introduÇÃo ao metabolismo de carboidratos e nfermagem 2012/1 – p rofª a manda v icentino...
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INTRODUÇÃO AO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
ENFERMAGEM 2012/1 – PROFª AMANDA VICENTINO
Bioquímica – Módulo II
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ANABOLISMO
AminoácidosGlicídeos
Ácidos Graxos
ProteínasPolissacarídeos
Lipídeos
Energia
química
CarboidratosGordurasProteínas
CATABOLISMO
CO2
H2ONH3
DE ONDE TIRAMOS ENERGIA????
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METABOLISMOAtividade celular coordenada em que um sistema multi-enzimático funciona para: obter energia química (na forma de ATP e NADH) através da luz
solar (fototróficos) ou de nutrientes disponíveis no meio-ambiente (quimitróficos);
converter micronutrientes em biomacromóleculas; sintetizar ou degradar biomóleculas
necessárias para funções celulares específicas.
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quimiotrófica
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BIOENERGÉTICA & TERMODINÂMICA
Bioenergética é o estudo quantitativo da transdução de energia que ocorre nas células bem como os processos químicos envolvidos.
PRINCÍPIOS DA TERMODINÂMICA:
- Primeira Lei - Conservação de energia “Para qualquer transformação física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece constante, a energia pode mudar de forma ou ser transportada de uma região para outra; entretanto, ela não pode ser criada ou destruída.”
- Segunda Lei - Tendência do universo a desordem crescente“Em todos os processos naturais, a entropia do universo aumenta.”
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Quantidades termodinâmicas que descrevem a variação de energia:
Energia Livre de Gibbs, G: quantidade de energia necessária para realizar uma reação a temperatura e pressão constantes.
Entalpia, H: calor contido no sistema reacional.
Entropia, S: quantidade aleatória de desordem do sistema.
G = H - T S
As variações entre energia livre, entalpia e entropia de um sistema biológico se relacionam entre si através da equação:
As células funcionam sob sistema de isoterma, ou seja, funcionam à temperatura constante. Desta forma a única fonte de energia que as células utilizam é a energia livre de Gibbs que permite predizer a direção das reações químicas, o equilíbrio químico e quantidade de trabalho necessário para que a reação ocorra à temperatura e pressão constantes. A energia livre provém dos nutrientes para os seres heterotróficos e da absorção de energia solar para os organismos fototróficos. A ENERGIA LIVRE É TRANSFORMADA EM ATP E OUTRAS MOLECULAS ENERGÉTICAS.
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ATP: “MOEDA” ENERGÉTICA
Hidrólise do ATP
A liberação de ADP e Pi é mais estável do que o composto por ATP. Essa estabilidade se dá pelo fato de que ocorre, durante a reação de hidrólise do ATP, diminuição da energia livre desse sistema, em outras palavras, liberação de energia.
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Fosfocreatina: molécula de estocagem de energia
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Coenzimas como transportadores de elétrons
Reações de oxidação-redução:
Agente redutor: molécula doadora de elétrons Agente oxidante: molécula receptora de elétrons
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Os nucleotídeos NAD+, NADP+, FMN e FAD são coenzimas hidrossolúveis que sofrem
oxidações e reduções reversíveis em muitas das reações metabólicas de transferência de elétrons.
NAD+/FAD NADH/FADH2
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NADH → molécula (forma ativa da coenzima B3) encontrada nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de elétrons" nas reações metabólicas de oxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula.Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.
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FADH2 → molécula transportadora de energia metabólica, sendo utilizada como substrato na fosforilação oxidativa. O FADH2 é reoxidado a FAD, resultando subsequentemente na síntese de duas moléculas de ATP por cada FADH2.
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ROTAS METABÓLICAS
conjunto de reação que produz ou degrada um determinado produto (substrato) ou conjunto de produto ex: glicólise
Tipos de rotas: catabólicas (onde há degradação, ou “quebra” de
compostos); anabólicas (que é a síntese, ou seja, formação de
compostos).
As vias catabólicas são acompanhadas por liberação de energia livre, enquanto o anabolismo requer energia para ser realizado.
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Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação
A
1
BC
2
ciclo fútil
A=B?G’°<0
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A
1
BC
2
G’°<0
Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade
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A
1
BC
2
G’°<0
Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade
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Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação
Várias etapas existem para oxidar a glicose más somente uma faz sentido nas transformações químicas necessárias para a célula
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Características das rotas metabólicas:
Irreversibilidade Direcionamento Economia dos intermediários Regulação
Intermédiários que participam de forma reversível nas reções de oxido-redução como transportadores de életrons
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PROTEÍNAS
POLISSACARÍDEOS
LIPÍDEOS
AMINOÁCIDOS
AÇÚCARES
ÁCIDOS
GRAXOS
GLICEROL
ACETIL-COA
CICLO DO AC. CÍTRIC
O
ATPCO2
Hidrólise de moléculas complexas
Conversão dos blocos em Acetil-CoA
Oxidação da Acetil-CoA; Fosforilação Oxidativa
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Os carboidratos são compostos orgânicos com pelo menos três carbonos onde todos os carbonos possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária (grupamento cetônico). Fórmula geral (CH2O)n.
CARBOIDRATOS
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CLASSSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE CARBONOS
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MONOSSACARÍDEOS MODIFICADOS
• Além dos monossacarídeos discutidos até aqui, organismos apresentam uma série de hexoses derivadas.
• Nesses casos, um grupo hidroxil é substitído por outros grupos ou a carbonila é oxidada gerando uma carboxila.
• Outra modificação importante é a fosforilação.
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ENANTIÔMEROS
Todos os monossacarídeos, com exceção da dihidroxiacetona, apresentam um ou mais carbono assimétrico.
Por convenção, uma forma é chamada isômero D e a outra isômero L
Usa-se como referência o carbono mais distante da carbonila para classificar os estereoisômeros.
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GLICOSE
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POLÍMEROS DE CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS:
Glicose FrutoseLigação: 1,2
SACAROSE
Glicose Galactose
Ligação: 1,4
LACTOSE
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POLISSACARÍDEOS: são polímeros constituídos de centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos, mais comumente a glicose. Pode formar cadeias lineares, como na celulose, ou cadeias ramificadas, como no amido e no glicogênio.
CELULOSE: as unidades de glicose são unidas por ligações glicosídicas 1,4.
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AMIDO: é composto de duas frações: amilose (A) e amilopectina (B), que correspondem, respectivamente, a cerca de 20% e 80% do amido na maioria das plantas. Amilose é composta por cadeias lineares de resíduos de glicose unidos por ligações 1,4. A amilopectina contém cadeias lineares curtas, cerca de 24-30 unidades de glicose e cadeias ramificadas formadas por ligações 1,6.
AMILOSE: cadeia linear / ligações 1,4
AMILOPECTINA: cadeia linear / ligações 1,4 cadeia ramificada / ligações 1,6
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GLICOGÊNIO: as cadeias da molécula de glicogênio assemelham às da amilopectina, embora sejam mais ramificadas (13 resíduos de glicose e duas ramificações por cadeia). As unidades de glicose estabelecem ligações 1,4 nos segmentos lineares, é ligações 1,6 nas ramificações.
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FUNÇÕES:
Bioenergética: são degradados através de vias metabólicas, onde suas ligações ricas em energia (±10 Kcal) são quebradas para ressintetizar ATP, que servirá como fonte de energia para sustentar as necessidades biológicas das células.
Estrutural: a parede celular dos vegetais é constituída por um carboidrato polimerizado, a celulose.
Reserva de Energia: o amido, nos vegetais, e o glicogênio, nos animais, são polímero de glicose; que servem como estoque de energia.
Moléculas de Adesão
CARBOIDRATOS