Estudo Dirigido Bioquimica Metabolica

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Biologia Molecular Bioquímica Metabólica ALUNA: Sarah Ramos Leite Feitosa – 11212291 CURSO: Farmácia Estudo Dirigido 2013.1 Metabolismo é o conjunto de transformações e reações químicas através das quais se realizam os processos de síntese e degradação (ou decomposição) das células. O processo metabólico se divide em dois grupos denominados anabolismo (reações endergônicas) e catabolismo (reações exergônicas). Anabolismo é o conjunto de reações metabólicas de síntese em que a energia libertada pelo catabolismo é utilizada para construir moléculas complexas. Em geral, as moléculas complexas que constituem estruturas celulares são construídas passo a passo a partir de precursores mais simples. O anabolismo divide-se em três etapas fundamentais: primeiro, a síntese de precursores como aminoácidos, monossacarídeos, isoprenóides e nucleótidos, depois a sua ativação a formas reativas usando energia provinda do ATP e finalmente a construção de moléculas complexas, tais como proteínas, polissacarídeos, lípidos e ácidos nucleicos, a partir destes precursores ativados.Os organismos diferem entre si na quantidade de diferentes moléculas que conseguem sintetizar. Os seres autotróficos, como as plantas, podem construir moléculas complexas (polissacarídeos e proteínas) a partir de moléculas muito simples como o dióxido de carbono e a água. Os seres heterotróficos necessitam de fontes alimentares para providenciar monossacarídeos e aminoácidos, para produzir macromoléculas. Os organismos podem ainda ser classificados segundo a fonte primária da sua energia: fotoautotróficos e foto-heterotróficos obtém energia a partir da luz solar, enquanto que organismos quimioautotróficos e quimio-heterotróficos obtêm energia a partir de reações de oxidação. Catabolismo é o conjunto das reações metabólicas que libertam energia. Tais reações incluem a degradação e oxidação de moléculas encontradas em alimentos, assim como reações que captam a energia luminosa da luz solar. As reações catabólicas providenciam energia e componentes necessários às reações anabólicas. A natureza exata destas reacções catabólicas difere de organismo para organismo: organismos organotróficos usam moléculas orgânicas como fonte de energia, enquanto litotróficos usam substratos inorgânicos e fototróficos captam energia solar, transformando-a em energia química.Todas estas diferentes formas de metabolismo dependem de reações redox que envolvem a transferência de elétrons de moléculas doadoras reduzidas, como moléculas orgânicas, água, amoníaco, ácido sulfídrico ou íons ferrosos (Fe2+), para moléculas aceitadoras, como o dioxigénio (O2), o nitrato (NO3−) ou o sulfato (SO42-). Em animais, estas reações envolvem a degradação de moléculas orgânicas complexas a moléculas mais simples, como dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Em organismos fotossintéticos, como as plantas e cianobactérias, estas reações de transferência eletrônica não libertam energia, sendo antes utilizadas como forma de armazenar energia absorvida da luz solar. No ser humano as vias metabólicas são variadas, sendo as mais importantes as seguintes: Glicólise – desdobramento da molécula de glicose em substâncias orgânicas menores e fornecimento de energia de ligação armazenada na molécula de ATP. Ciclo de Krebs – oxidação da acetil-CoA durante a respiração aeróbia; Fosforilação Oxidativa – liberação de elétrons assimilados por aceptores, durante a cadeia respiratória mediada pelos citocromos nas cristas mitocondriais; Ciclo da uréia – processamento e eliminação de NH4+ , excreta nitrogenada menos tóxica e hidrossolúvel; β oxidação dos ácidos graxos – transformação de lipídios em acetil-CoA, para posterior direcionamento ao Ciclo de Krebs; Pentoses Fosfato – síntese de pentoses, carboidratos componentes dos nucleotídeos estruturais da molécula de DNA. 2- O que vem a ser fotofosforilação e fosforilação oxidativa? No que estes dois processos diferem? A fotofosforilação é um processo de síntese de ATP a partir de ADP + fosfato, levado pelas ATP sintases da membrana do tilacoide, nos cloroplastos das células vegetais. Utiliza a energia libertada no transporte de elétrons para bombear prótons desde o estroma para o interior da tilacoide para criar um gradiente eletroquímico, que ao dissipar-se devido à saída de prótons do tilacoide para o estroma através das ATP-sintases, acopla esta energia à fosforilação do ADP para formar ATP. A energia necessária é proporcionada pela luz que é captada pelos pigmentos fotosintéticos. A fosforilação oxidativa é uma via metabólica que utiliza energia libertada pela oxidação de nutrientes de forma a produzir trifosfato de adenosina (ATP). O processo refere-se à fosforilação do ADP em ATP, utilizando para isso a energia libertada nas reações de oxidação-redução. 3- Descreva a gliconeogênse a partir do Glicerol. O glicerol é produzido pela lipólise dos triglicerídeos no fígado e é fosforilado pela glicerol cinase, formando o Glicerol-3-P, este se transforma em diidroxiacetona-P, através da enzima glicerol-3-P-desidrogenase. São necessários 2 moléculas de glicerol, uma forma diidroxiacetona-P e a outra gliceraldeído-3-P. Juntasformam a frutose-1,6-bifosfato, a partir daí segue as reações da gliconeogênese para a formação da glicose. 5- Aponte as principais diferenças entre a síntese e catálise dos ácidos graxos. A síntese de ácidos graxos é realizada exclusivamente no citosol e é dependente de um complexo ácido graxo sintase, esta localização separa os processos sintético das reações de catálise que ocorrem na matriz mitocondrial. Além disso há a diferença entre os co-fatores transportadores de elétrons empregados na síntese (redução), que faz uso de NADPH e aqueles empregados na catálise (oxidação) que utiliza NAD+. 6- Descreva o processo de ativação e transporte dos ácidos graxos no processo de catálise. Os ácidos graxos livres não podem passar diretamente através das membranas mitocondriais sem sofrer uma série de reações enzimáticas, pois as enzimas responsáveis pela oxidação de ácidos graxos nas células se localizam na matriz mitocondrial. Sendo assim, o grupo carboxílico da carnitina (composto derivado da lisina) se une transitoriamente ao grupo acil-graxo sintetizado na reação entre ácido graxo, CoA, ATP, formando o composto acil-carnitina, sendo então transportado através da membrana mitocondrial interna por um transportador específico. Na matriz mitocondrial a acil-carnitina sofre a ação da carnitinaaciltransferase, regenerando acil-CoA e a carnitina que são liberados no interior da matriz. A carnitina retorna ao espaço entre a membrana interna e externa. 7- Em 1978 Peter Mitchell recebia o Prêmio Nobel em Química por sua teoria quimiosmótica. Explique, segundo o modelo quimiosmótico, o processo de geração de ATP em procariotos e eucariotos. Procariotos: As bactérias e as arqueas também podem utilizar quimiosmose para produzir ATP. As cianobactérias, as bactérias verdes sulfurosas e as bactérias púrpuras usam a fotofosforilação para criar energia, utilizando a energia da luz para formar um gradiente de prótons e uma cadeia de transporte eletrônico fotossintética. As bactérias não-fotossintéticas, tais como a Escherichia coli, contêm também ATP sintase. Eucariotos: O catabolismo da glicose na presença de oxigênio é designado respiração celular. Os últimos passos deste processo ocorrem na mitocôndria. As moléculas com alto potencial energético NADH e FADH2 são produzidas no ciclo dos ácidos tricarboxílicos e na glicólise. Estas moléculas transferem elétrons para uma cadeia de transporte eletrónico de forma a criar um gradiente de prótons entre a membrana mitocondrial interna e a matriz mitocondrial; a ATP sintase usa então quimiosmose para sintetizar ATP. Este processo é denominado fosforilação oxidativa por o oxigênio ser o aceitador final de elétrons na cadeia de transporte eletrônico mitocondrial.