrólise da glucose-6-fosfato
Esquema geral da neoglucogénese
Para entender melhor
Regulação da glicólise e da neoglucogénese
Proteina-cinases e AMP ciclico
Frutose-2,6-difosfato
-
potente regulador alostérico
Ciclo de Cori
Descarboxilação do ácido pirúvico a acetil-coA - elo de ligação entre glicólise e Ciclo de Krebs
Reacções
Regulação da piruvato-desidrogenase
Ciclo de Krebsiu do Ácido Cítrico
Esquema simplificado
e nota histórica
Esquema geral
Reacções
Regulação
Resumo das reacções e balanço energético
Saldo energético da oxidação da glucose
Sínteses a partir dos glúcidos
Ciclo de Krebs e catabolismo de aminoácidos
Ciclo de Krebs e a síntese de aminoácidos
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Entender a BIOQUÍMICA
Ácido pirúvico, intermediário central do metabolismo
Metabolismo da glucose pela Via das Pentoses
Importância da via
Reacções da fase oxidante
Reacções da fase não oxidante
Reversibilidade - das hexoses às pentoses
Esquema geral
Resumo das reacções
Regulação
Ciclo de Calvin Nota
redução do C02 a glúcidos
histórica
Fixação do C02 na ribulose-l ,5-difosfato
a
ciclo prossegue por reacções inversas da
glicólise e da via das pentoses
Esquema geral da redução do C02 a glúcidos
a ciclo é autocatalítico
Na ausência de luz as plantas respiram como os animais
Rubisco - uma enzima e alguns enigmas
A fotorrespiração
Plantas C4 - concentram o Ca2 e reduzem a fotorrespiração
Via de Hatch-Slack
Amido e sacarose
Regulação da taxa de fotossíntese
Metabolismo da sacarose
Metabolismo do amido
Glicogénio
Degradação
Síntese
Regulação
(glicogenólise)
Metabolismo das outras oses
Conversão reversível galactose-glucose
A regulação do metabolismo do glicogénio como exemplo
da intervenção do AMP cíclico e das proteina-cinases
Mecanismos de regulação das sequências metabólicas
Reacções de não equilíbrio
Capo 5 -
Lípidos. Interacções
metabólicas
Um esquema de classificação dos lípidos
Ácidos gordos
Nomenclatura
Principais
Principais
ácidos gordos saturados
ácidos gordos insaturados
Acilgliceróis (glicéridos)
Representação esquemática
Hidrólise
Oxidação dos ácidos gordos
Activação
precede a oxidação
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Entender a BIOQUÍMICA
A oxidação ocorre na matriz mitocondrial
Reacções da ~-oxidação
Hélice de Lynen
Balanço energético
Oxidação dos ácidos insaturados
Nas plantas a !)-oxidação ocorre nos glioxissomas
e nos peroxissomas
Formação
Biosslntese
dos cor'p'os cetónicos (cetogénese)
dOIl ÚCI(10S gordos
Principais aspectos da biossíntese
Transferência do acetil-coA para o citosol
Síntese do malonil-coA
Processo de alongamento - a proteína ACP
Formação do acetoacetil-ACP
Síntese do ácido butírico
Hélice de Wakil
Nos eucariotas existe um complexo enzimático
Em cada sequência a cadeia alonga-se de dois carbonos
Síntese dos ácidos gordos nas plantas
Síntese dos ácidos gordos essenciais aos mamíferos
Ácidos gordos insaturados nos mamíferos
Etapa limitante da biossíntese
O NADPH a partir do NADH
Aspet:to~ da fhtegração dOI!metabo lísmos
Olit:€ft}fo~follpidos ifosfoglicéridos)
Principais estruturas
Representação esquemática
Os fosfolipidos e as membranas biológicas
- composto central do
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A cido fosfatidico
metabolismo
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lipídico
Síntese dos di- e triacilgliceróis
-
a partir do ácido fosfatídico
a partir do glicerol e acilcoenzima
Hidrólise
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A
dos glicerofosfolípidos
- o álcool é a esfingosina
Esfingolípidos
OlitlOl1pidél~
Glicoglicerolípidos
e Glicoesfingolípidos
Fosfolipidos e galactollpidos das membranas vegetais
Síntese dos lipidos membranários
e dos lípidos de reserva nas plantas
Lípidos animais e vegetais
Glicoesfingolípidos
Ceramidas - precursores de esfingomielinas
Esquema do metabolismo
dos esfingolípidos
Bst€t6is € 1:l!'itet6ides
Núcleo ciclopentanofenantreno
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Entender a BIOQUÍMiCA
Biossíntese dos esteróis. O colesterol
Do acetil-coA ao ácido mevalónico
Do ácido mevalónico ao isopentenil-pirofosfato
Do isopentenil-pirofosfato
ao esqualeno
Ciclização do esqualeno
O colesterol nos vegetais
Ácidos biliares e hormonas a partir do colesterol
Do colesterol
ao ácido cólico
Hormonas esteróidicas
Do colesterol à pregnenolona
Síntese da progesterona, corticóides,
androgénios e estrogénios
As hidroxilações na síntese do colesterol
e das hormonas esteróidicas
Vitaminas D - derivam dos esteróis
Lípidos poli-isoprénicos
Os lípidos poli-isoprénicos
a partir da unidade em C-5
Terpenos
lsopentenil-pirofosfato
na síntese de
carotenóides e xantofilas
Vitaminas A - derivam do caro te no
Outros llpidos poli-isoprénicos
e derivados
Ubiquinonas
e plastoquinonas
Tocoferóis (vitaminas E)
Vitaminas K
Flavonóides
Conversão glúcidos-Iípidos
As plantas cqnvertem lípidos em glúcidos _ ciclo do Acido Glioxilico
Condensação da acetil-coA
Esquema do ciclo
Do ácido málico à glucose
com o ácido glioxílico
Regulação do metabolismo do carbono nos mamíferos
Glucágon e insulina na regulação do metabolismo
As actividades metabólicas dos
diferentes órgãos são distintas
Cérebro e músculo
Síntese e degradação dos triglicéridos
no tecido adiposo
Regulação do teor de glucose no sangue
O metabolismo em situação de jejum
O ácido oxaloacético
não entra no Ciclo de Krebs
Energia no músculo a partir dos corpos cetónicos
Para recapitular e esclarecer
Lipoproteínas
Integração do metabolismo
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Entender a BIOQUÍMiCA
Capo 6 -
Membranas biológicas, transporte e
regulação hormonal
Membranas - três funções vitais
Os constituintes membranários e sua contribuição
Lípidos
Proteínas
Modelo do "mosaico fluido"
O transporte através das membranas
Transporte passivo
Transporte activo
Bomba de sódio-potássio
Os receptores membranários
Hormonas - os mensageiros intercelulares
Hormonas peptídicas e adrenalina nos
animais superiores
Adrenalina e glucagon desencadeiam "cascatas"
Activação da adenilato-ciclase para produção do AMP cíclico
Hormonas locais - asprostaglandinas
Principais hormonas do organismo humano
Honnonas das plantas superiores
Parte III Capo 7 -
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439
Ácidos nucleicos, biossíntese das proteínas
e metabolismo dos aminoácidos
Os ácidos nucleicos
e a transferência de informação genética
Constituintes dos nucleótidos
Bases azotadas
Bases púricas ou purinas substituídas
Bases pirimídicas ou pirimidinas substituídas
Nucleósidos - base + pentose
Nucleótidos
ucleósidos-monofosfato
Nucleósidos di- e trifosfato
A estrutura polinucleotídica
Sequência nucleotídica - estrutura primária
dos ácidos nucleicos
Hidrólise alcalina
A hidrólise selectiva na determinação da sequência
Hidrólise enzimática. Enzimas de restrição
Estrutura secundária dos DNA
Complementaridade das bases
As hélices são antiparalelas
DNA de cadeia simples
Estrutura terciária dos DNA - superenrolamento
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458
Entender a BIOQUÍMICA
Estrutura secundária dos RNA
Diferentes tipos de RNA
Propriedades físico-químicas
Fraccionamento do RNA
DNA e RNA absorvem no UV a 260 nm
Efeito hipercrómico
Hibridação
Dimensões dos ácidos nucleicos
Localização do DNA
Complexos nucleoproteicos
Técnicas analíticas de separação e de sequenciação
Técnicas de separação __
Técnicas de sequenciação
Técnica de Maxam-Gilbert
Técnica de Sanger-Coulson
Sequenciação do RNA
Biossíntese dos nucleótidos
Biossíntese e catabolismo dos nucleósidos-5'-trifosfato
Ribose- 5-fosfato
Formação
do fosforribosil-pirofosfato
Biossíntese dos nucleótidos púricos
1- Da ribose- 5-fosfato ao IMP
2 - Formação do AMP e do GMP
3- Formação dos nucleósidos di- e trifosfato púricos
Biossíntese dos desoxirribonucleótidos
púricos
Utilização das purinas pré-formadas
Esquema da biossíntese dos ribo- e desoxirribonucleótidos púricos
Esquema da regulação alostérica da biossíntese
dos nucleótidos púricos
Esquema-resumo do catabolismo das bases púricas
Esquema do catabolismo dos nucleótidos púricos
Utilização das bases
e interconversão dos nucleótidos púricos
Bioss íntese dos ribonucleósidos-trifosfato
pirimídicos
1 - Síntese do UMP
Formação do carbamil-fosfato
2 - Transformação do UMP em CTP
Precursores pirimídicos do DNA: dCTP e dTTP
O dTTP a partir dos desoxirribonucleótidos
citidílicos
Utilização das pirimidinas livres
Esquema da biossíntese dos ribo- e desoxirribonucleótidos pirimídicos
Degradação das pirimidinas
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Entender a BIOQUÍMICA
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486
Inibidores da síntese dos nuc\eótidos
A concentração dos nuc\eótidos nas células
Catabolismo dos nuc\eótidos
Biossíntese dos ácidos nucleicos
e transferência da informação genética
Tipos de transferência
Colinearidade gene-proteína
_
A replicação (duplicação) do DNA
A replicação é semi-conservativa
DNA-polimerase (enzima de Komberg)
Histórico - A análise das frequências
Actividades exonucleásicas
da DNA-polimerase
I
- reparação do DN A
Intervenção da ligase
A DNA-polimerase I não é capaz de duplicar o DNA in vivo
DNA-polimerases 11e III
Aprimase
_
Helicase e girase
A síntese é descontínua
Um modelo de replicação: o de DNA em E. coli
O DNA "circular" bacteriano __
_
A replicação do DNA nos eucariotas
O DNA eucariótico
_
tem muitas origens de replicação
Biossíntese dos RNA
RNA-polimerase dependente do DNA (transcriptase)
A RNA-polimerase de E. coli
Transcrição
do operão triptofano
Transcrição nos eucariotas
Início e fim da transcrição são controlados
A transcrição pode ser bloqueada por inibidores específicos
Replicação do genoma viral
RNA-polimerase dependente do RNA (replicase)
A transcrição "inversa" _
Os RNA não são sintetizados na forma definitiva
Nucleases de restrição são ferramentas biológicas
O DNA recombinado (ou recombinante)
e a c\onagem de genes
Clonagem de genes de mamíferos em bactérias
Capo 8 -
Biossíntese das proteínas
Os aminoácidos são activados e ligados aos tRNA
Características comuns dos tRNA
Estrutura terciária do tRNA
Ribossomas - constituídos por RNA e proteínas
Polissomas - agregados de ribossomas e mRNA
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Entender a BIOQUÍMICA
o mRNA
é a matriz da síntese proteica
O mRNA policistrónico dos procariotas
RNA mensageiro dos eucariotas
Estrutura descontínua do gene - exões e intrões
Ribozimas - as enzimas não são os únicos
catalisadores biológicos
Expressão de genes de mamíferos
- algumas dificuldades
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em bactérias -
O código genético
O código é universal?
Emparelhamento códão-anticódão
- a ambiguidade da 3" letra
O mecanismo da tradução
Transferência dos aminoácidos para a cadeia peptídica
A tradução
O sentido da síntese é 5' -3 '
Início da síntese proteica
Reconhecimento do rnRNA
e sinais de início procarióticos
Reconhecimento do mRNA nos eucariotas
Formação do complexo iniciador
Alongamento da cadeia
Nos procariotas
Nos eucariotas
Esquema do processo de alongamento
Fecho da síntese - o sinal de fecho
é um sistema complexo
Factores de alongamento
nos eucariotas
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e factores de fecho
As novas proteínas são transportadas ao seu destino
A síntese proteica em c1oroplastos e plantas superiores
DNA dos cloroplastos
Transporte das proteínas para as mitocôndrias
e para os cloroplastos
Qual o destino dos intervenientes na síntese proteica?
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Algumas mutações podem ser reparadas
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As proteínas são muitas vezes modificadas
após a tradução do rnRNA
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A "viagem"
dos ácidos nucleicos
A regulação dos processos celulares
Regulação genética da transcrição e da tradução
A regulação do operão triptofano
A regulação do operão lac
Repressão
do operão lac pela glucose
Regulação nos organismos superiores
Mutações - modificações no gene da proteína
19
Entender a BIOQUÍMICA
Alguns péptidos curtos não são sintetizados
nos ribossomas
lnibidores da síntese proteica
Capo 9 - O azoto na biosfera
Metabolismo dos aminoácidos
Como se forma o NH3 necessário à síntese
dos compostos azotados?
Do azoto atmosférico ao NH3
Alguns organismos fixam o azoto atmosférico
sob a forma de amoníaco
Assimilação dos nitritos e nitratos
Redução a NH3 dos nitritos e nitratos
O azoto na biosfera - esquema simplificado
Esquema da incorporação e formação de NH3 nas plantas
Metabolismo dos aminoácidos
Transaminação - reacção fundamental
Aspartato-aminotransferase
nas plantas
Fosfato de piridoxal nas reacções dos aminoácidos
Descarboxilação
Desaminação
Serina, treonina e cisteína são desaminadas directamente
Desaminação reversível do ácido aspártico
Desaminação oxidante
Desaminação
oxidante do ácido glutâmico
Catabolismo
Destino do grupo amina
Ciclo da ureia
Síntese da arginina a partir da ornitina
O ciclo da ureia liga-se ao ciclo de Krebs
Ureídeos nas plantas
_
Destino do esqueleto carbonado dos aminoácidos
Aminoácidos
glucogénicos
e cetogénicos
Alanina, serina, glicina, cisteína e treonina
originam ácido pirúvico
Catabolismo
Eliminação
da glicina
de compostos
tóxicos através da glicina
Acido aspártico e asparagina são convertidos em
ácido oxaloacético
Glutamina. prolina, arginina e histidina - entram no Ciclo de K.rebs pelo ác. ce-cetoglutárico
Metionina. isoleucina, treonina e valina - parte dos
seus carbonos entra no Ciclo de K.rebs pelo succinil-coA
Degradação da leucina
Degradação da fenilalanina e da tirosina
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Entender a BIOQUÍMICA
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Síntese dos aminoácidos
As etapas da síntese
Aminoácidos indispensáveis
Incorporação do NH3 na forma orgânica
Incorporação do amoníaco no ácido glutâmico:
formação de glutamina
O processo de transferência do grupo amina
nos procariotas e nas plantas superiores - a via da glutamina-sintetase/glutamato-sintase
A cido glutâmico e glutamina
Ácido glutâmico -
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precursor da prolina
Proveniência do esqueleto carbonado
Famílias de aminoácidos
-------Alanina e ácido aspártico
Ácido aspártico e asparagina
A asparagina
nas plantas superiores
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Arninoácidos que derivam do ácido aspártico
- treonina, isoleucina, metionina e lisina
Esquema do metabolismo dos ácidos glutâmico e aspártico
Serina e glicina
Glicina a partir da etanolamina
Glicina e ciclo de Shemin
Síntese da creatina
Síntese das porfirinas através da glicina
Biossíntese dos hemes e das clorofilas
Aminoácidos sulfurados
_
Metabolismo da metionina
_
Ciclo do meti lo activado
Síntese da cisteína
Esquema do metabolismo da metionina
Síntese da metionina nas plantas
Síntese da cisteína nas plantas e nas bactérias
Etileno e poliaminas a partir da S-adenosilmetionina
Biossíntese dos aminoácidos aromáticos
_
Síntese do ácido corísmico __
Fenilalanina e tiro sina
Triptofano
A produção do azoto orgânico pelas plantas
Leitura: "Afotossintese também é metabolismo azotado '_'_
A biossíntese dos aminoácidos é regulada
por retroinibição
Uma enzima reguladora - a glutamina-sintetase
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Os aminoácidos são precursores
de numerosas biomoléculas
Biotecnologia
em glossário
Bibliografia (consultar também o final de cada capítulo)
Índice alfabético ---
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