metabolismo de carbono - bioquimicametabolicafatec
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Saccharomyces cerevisiae Grande família de transportadores ◦ 20 genes HXT que codificam: proteínas que têm hexoses como substratos ◦ 2 sensores para hexoses (Snf3 e Rgt2) Codificados pelos genes SNF3 e RGT2 Sinalizam para o meio intracelular a presença do soluto no meio extracelular Não fazem transporte de soluto Snf3 – sensor para baixas concentrações de glicose Induz transcrição gênica para transportadores HXT2 e HXT7 Rgt2 – sensor para elevadas concentrações de glicose Induz a transcrição de genes que codificam transportadores com baixa afinidade pela glicose (HXT1) Fatores nutricionais ◦ Baixa disponibilidade de N ◦ Suspensão da síntese protéica Como ocorre a inativação? ◦ Ubiquitinação das proteínas ◦ Remoção da membrana por endocitose Quando ocorre a inativação? O que é ubiquitinação? Ligação de uma pequena proteína, chamada ubiquitina a outras proteínas Proteínas ligadas a ubiquitina estão marcadas para serem degradadas nos proteossomos. Papel da ubiquitina? Importância da maltose ◦ Produção de cerveja e pão Metabolismo de maltose ◦ Transporte através de membrana ◦ Hidrólise Maltase (α-glicosidase) ◦ Entrada da glicose na via glicolítica METABOLISMO Proteínas transportadoras ◦ Genes MALX1 Inativação do transporte de maltose ◦ Adição de glicose ao meio de crescimento ◦ Inibição da síntese de proteínas Deficiência de N ou tratamento com inibidores TRANSPORTE Invertase (βfrutofuranosidase EC 3.2.1.26) ◦ Hidrólise sacarose Glicose + frutose ◦ Hidrólise rafinose Frutose e melibiose Melibiase Hidrólise da melibiose Glicose + galactose INVERTASE Formas de invertase expressas por leveduras Codificadas por regiões diferentes SUC gene ◦ Citoplasmática ◦ Espaço periplasmático Produz hexoses que serão transportadas através dos transportadores de membrana. FORMAS DA ENZIMA Melibiose Rafinose Enzima melibiase (αgalactosidase EC 3.2.1.22) ◦ GAL genes ◦ Glicoproteína secretada no periplasma ◦ Hidrólise da melibiose Induzidos por galactose Reprimidos por glicose ◦ Conversão de galactose em glicose 1-P e depois em glicose 6-p Glicose + galactose ◦ Expressa por gene da família MEL ◦ Regulação do gene coordenada a dos genes GAL Induzidos por galactose Reprimidos por glicose MELIBIOSE Transporte de galactose para citoplasma - GAL2 Crescimento de leveduras em meio aeróbico, com galactose ◦ + biomassa e – produto de fermentação GALACTOSE Definição Divisão das reações Importância ◦ Produção de energia ◦ Produção de intermediários para biossíntese Relembrando.... Resumo da glicólise Glicose FASE PREPARATÓRIA DA GLICÓLISE Glicose 6-fosfato Enzimas: 1- hexoquinase Frutose 6-fosfato 2 – fosfoglicoseisomerase 3- fosfofrutoquinase Frutose 1,6-difosfato 4- aldolase 5- triose-fosfatoisomerase Gliceraldeído 3-fosfato 5 Diidroxiacetona fosfato 9 (2) Gliceraldeído 3-fosfato FASE DE PRODUÇÃO DE ENERGIA (2) 1,3 Difosfoglicerato (2) 3 Fosfoglicerato (2) 2 Fosfoglicerato (2) Fosfoenolpiruvato Enzimas: 6- gliceraldeído 3-Pdesidrogenase 7- fosfogliceratoquinase 8- fosfogliceratomutase 9 – enolase 10piruvatoquinase (2) Piruvato 10 Substratos das hexoquinases I e II ◦ Glicose, frutose e manose Substratos da Glicoquinase ◦ Manose e glicose Inibidores da hexoquinase ◦ ↑ ATP e trealose-6fosfato Enzimas reguladoras Hexoquinase/glicoquinase Fosfofrutoquinase ◦ Controle alostérico ATP ↓ atividade AMP e frutose 2,6bifosfato ↑ atividade Piruvato quinase ◦ Regulação alostérica ◦ Ativadores: Frutose 1,6 bifosfato, ADP e fosfoenolpiruvato ◦ Inibidores: Ácido cítrico e ATP Enzimas reguladoras Reoxidação NADH a NAD+ ◦ Principal via mesmo na presença de O2 ◦ Enzimas: Piruvato carboxialse Ativação alostérica pelo substrato ◦ Etanol desidroganse Fermentação etílica Produtos de reação: ◦ Etanol Difusão através da membrana plasmática ◦ NAD+ Disponível para a glicólise Em S. cerevisiae ◦ Adh1 - citoplasmática Principal enzima envolvida na formação do etanol na via glicolítica ◦ Adh2 Reprimida na presença de glicose Necessária para o crescimento na presença de etanol ◦ Adh3 mitocondrial Papel pouco conhecida Fermentação etílica Fermentação etílica Importante na fase de crescimento Reações: ◦ Biossíntese de lipídeos e aminoácidos ◦ Transportado para a matriz mitocondrial pela carnitina ◦ Oxidação a acetato Enzima acetaldeído desidrogenase ◦ Condensação do acetato a acetil-CoA Acetil-CoA sintase Destinos do acetil-CoA Acetil-CoA sintase é essencial para: ◦ Crescimento vegetativo Presença de acetato ◦ Esporulação Induzida pelo acetato Outras funções Crescimento vegetativo esporulação Rota oxidativa ◦ Mitocôndria ◦ Complexo enzimático piruvato desidrogenase ◦ 5 subunidades Influenciada em partes pelas propriedades cinéticas das enzimas piruvato desidrogenase e piruvato descarboxilase Baixas concentrações de piruvato ◦ Favorecem oxidação Elevadas concentrações de piruvato ◦ Afinidade 10X maior por piruvato in vitro Quando o fluxo através da glicólise é elevado Durante crescimento em elevadas concentrações de glicose Na célula afinidade baixa ◦ Favorecem a fermentação Piruvato desidrogenase Controle expressão gênica: glicose induz expressão da descarboxilase, reprime a desidrogenase Conversão a oxaloacetato ◦ Reposição no CK ◦ Reação anaplerótica Enzima piruvato carboxilase Gasto de ATP Isoenzimas ◦ Constitutiva ◦ Transcrição ativada pela presença de glicose ◦ Transcrição regulada pela disponibilidade de fontes de N Pode ocorrer com elevada velocidade ◦ Uma única célula de levedura pode consumir 5X o peso em CH, em 1 hora de fermentação.... Velocidade deve ser controlada ser coordenada com outros processo Necessidade de regulação Mecanismos de controle: ◦ Regulação da atividade das enzimas Ativação e repressão da transcrição gênica Regulação reversível da atividade enzimática ◦ Modificação póstranscrição no mRNA ◦ Modificação pós-tradução proteínas Levedura em meio de crescimento sem fontes de carbono para fermentar Produto da neo: ◦ Glicose 6-P Via das pentoses fosfato Ribose -5-P para síntese His Ribo e desoxiribunucleotídoes Eritrose-4-P Aminoácidos aromáticos Quando ocorre nas leveduras? Origens dos C que entram na neoglicogênese: ◦ Ciclo do ácido cítrico e Ciclo do Glioxalato Formação de oxaloacetato Fontes da carbono Importante fonte de: NADPH Ribose ◦ Trp ◦ Purinas ◦ Ribo e desoxirribunucleotídeos Eritrose-4-P ◦ Phe, Tyr, Trp FUNÇÕES Dissacarídeo de glicose não redutor Forma de armazenamento de CH nas leveduras Resistência as condições de estresse ◦ Temperatura superior a 28ºC ◦ Exposição ao etanol ◦ Peróxido de hidrogênio ◦ Solventes ◦ Estresse osmótico Funções UDP-glicose + Glicose 6-P Trealose 6-P sintase Trealose 6-P + UDP Trealose 6-P fosfatase Trealose Síntese Pode ser fonte de carbono extracelular ◦ Enzimas que hidrolisam a trealose Trealase neutra Citoplasma Trealase ácida Vacuolar ESTRUTURA Trealose como fonte de C
