Introdução ao metabolismo - IQ-USP

Introdução ao metabolismo
Reação química
• Termodinâmica da reação- variação de energia
envolvida.
- Importante só o estado inicial e final
- Espontânea- sistema final tem menor energia
que o inicial
• Cinética da reação- velocidade
Termodinâmica
Estudo das formas de energia que afetam a matéria
Possibilita prever se processos bioquímicos são
possíveis
Estuda sistema X ambiente
Transformações iguais tem variações de energia
idênticas, independentemente do sistema ou
processo
Variação de energia livre (Gibbs)
• Reação química- tem variação de energia livre
• ∆G- quantidade de energia capaz de realizar
trabalho a temperatura e pressão constantes.
• Caloria: a quantidade de energia necessária para
elevar em 1 grau celsius a temperatura de 1 g de
água
• 1 caloria = 4,1868 J
• A
B
• Por convenção:
-se a reação ocorre no sentido de B: ∆G com sinal negativo
-se a reação ocorre no sentido de A: ∆G com sinal positivo
• Valor de ∆G varia com a concentração de
reagentes e produtos
• ∆G0 – variação de energia livre em condições
padrão
• ∆G0 de uma reação define o trabalho disponível em uma
reação quando substratos e produtos estão presentes em
concentrações 1 M, 25ºC, pH7.0 e 1 Atm.
• ∆ G define o trabalho disponível em uma reação quando os
substratos e produtos estão em suas concentrações reais
intracelulares, e é obtido pela soma:
∆G = ∆G0 + 2,3 RT log [produtos] /
[reagentes]
R= cte dos gases- 8,31 J/K.mol
T= Temperatura escala Kelvin (K = C + 273)
Compostos ricos em energia
• - reação com ∆G0´ negativo e superior a 25kJ/mol
Ex. : hidrólise de ATP= - 31kJ/mol
hidrólise de fosfocreatina= -43 kJ/mol
NH2
N
O-
O P
O
OO P
O
OO P
N
O
CH2
O
N
N
O
Ribose
OH
Adenina + Ribose = Adenosina
Adenosina Monofosfato = AMP
Adenosina Difosfato
= ADP
Adenosina Trifosfato = ATP
OH
Adenina
• Na célula:
-reações com energia livre de Gibbs padrão
positiva são associadas a reações com energia
livre negativa
Metabolismo
-Seqüência de reações que resultam na
formação de produto
-Altamente regulada
-Anabolismo (biossíntese): construção de
macromoléculas- gasto de energia (ATP)
-Catabolismo: degradação de nutrientes
e material celular- geração de energia
(ATP) reaproveitamento de materiais
Conceito de metabolismo: catabolismo e anabolismo
LIPÍDIOS
POLISSACARÍDIOS
PROTEÍNAS
GLICOSE
AMINOÁCIDOS
Asp
Fosfoenolpiruvato (3)
Gly
Ala
Ser
Cys
Leu
Ile
Lys
Phe
ÁCIDOS GRAXOS
Glu
Piruvato (3)
CO2
H3 C - C
O
Acetil-CoA( 2 )
CoA
CO2
Oxaloacetato (4)
Citrato (6)
CO2
Isocitrato (6)
Malato (4)
CO2
Fumarato (4)
 Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
CO2
Conversão a poucos
compostos
ALIMENTOS
POLISSACARÍDIOS
Glicose
PROTEÍNA
LIPÍDIOS
Aminoácidos
Ácido Graxo
CO2
NAD+
FAD
NADH
FADH2
ADP + Pi
O2
H2O
ATP
http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm
Kegg- Kyoto Encyclopedia of genes and genomes
http://expasy.org/
Aspectos gerais do metabolismo
• VIA- SEQUÊNCIA DE REAÇÕES; METABOLITOS
• REAÇÕES REVERSÍVEIS- ALGUMAS
IRREVERSÍVEIS- DEPENDENDO DA VIA EM
QUESTÃO
• ANABOLISMO E CATABOLISMO- PARTE DAS
REAÇÕES DISTINTAS
• COMPARTIMENTALIZAÇÃO DE VIAS
• REGULAÇÃO
Níveis de Regulação
1. Expressão gênica
.
2. Controle alostérico
[ATP e ADP] - [NAD+ e NADH] – Citrato - Frutose 2,6 bisfosfato
3. Controle hormonal
Insulina – Glucagon – Adrenalina
Reservas energéticas de um homem adulto
Composto
(kg)
Energia disponível
(kcal)
Fígado
0,150
600
Músculo
(Glicogênio)
0,300
1.200
Músculo
(Proteína)
6
24.000
15
135.000
Tecido adiposo