Aminoácidos e Proteínas

Proteína – polímero composto por n unidades monoméricas (aminoácidos) ligados entre si por
ligações peptídicas.
Estrutura de um aminoácido:

Grupo carboxílico: grupo funcional característico

dos ácidos.
Grupo variável (R): varia de aminoácido para
aminoácido, diferenciando-os entre si (radical).
Grupo Amina: em solução fica ionizado, sendo
uma característica das bases. Confere um
comportamento misto (anfotérico – tanto é base
como é ácido)

Ligação Peptídica – ocorre entre o grupo carboxílico de um aminoácido e o grupo amina de outro
aminoácido (perda de água). Quando dois aminoácidos se ligam por ligação peptídica forma-se
um dipeptídeo.
Aminoácido (monómero)  até 100 aminoácidos – peptídeo (unidade intermédia)  mais de 100
aminoácidos – proteína (polímero)
O aminoácido mais simples de todos é a glicina.
Aminoácidos – mantêm equilibrados os níveis de pH, sendo considerados tampões biológicos.
Estrutura da Proteína:

• Ocorre alinhamento linear do esqueleto principal (carbono, grupo carboxílico e grupo

amina) constituído pelo carbono linear e pelos restantes elementos.
• Esqueleto principal: natureza hidrofóbica apolar
• Restantes elementos: cadeias laterais hidrofílicas
Sendo o carbono central designado por carbono-α, os carbonos da cadeia lateral são designados
β, γ, δ… Por outro lado, o carbono do grupo carboxílico pode ser designado pelo carbono 1 da
cadeia linear e o carbono central é o carbono 2.
O carbono central (α) é o carbono quiral, pois liga-se a quatro grupos diferentes, o que lhe
confere grande capacidade de rotação, maior reatividade e é fundamental para que o aminoácido
adquira a sua função. O carbono quiral está no centro de uma pirâmide tetraédrica onde é possível
ocorrer rotação e está ligado aos outros compostos por ligações covalentes (o que confere
estabilidade às proteínas). A glicina é a exceção à quiralidade, pois, como é mais simples e mais
pequena, apresenta dois grupos iguais (o grupo R é substituído por H e o aminoácido passa a ter
dois grupos H).
Isómeros – compostos com a mesma fórmula molecular e que apresentam diferentes
propriedades, sendo a fórmula de estrutura diferente. São capazes de desviar um feixe de luz para
a direita ou para a esquerda, conferindo atividade ótica aos aminoácidos.
 Atividade ótica: se numa solução de aminoácidos for incidida uma luz polar, os aminoácidos têm
a capacidade de fazer rodar a luz para o lado direito ou esquerdo conforme o maior número de
isómeros D ou L.

Isómero D (= isómero R) Isómero L (= isómero S)

- Grupo amina do lado direito - Grupo amina do lado esquerdo
- Roda para a direita quando sobre ele incide - Aminoácidos desta série estão mais
um feixe de luz polarizada presentes em humanos
- Mais comum em bactérias - Encontrado em sistemas biológicos

Enantiómeros – quando dois aminoácidos são a imagem especular um do outro, ou seja, não são
sobreponíveis. Têm constituição igual, mas distribuição diferente.
Aminoácidos – apenas um centro quiral – nomenclatura L e D
Nota:
Açúcares – para mais do que um centro quiral – nomenclatura S e R.
Os aminoácidos podem ser classificados com base no grupo R (variável):

• Grupos R não polares (cadeias hidrogenocarbonadas) e alifáticos (sem anel)

• Grupos R não carregados, mas polares (grupo OH, SH ou COOH)
• Grupos R aromáticos (cíclicos, com anel)
• Grupos R com carga positiva (básicos)
• Grupos R com carga negativa (ácidos)
Alguns exemplos de aminoácidos:

• Lisina – apolar, com carga positiva

• Leucina – apolar
• Cisteína (polar) e Metionina – grupo SH (tiol)
• Ácido glutâmico – aminoácido com carga negativa
• Fenilalanina – apolar e aromático
• Glicina – único não quiral
• Isoleucina – apolar e alifático
• Tirosina – aromático e polar
• Prolina – iminoácido (o grupo amina ligou-se ao grupo R, originando um anel cíclico)
Aminoácidos essenciais: necessários ao organismo, não conseguimos sintetizá-los e, por isso,
vamos buscá-los aos alimentos.

• Leucina
• Valina
• Isoleucina
• Fenilalanina
• Treonina
• Lisina
• Histidina
• Triptofano
• Metionina

Nota: pI = ponto isoelétrico (onde há cargas elétricas iguais)

 Catião (+) Zwiterião (+/-) Anião (-)
- pH < pI - pH = pI - pH > pI
- Protonada - Neutra - Desprotonada
- Recebe protões H+ do meio - Pequena capacidade - Doa protões H+ ao meio
- Comporta-se como uma tamponante - Comporta-se como um
base - Dipolar (ionizada e sem ácido
carga elétrica)

Grandes regiões tamponantes: onde o aminoácido se comporta

como um ótimo tampão biológico – evita variações bruscas de
pH.

➢ Cada aminoácido corresponde a um ponto isoelétrico diferente.

➢ Curvas de titulação predizem a carga elétrica dos aminoácidos.
Quando o grupo R é ionizável, existem quatro formas:

• Uma forma protonada (pK1)

• Duas formas anfotéricas (pKr e pI)
• Uma forma desprotonada (pK2)

pK1 ⇄ pKr ⇄ pI ⇄ pK2

Os aminoácidos podem funcionar como tampões intracelulares por funcionarem como ácidos ou
bases (natureza anfotérica).
Grupo R – diferencias os aminoácidos. Origina:

• Aminoácidos sem carga

• Aminoácidos com carga
• Aminoácidos polares/apolares
• Aminoácidos aromáticos/alifáticos
Propriedades dos aminoácidos relevantes para as proteínas:

• Dimensão da cadeia lateral

o Devido a uma mutação, há substituição de um aminoácido com uma cadeia lateral
de diferentes dimensões, o que vai alterar a estabilidade, a configuração e o
funcionamento da proteína.
 • Carga
o Há uma mutação e substituição de um aminoácido com cadeia lateral com carga
positiva por outro de carga negativa (e vice-versa) – desestabilização da proteína.
• Polaridade
o Por uma mutação, há substituição de um aminoácido polar por outro apolar, o
que conduz à desestabilização da estrutura 3D.
o As pontes de hidrogénio que os aminoácidos formam podem estabelecer-se entre
cadeias polipeptídicas diferentes e intramoleculares entre duas cadeias laterais,
cadeia lateral e grupo polar da cadeia principal, cadeia lateral e moléculas do
solvente.
• Hidrofobicidade
o Hidrofobicidade das cadeias laterais dos resíduos dos aminoácidos –
estabilização da proteína por efeito hidrófobo.
o Interiorização de resíduos de aminoácidos hidrofóbicos - formação do núcleo
hidrófobo e assimetria hidrofóbicos/hidrofílicos.
o Aminoácidos de cadeia lateral apolar, cadeias alifáticas e aromáticas – reagem
favoravelmente com outros resíduos de aminoácidos apolares.
Péptidos – até cem aminoácidos ligados entre si.
Hormonas peptídicas:

• Insulina
• Glucagon
• Oxitocina
As proteínas têm quatro níveis de arquitetura molecular proteica:

• Estrutura Primária: mais simples, linear, sem função; ligação peptídica, ligações
covalentes.
• Estrutura Secundária: sem função; aminoácidos ligam-se por pontes de hidrogénio em
arranjos pontuais, provocando um encolhimento da cadeia.
o Hélice-α
o Folha-β pragueada (associação entre cadeias β a estabelecer pontes de hidrogénio
entre o grupo H e o grupo OH; sentido paralelo ou antiparalelo).
• Estrutura Terciária: forma tridimensional final de uma cadeia polipeptídica, resultando
de motivos proteicos; a proteína adquira função.
o Interações não covalentes: interações eletrostáticas/iónicas, interações de Van
der Waals, pontes de hidrogénio, interações hidrofóbicas
o Interações covalentes: pontes de enxofre ou dissulfeto/dissulfureto
• Estrutura Quaternária: várias cadeias polipeptídicas ligadas entre si.
o Interações não covalentes: interações eletrostáticas/iónicas, interações de Van
der Waals, pontes de hidrogénio, interações hidrofóbicas
o Arranjo espacial entre cadeias polipeptídicas ligadas por interações não
covalentes
Patologias Conformacionais (Alzheimer, Parkinson…):

• PrP-C: proteína priónica – encontra-se normalmente nas nossas células 42% enroladas
em hélice-α e 3% em folhas-β. Quando ocorre uma mutação, os valores alteram-se (30%
de hélice-α e 43% de folhas-β), causando uma alteração na forma da proteína, o que a faz
sair da membrana e deixar de desempenhar a sua função, podendo aparecer no citoplasma
sob a forma de fibras.

Estrutura Terciária Estrutura Quaternária

Interações não covalentes:
- Interações eletrostáticas/iónicas
- Interações de Van der Waals
- Pontes de hidrogénio
- Interações hidrofóbicas
- Arranjo espacial entre cadeiras
- Pontes de enxofre ou dissulfeto/dissulfureto polipeptídicas ligadas por interações não
covalentes

Proteínas Monoméricas: uma cadeia (ex: Ribonuclease A, mioglobina) Desnaturação: perda do

arranjo tridimensional e da
• Ribonuclease A:
função.
o 124 aminoácidos
o Desnaturação reversível/recuperação da estrutura nativa.
o Agentes desnaturantes: temperatura elevada, pH elevado, solventes
orgânicos/detergentes, ureia
Proteínas Diméricas: duas cadeias (ex: insulina)
Proteínas Poliméricas: várias cadeias (ex: hemoglobina, PDH)
Globinas: exemplo de relação entre estrutura e função.

• Estrutura esférica – proteína globular.

• Mioglobina:
o É uma proteína monomérica, com 157 aminoácidos;
o Grande afinidade com o O2;
o >70% hélices α;
o Um grupo Heme;
o Capta o O2 dos pulmões para as células correspondentes de hemoglobina e
armazena-o nos músculos.
• Hemoglobina:
o Transportador de O2 no sangue;
o Tetramérica – 4 subunidades: 2 subunidades α com 141 aminoácidos cada e 2
subunidades β com 146 aminoácidos.
PDH: complexo enzimático com 102 subunidades – proteína polimérica.
A prolina é muito frequente em proteínas fibrosas, tendo muitos aneis que conduzem a uma pouca
flexibilidade, dando suporte às células.
Funções das proteínas:

• Função enzimática – catálise (ex: polimerase de DNA)

• Função de transporte – canais iónicos (ex: mioglobina)
• Função reguladora – hormonas (ex: insulina)
 • Função de movimento (ex: miosina)
• Função estrutural (ex: colagénio e histonas)
Interação Proteína-Ligando: ligações especificas (local de ligação) e reversíveis com outras
moléculas (ligandos). Cada proteína tem uma molécula especifica à qual se liga – ligando; quando
ocorre regeneração da proteína, o ligando vai para o seu sitio especifico – local de ligação – onde
é necessário.
Complexo intermediário: em estado de
Proteína + Ligando = Proteína-Ligando
repouso o ligando é novamente libertado.

As enzimas só funcionam se se ligarem a um cofator, essenciais para que realizem a sua função.
Os cofatores podem ser metálicos (Mg2+) ou não metálicos (CoA).
Holoproteína / Holoenzima: proteína completa, ligada ao cofator para desempenhar a sua função.
Apoproteína / Apoenzima: sem ligação ao cofator, não funcional.

Descrição quantitativa da interação proteína-ligando

P + L ⇄ PL
[𝑃𝐿]
Em equilíbrio: 𝐾𝑎 = [𝑃] [𝐿]
– Ka é a constante de ligação/associação (afinidade de cada proteína
com o seu ligando)
O equilíbrio pode ser descrito em função dos locais de ligação ocupados na proteína, ou seja, a
razão entre o número de locais ocupados e o número total de locais.
Curva de Ligação de O2 a Mioglobina

À medida que aumenta a disponibilidade

de O2, aumenta a afinidade da mioglobina
com o O2.

P50 – indicador de afinidade (indica que há

50% dos locais ocupados)
 A mioglobina apresenta uma curva hiperbólica. Apresenta
uma maior afinidade com o O2 para o reter, principalmente
nos músculos (sendo transportado até lá pela hemoglobina).
A hemoglobina apresenta, por sua vez, uma curva
sinusoidal e tem um cofator predominantemente ligado. A
hemoglobina tem uma grande afinidade com o O2 nos
pulmões e uma baixa afinidade com o O2 ao nível das
células.

Nota: Proteínas conjugadas têm grupos prostéticos.

O grupo Heme é o grupo prostético da mioglobina e da hemoglobina. É constituído por um anel

protoporfirinico com um átomo central de Ferro ligado a um átomo de azoto. Tem geometria
plana para permitir o comportamento misto da hemoglobina. Os grupos prostéticos encontram-se
permanentemente ligados às proteínas.

Mioglobina Hemoglobina
- Não alostérica; - Alostérica (comportamentos mistos);
- Curva hiperbólica; - Curva sinusoidal;
- Maior afinidade nos tecidos (músculos) para - 4 subunidades, 4 grupos Heme;
receber o ligando que se vai ligar ao grupo - Nos tecidos, a afinidade desce muito –
Heme. alosteria;
- Afinidade elevada nos pulmões;
- Apresenta cooperatividade entre as 4
subunidades através dos ligantes de O2 nos
grupos Heme.

Hemoglobina:

Estado T (“tenso”) Estado R (“relaxado”)

- Mais estável na ausência de O2 - Afinidade elevada de O2
- Estado predominante: desoxihemoglobina - Estado predominante: oxihemoglobina (nos
(nas células, sem O2) pulmões, com O2)
- Estabilização para interações eletrostáticas - Na presença de O2 ocorre oxidação: Fe2+ -
- Estrutura não planar Fe3+
- Geometria piramidal tetragonal nos grupos - Estrutura planar
Heme - Estrutura octaédrica dos grupos Heme
- Átomo Fe2+ fora do plano do anel Heme - Configuração mais fechada
- Configuração mais aberta

Conferem alosteria e cooperatividade

à hemoglobina
A desoxihemoglobina é uma molécula mais tensa (T), mais contraída do que a oxihemoglobina
(mais relaxada – R), porque apresenta oito ligações iónicas (forças eletrostáticas) que são
perturbadas pelo oxigénio.
Efeito de Bohr-Haldane
Características que influenciam a afinidade da Hg para o O 2:

• pH
• CO2
• Temperatura
Efeito da concentração de CO2

CO2 + H2O → H+ + HCO3-

Em elevado metabolismo celular, está-se

perante uma maior quantidade de CO2.
Representa um fator negativo, pois na
presença de O2 diminui a atividade da
hemoglobina – passa ao estado T.

Efeito de pH a nível molecular

Nas células, para pH baixos, a hemoglobina

encontra-se protonada (pois a sua estrutura
modifica-se e ocorrem ligações entre o
aspartato e a histirina). Assim, tem menor
afinidade com o O2 e assume a forma T para
que haja libertação de O2 nas células.
Nos alvéolos pulmonares, acontece o oposto,
pois o O2 tem de se ligar à hemoglobina.

Efeito da temperatura

Um aumento da temperatura vai promover o

predomínio da forma T, na qual a
hemoglobina tem uma menor afinidade pelo
O2 .
Por exemplo, em situação de exercício físico
intenso, há um aumento da atividade celular e
um aumento da temperatura, o que faz com
que entre mais O2 para as células, levando ao
predomínio do estado T, de menor afinidade,
para que o O2 chegue rapidamente às células.
Interação Alostérica por 2,3-DPG (2,3-difosfoglicerato)
A concentração de CO2, de H+ (pH) e a temperatura são efetores alostéricos da hemoglobina, pois
alteram a sua forma e modulam a sua atividade com o O2, mas não é possível haver um controlo
direto destes fatores, uma vez que o organismo reage de modo a repor o equilíbrio.
Os eritrócitos são a única forma de controlo direto que leva, posteriormente, à libertação de O2
nas células, pois produzem 2,3-DPG através da glicólise. O 2,3-DPG obriga a hemoglobina a
mudar de estado, regulando a sua afinidade pelo O 2 (modulação negativa; inibidor alostérico –
inibe a afinidade da hemoglobina pelo O2 e liga-se num sítio diferente do seu ligando).
A regulação da afinidade é feita pelo organismo, que regula os níveis de 2,3-DPG produzidos
durante a glicólise.
Se não existisse 2,3-DPG, a afinidade da hemoglobina pelo O 2 seria maior nas células, o que
levaria a que não houvesse libertação de O2 nos tecidos.
Resposta dos níveis de 2,3-DPG à hipoxia/altitude
Um aumento da altitude vai fazer com que haja uma diminuição da quantidade de oxigénio, pelo
que se produz mais hemoglobina e 2,3-DPG, um inibidor alostérico que vai fazer com que a
hemoglobina liberte o oxigénio necessário nas células (estado T).

Enzimas
• Nem todas as proteínas são enzimas, mas todas as enzimas são proteínas.
• A atividade catalítica das enzimas permite acelerar reações sem serem consumidas.
Riboenzimas são moléculas de RNA com atividade catalítica.
Anticorpos com atividade catalítica são produzidos pelo sistema imunitário como potenciais
fármacos.
Propriedades das enzimas:

• Aumentam a velocidades das reações químicas, diminuindo a energia de ativação

(energia necessária para alcançar o estado transitório);
• Extremamente especificas (encaixe chave-fechadura com o substrato);
• Permanecem inalteradas a cada reação;
• Não são consumidas na reação (podem ser utilizadas várias vezes).
Fatores que influenciam a atividade das enzimas Nota: condições ótimas
favorecem a velocidade máxima
Temperatura: da reação
• Ótima – maior atividade enzimática;
• Baixa – deprime a atividade enzimática;
• Elevada – provoca desnaturação.
pH:

• Valores um pouco acima ou abaixo do ótimo – atividade enzimática decai;

• Valores ótimos – aumenta a atividade enzimática;
• Alterações bruscas de pH – desnaturação e perda da atividade.
Concentração de substrato:

• Baixa concentração – diminuição da atividade enzimática;

• Elevada concentração – aumento da atividade enzimática até à velocidade máxima; a
partir da velocidade máxima, atinge-se o ponto de saturação.
Presença de ativadores:

• Holoenzimas:
o Constituição – aminoácidos (apoenzimas), ião cofator ou moléculas orgânicas
complexas;
o Ativação: cofator ou coenzima.
Presença de inibidores:

• Inibição enzimática - reversível ou irreversível;

• Inibidores:
o Competitivos – semelhança molecular com o substrato; competem com o
substrato pelo centro ativo da enzima; capacidade de inibição depende da
concentração do substrato;
o Não competitivos – podem ter um papel regulador na atividade enzimática;
combinam-se com a enzima em locais diferentes do centro ativo; capacidade de
inibição depende da concentração do inibidor.
Proteínas globulares: existe pouco espaço entre elas.
Arranjos espaciais:

• α-enzima (apenas hélices-α);

• β-enzima (apenas folhas-β);
• α+β-enzima (segmentos de estrutura β e hélices-α separadas);
• α/β-enzima (segmentos de estrutura β e hélices-α alternadas.
Isoenzimas: catalisam a mesma reação, mas são produzidas em tecidos diferentes. Além disso,
têm diferentes afinidades pelo substrato (o que constituem diagnósticos clínicos errados).
Classificação das enzimas (com base no tipo de reação que catalisam):

• Oxirredutases (transferência de eletrões)

• Transferases (trocam o grupo funcional de uma molécula para outra)
• Hidrolases (associam-se a moléculas de H2O para promover a quebra de ligações
covalentes)
 • Liases (removem a molécula de H2O, CO2 e NH4 a partir da Exemplo: E.C.2.7.1.1
rutura de ligações covalentes) E.C. = classificação de enzimas
• Isomerases (avaliam a conversão de subunidades isoméricas) 1ºdigito – classe (ex: transferase)
2ºdigito – subclasse (ex:
• Ligases (formam novas moléculas a partir de duas fosfotransferase)
preexistentes) 3ºdigito – fosfotransferase com um
grupo OH como aceitador
As enzimas aumentam a velocidade da reação por estabilização do 4ºdigito – D-glicose como molécula
estado de transição, diminuindo a energia de ativação. A energia de aceitadora
ligação libertada pelas interações E-S é responsável pela especificidade
das enzimas.
Conversão do substrato em produto.
ES – complexo transitório (estado
intermédio)

União do substrato Etapa Catalítica

Especificidade enzimática e ação catalítica

Modelo chave-fechadura (modelo de Fischer, 1984)

Modelo “encaixe induzido” (modelo de Koshland,

1958)
A enzima altera ligeiramente a sua forma à medida que
o substrato se liga; posteriormente, os produtos são
expelidos do centro ativo da enzima.

Modelo de Foote e Milstein (1994)

Existem diferentes estados conformacionais da enzima e do substrato e a ligação ocorre
preferencialmente entre as conformações complementares. Quer a enzima, quer o substrato
sofrem alterações de forma para se complementarem.

Catálise Ácido-Base
A catálise básica acontece quando um grupo básico aceita um protão de um substrato e a
velocidade de reação aumenta. Há grupos R básicos no centro ativo da enzima. Na catálise ácida,
os grupos R ácidos encontram-se no centro ativo da enzima e permitem que a reação ocorra.
O aumento da concentração de ácidos ou bases vai levar ao aumento da velocidade da reação,
sendo estes os responsáveis por catalisar a reação.
Catálise Covalente
Aceleração da velocidade da reação pela formação transitória de uma ligação covalente entre o
catalisador e o substrato. Grupos nucleofílicos ligam-se ao substrato através de uma ligação
covalente, formando-se o grupo transitório. Forma-se depois o produto e a enzima é regenerada.
Agente nucleofílico: a nucleofilicidade de uma substância relaciona-se com a sua basicidade.
Quanto mais estável for a ligação covalente formada, mas dificilmente se decomporá nas etapas
finais das reações.
Catálise Iónica Metálica
Algumas enzimas exigem a presença de um cofator metálico, que se liga (ligação iónica) aos
substratos de modo a orientá-los pela formação apropriada para a reação. Forma-se o grupo
transitório, depois o produto e há regeneração da enzima. Estes iões metálicos intervêm em
reações de oxirredução por alterações reversíveis ao seu estado de oxidação, estabilizando
electrostaticamente ou protegendo cargas negativas.
Cofatores metálicos na enzima: Fe, Cu, Zn, Mg, CO…
Iões captados do meio na formação do complexo ES: Na, K, Mg, Ca…
Tríade Catalítica

• Tripsina – resíduos de glicose e aminoácidos com grupo carboxílico na bolsa catalítica;

especificidade para substratos volumosos e básicos.
• Quimiotripsina – resíduos de glicina e aminoácidos aromáticos na bolsa catalítica;
especificidade para substratos volumosos e hidrofóbicos.
• Elastase – resíduos de treonina e aminoácidos hidrofóbicos na bolsa catalítica;
especificidade para substratos pequenos hidrofóbicos.
Cinética Enzimática
Equação Michaelis-Menten
Descreve como a velocidade da reação varia de acordo com
a concentração de substrato.
K1 e K2 – constantes de velocidade

Curva hiperbólica – representa todas as proteínas

monoméricas e a cinética das enzimas não alostéricas.
(Enzimas alostéricas não seguem a cinética de Michaelis-
Menten.)
À medida que mais moléculas de substrato se ligam à enzima
(há mais locais ocupados), a velocidade da reação aumenta
até atingir o ponto de saturação (Vmáx).
Km – constante de Michaelis-Menten; parâmetro cinético que
informa sobre a afinidade da enzima pelo substrato (maior
Km, menor afinidade).
Km = [S] suficiente para que se alcance ½ Vmáx.
Para se obter esta curva é necessário considerar que o sistema
(ES) está em equilíbrio, ou seja, a [ES] é constante e o sistema
tem a sua velocidade máxima.

Quando [ES] constante: V f (formação ES) = Vd (desdobramento ES)

Cada enzima possui um valor de Km específico para um determinado substrato.
Método de Lineweaver-Burk [Linearização da hipérbole – gráfico dos “inversos” (inverso dos
parâmetros)]

Eficácia das enzimas catalisadoras

1. Ação na “economia” energética celular.
Redução da energia de ativação.
2. Ação na ordem de ocorrência das reações celulares.
3. Alta eficiência em baixas concentrações.
Regeneração final; não são consumidas na reação; são necessárias quantidades E <
S.
4. Especificidade E/S – fator acelerador da reação.
5. Ação das enzimas é regulável.
Regulação Enzimática

• Atividade enzimática vs. pH e temperatura (não é uma regulação fina)

• Todas as enzimas de uma mesma via metabólica sofrem esses efeitos.
Mecanismos de Regulação Enzimática
Controlo Alostérico

• Formação de ligação não-covalente e reversível entre a enzima e um efetor alostérico

(não compete com o substrato, pois vai ligar-se noutro sítio).
• Desestabilização da conformação, o que impede a regeneração para consumir nova
molécula de substrato (a enzima alostérica é inibida pelo próprio produto final da via
metabólica).
• Efetores ou moduladores positivos ou negativos.
Modificação Covalente Reversível

• A modificação mais comum é a fosforilação (adicionar um grupo fosfato).

• Estado inativo da enzima pela adição de grupos fosfato inorgânico e ativação com a
retirada do grupo – ou vice-versa (pode haver uma forma ativa da enzima não fosforilada
e uma forma inativa fosforilada).
• Fosforilase do glicogénio: Glicogénio + Pi → Glicogénio + Glicose-1-fosfato

Ativação por quebra/clivagem proteolítica

Percursor inativo (zimogénio ou proenzima – enzima com mais aminoácidos do que os
necessários, que impedem a ação catalítica da enzima) que, por clivagem proteolítica, passa À
forma da enzima ativa.
Mecanismos de Inibição Enzimática
Inibição Reversível: ligação não-covalente entre inibidor e enzima, em que após a dissociação
com o inibidor, a enzima retorna a sua atividade.

• Competitiva: inibidor naturalmente semelhante ao substrato e, portanto, ocupa o sítio

ativo. A ligação do inibidor não permite que o substrato se ligue ao sítio ativo da enzima.
O efeito do inibidor faz com que a velocidade da reação diminua, aumentando o valor de
Km e mantendo o valor da Vmáx. Quando se atinge essa velocidade máxima, deixa de haver
inibidor.

• Não Competitiva: o inibidor liga-se diretamente ao complexo ES, mas não à enzima livre.
Provoca, assim, uma distorção do local ativo da enzima, fazendo com que a mesma seja
cataliticamente inativa. O inibidor não compete com o substrato porque têm estruturas
diferentes.
A enzima sob a ação do inibidor não pode atingir a velocidade máximo e um aumento de
substrato não reverte a inibição (ligação noutro local que não o sítio catalítico). A
afinidade da enzima pelo substrato não se altera, pelo que Km se mantém.
Inibição Irreversível: envolve modificações químicas da molécula enzimática, levando a uma
inibição definitiva que bloqueia permanentemente a sua atividade enzimática. É uma alteração
química permanente de algum grupo funcional essencial.
Os medicamentos são inibidores irreversíveis de reações enzimáticas.
Inibidores utilizados no tratamento de patologias

• Inibidores da Acetilcolinesterase (mantêm a função cognitiva dos doentes num nível

constante; aumento da concentração e no tempo de ação da acetilcolina na sinapse).
• Inibidores da Proteases do vírus HIV (tratamento da Sida com inibidores enzimáticos).

Oses e Ósidos
Oses = monossacarídeos – monómeros (ex: glicose)
Ósidos = polissacarídeos – monómeros que se ligam entre si por ligações glicosídicas, formando
polímeros (ex: glicogénio)
Do ponto de vista químico, são poli-hidroxi-aldeídos (aldoses/aldeídos – grupo carbonilo numa
posição final) e poli-hidroxi-cetonas (cetoses/cetonas – grupo carbonilo numa posição
intermédia).
Configuração dos monossacarídeos

Projeção de Fisher (plana,

linear)
Sem carbono quiral e sem
isómeros

Projeção em Perspetiva
(inclui ângulos)
Tem carbonos quirais
 Centros Assimétricos dos Monossacarídeos

• Carbono quiral (assimétrico) – um carbono ligado a quatro grupos diferentes

• Moléculas com n centros quirais têm 2n isómeros
Propriedades de Configuração

• Todos os monossacarídeos (exceto dihidroxicetona) apresentam enantiómeros.

• Número de compostos assimétricos: 2n – em que n é a quantidade de centros quirais.

Temos de olhar para o carbono mais

afastado do grupo funcional e ver
para que lado está o grupo OH para
descobrirmos se é um isómero D ou
L.
n = 4; 24 = 16 isómeros de glicose

Equilíbrio entre a forma cíclica e não cíclica (aberta)

Ligação hemiacetal – entre o

carbono 5 e o carbono 1.
Glicopiranose – anel cíclico de seis
lados que fecha a molécula. É a
forma mais comum na natureza.

Formação das formas cíclicas de D-glicose

• D-glicose em solução é hemiacetal. Nota:

Hidrogénios no mesmo plano – cis
• Ligação entre C5 e C1 Hidrogénios em planos opostos - trans
• Estereoisómeros α e β anómeros
• Piranose
Anómeros: grupo de isómeros em que a única variante são os grupos ligados aos carbonos 1 e 2.

• α – o 1ºcarbono (anomérico) quando tem os grupos OH no mesmo plano.

• β – o 1ºcarbono (anomérico) quando tem os grupos OH em planos opostos.
Hemiacetal – forma linear (D ou L) de cetona. Multirrotação (processo pelo qual
compostos anómeros cíclicos em
água se podem “abrir”, passando
Glicopiranose Glicofuranose por uma fase intermediária
Glicopiranose
(36,4% de forma (anel cíclico de 5 (acíclica) e retomando à fase
(63,8% de forma
cíclica, de forma a que, em solução,
β cíclica com 6 α cíclica com 6 lados) ou formas
exista um equilíbrio ente os
lados) lados) lineares (1%)
compostos anómeros cíclicos α e β;
estas 3 formas coexistem em
equilíbrio e há rotação entre elas)
Projeções de Hawarth e conformação em “cadeira”
Conformações específicas em 3D determinam propriedades e
funções biológicas de mono e polissacarídeos. A configuração em
cadeira é a mais estável.
Propriedades dos Monossacarídeos
Os monossacarídeos são agentes redutores (são oxidados e reduzem outras moléculas).
Quantificação de açúcares redutores

• Reações de Fehling e ácido dinitrosacílico (DNS)

• Detetar e medir açúcar no sangue e urina (Diabetes Mellitus)
• Existem métodos mais precisos

Tautomeria: conversão de cetoses em aldoses.

Aldoses (grupo OH Cetoses (grupo OH intermédio – não têm

terminal – açúcares capacidade redutora, pelo que sempre que há
redutores) formação de cetoses estas são convertidas
em aldoses para poderem oxidar outros
compostos)

NOTA: Polímeros de glicose ligados por ligações β são muito mais estáveis, logo a
hidrólise/degradação por enzimas torna-se mais difícil.

• Glicose + Glicose = Maltose (ligação α glicosídica – mesmo plano)

• Glicose + Frutose = Sacarose
• Glicose + Galactose = Lactose (ligação β glicosídica – planos opostos)
Oligossacarídeos ou Dissacarídeos: 2 monossacarídeos ligados covalentemente por uma ligação
glicosídica do grupo OH com o carbono anomérico.
Polissacarídeos: ósidos muito complexos unidos por várias ligações glicosídicas, resultantes de
muitas reações de desidratação intermolecular de monossacarídeos.

• Homopolissacarídeos: n unidades do mesmo

monómero.
• Heteropolissacarídeos: n unidades de monómeros
diferentes.
Amido: homopolissacarídeo em hélice; reserva de energia nas plantas.

• Amilose – linear (α, 1-4)

• Amolopectina – ramificado (α, 1-6); pontos ramificação a
26-30 resíduos glicose.
Glicogénio: homopolissacarídeo ramificado; reserva de energia nos animais.

• Unidades de glicose (α, 1-4)

• Mais ramificações (α, 1-6); pontos ramificação 8-12 resíduos de glicose.
Celulose: homopolissacarídeo linear; polímero estrutural (nas plantas) responsável por conferir
suporte.

• Fibra insolúvel, pois predominam as ligações β

• Aspeto de feixes paralelos entre si
• Unidades de glicose (β, 1-4)
• Não tem ramificações, logo tem menos flexibilidade e maior estabilidade.
Glucoconjugados: ósidos com proteínas; sacarídeo comum na parece das bactérias.
Peptidoglicano:

• Heteropolissacarídeo;
• Sequência alternada de dois monómeros (N-acetilglucosamina e Ácido N-
acetilmurâmico);
• Ligação (β, 1-4) – fornece proteção, estrutura, suporte.
Glicosaminoglicanos (GAGs) – Ácido Hialurónico:

• Ligações (β, 1-3);

• Soluções transparentes e viscosas;
• > 50 000 dissacarídeos;
• Consistência de tecidos conjuntivos;
• Serve para implantes e dermocosmética.

Metabolismo
Cada reagente que entra numa reação catalisada por uma enzima vai originar um produto que será
substrato da reação seguinte.
Qualquer enzima é codificada por um gene; se ocorrer uma mutação nesse gene, a enzima fica
comprometida, tal como o metabolismo por ela catalisado.
Via ubiquitária: existe em todos os organismos. (Ex: glicólise)
Via anaeróbia: ocorre sem a presença de oxigénio. (Ex: glicólise)
Metabolismo:

• Glúcidos – metabolismo de hidratos de carbono = glicólise + ciclo de Krebs

• Lípidos
• Aminoácidos
• Ácidos Nucleicos
NOTA: em mapas metabólicos, os pontos são os metabolitos e as enzimas são os traços de ligação
entre eles.
No metabolismo:

• Anabolismo – conversão de moléculas mais simples em outra mais complexas. Exige

fornecimento de energia, há gasto energético – reações endergónicas (não favoráveis).
• Catabolismo – conversão de moléculas mais complexas em outras mais simples. Há
libertação de energia sob a forma de ATP – reações exergónicas (favoráveis).
Vias Metabólicas

Nas vias cíclicas, os compostos

são regenerados continuamente.

O catabolismo e o anabolismo
estão interligados no metabolismo
celular – equilíbrio RedOx.

Catabolismo – reações de
oxidação.
Anabolismo – reações de redução.
As moléculas que são oxidadas são
moléculas ricas em eletrões.

Compartimentação do Metabolismo
Serve para que as vias metabólicas ocorram ao mesmo tempo, em sentidos opostos, provocando
a sua separação física e química.

• No citoplasma: glicólise, via das pentoses fosfato, síntese de ácidos gordos.

• Na mitocôndria: ciclo de Krebs, fosforilação oxidativa, oxidação dos ácidos gordos,
síntese de corpos cetónicos, ciclo da ureia.
ΔG – variação de energia livre; indica a probabilidade de uma reação ocorrer.
 • ΔG = Gprodutos - Greagentes
• ΔG < 0: Reação Exergónica – ocorrência favorável (libertação de energia)
• ΔG > 0: Reação Endergónica – ocorrência não favorável (consome energia).
Reação termodinamicamente desfavorável pode ocorrer por acoplamento a uma reação favorável,
de modo a tornar a primeira “mais favorável”.
Reações Reversíveis: apresentam valores de ΔG próximos de zero; podem ocorrer nos dois
sentidos (direto e inverso) dependendo das condições.
Reações Irreversíveis: ocorrem num só sentido.
Complexidade das vias metabólicas – vantagens:

• Multiplicidade de etapas confere maior versatilidade (e maior flexibilidade) ao

metabolismo;
• Aproveitamento energético – elevada produção de ATP;
• Necessidade de regulação metabólica;
• Ocorrência de reações termodinamicamente desfavoráveis graças ao acoplamento a
reações favoráveis.
Metabolismo de Glúcidos (Hidratos de Carbono)
Absorção intestinal de glúcidos: glicose, frutose e galactose – absorvidos no intestino por meio
de transportadores específicos.
A glicose atravessa as microvilosidades dos enterócitos (células do intestino). Os GLUT são os
transportadores membranares específicos para a glicose e o GLUT-4 é sensível à insulina (tecido
adiposo e músculo-esquelético). Uma maior concentração de glicose no sangue vai chegar às
células do músculo esquelético, fazendo com que pâncreas comece a produzir mais insulina, que
é enviada para essas células (onde há recetores específicos para a insulina). A partir daqui,
desencadeia-se uma cascata de sinais que vai desencadear a exocitose de vesiculas com GLUT-
4, que se encaminham para a membrana. O transportador aloja-se na membrana, recebendo a
insulina e permitindo a entrada de glicose na célula.
Metabolismo de Monossacarídeos
Glicólise:

• Via metabólica exclusivamente citoplasmática e universal;

• É caracterizada pela oxidação de glicose em piruvato (2 moléculas com 3C cada) e pela
síntese de ATP e NADH.
Vantagens da Glicólise:

• Fonte de energia quando o O2 é limitante (em anaerobiose);

• Obtenção de moléculas precursoras das vias catabólicas aeróbias (ciclo de Krebs).
A glicose é transformada em duas moléculas de piruvato, havendo libertação de ATP durante este
processo. Posteriormente, o piruvato pode ir para a fermentação lática (originando 2 moléculas
de lactato) ou para a fermentação alcoólica (originando etanol).
A glicólise é formada por dez reações, três das quais são irreversíveis, sendo os pontos de
regulação desta via metabólica (evitando que a reação ocorra em sentido oposto).
Fases de reações da glicólise:

• 1ªFase (primeiras cinco reações):

o Conversão de glicose em gliceraldeído-3-fosfato;
o Fase de investimento energético.
• 2ªFase (últimas cinco reações):
o Conversão de gliceraldeído-3-fosfato em piruvato;
o Geração de energia;
o Fase de rentabilização do investimento energético.

Reação 1: - Fosforilação da glicose em glicose-6-fosfato, por ação de hexocinase

Fosforilação (precisa de magnésio como cofator metálico). Esta fosforilação da glicose
evita a sua perda por difusão
- Reação exergónica, ΔG < 0 – libertação de ATP
- Reação irreversível reguladora
Reação 2: - Isomerização pela fosfohexose isomerase da glicose-6-fosfato em frutose-
Isomerização 6-fosfato
- Finalidade de ativar o C3 para a ação da clivagem catalisada pela aldolase
na reação 4
Reação 3: - Fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato, por ação da
Fosforilação fosfofrutocinase 1
- Reação exergónica, com libertação de ATP
- Reação irreversível reguladora
Reação 4: - Lise da frutose-1,6-bifosfato trioses fosfato por ação da aldolase
Clivagem - Divisão em duas moléculas de 3C
Reação 5: - Isomerização por ação da triose fosfato isomerase da dihidroxiacetona
Isomerização fosfato em gliceraldeído-3-fosfato (2 moléculas)
- Reação reversível e sem cofator
- Reação tautomérica (conversão de cetose em aldose)
Reação 6: - Oxidação e fosforilação do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-
Oxidação e bifosfoglicerato por ação da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (adição
Fosforilação de outro grupo fosfato)
Reação 7: - Desfosforilação do 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato por ação da
Transferência fosfogliceratocinase
do Grupo - Fosforilação ao nível do substrato – síntese de ATP
Fosforilo p/ - Reação reversível
ADP,
sintetizando
ATP
Reação 8: - Isomerização do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato por ação da
Deslocação do fosfoglicerato mutase (reestruturação da molécula)
Grupo Fosfato
Reação 9: - Desidratação do 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato (enol) por ação da
Desidratação enalose, com libertação de uma molécula de H2O (novo rearranjo da
molécula)
Reação 10: - Desfosforilação do fosfoenolpiruvato em piruvato por ação da piruvato
Transferência cinase (utiliza como cofatores Mg2+ e K+)
do Grupo - Fosforilação ao nível do substrato: síntese de ATP
Fosforilo - Reação irreversível reguladora

Processo Global:

• Quebra da glucose em 2 moléculas de 3 carbonos

• Conversão do 6-3-P em piruvato
Balanço Energético
A oxidação de 1 mole de glicose na glicólise origina:

• 2 moles de piruvato;
• 2 moles de ATP;
• 2 moles de NAH.

Pontos de Controlo Enzimático

As enzimas das reações 1 (hexocinase), 3 (fosfofrutocinase) e 10 (piruvato cinase) apresentam-
se como reguladoras/controladoras da glicólise.
Reação 1: quando há muita glicose, deve haver sempre uma forma de a inibir, porque não temos
capacidade continua de armazenar a glicose como glicogénio. Assim, dá-se a inibição alostérica
pelo próprio produto (Gluc-6-P) – inibição competitiva.
Reação 3:

• AMP e ADP (moléculas necessárias para a formação do ATP fundamental para que a
reação ocorra) são estimuladores alostéricos, dado que se vai verificar a introdução de
um novo fosfato, que provoca a estimulação da enzima para realizar a sua ação.
• ATP e citrato são inibidores alostéricos.
Reação 10:

• Inibida pelo ATP (forma-se demasiado ATP e este liga-se à enzima para inibir a sua
atividade) e pela Acetil-CoA (muito piruvato formado é convertido em Acetil-CoA, que
se acumula em excesso e vai retroibinir a enzima, de modo a interromper a reação
momentaneamente) – inibição alostérica. São indicadores de que a célula tem elevados
níveis energéticos, o que é um sinal para bloquear a glicólise.
• Estimulada pela frutose-1,6-fosfato, que é o substrato da reação e vai ativar a piruvato
cinase para que se forme mais piruvato.
Glicólise: 10 reações em que nas 5 primeiras ocorre fornecimento de energia e nas 5 últimas
reações produz-se 4 ATP, gerando-se energia e um saldo final de 2 ATP.
Utilização glicolítica de outros monossacarídeos: frutose, galactose e maltose (oxidados
recorrendo parcialmente a algumas enzimas e reações da glicólise.

Galactosemia Clássica:

• Doença do metabolismo hereditária;

• Deficiência da enzima galactose-1-fosfato uridiltransferase (GALT);
• Apresenta-se após a ingestão de leite.
Quando há galactose em excesso, ela passa a galactitol ou a galactonato – a acumulação destes
dois compostos leva ao surgimento de cataratas.
 Glicogenólise e Gliconeogénese

Estado Pós-Prandial (Absortivo ou Alimentado)

• Após refeições
• Níveis aumentados de glicose sanguínea circulante (mais glicose para ser usada na
glicólise)
• Estimulação da síntese/libertação de insulina (pelas células β do pâncreas), o que vai
reduzir a quantidade de glicose no sangue
• Inibição de libertação de glucagon (produzido pelas células α pancreáticas em jejum)
• Glicogénese (ocorre quando há libertação de insulina, pois é ela quem regula o processo
de armazenamento de glicogénio no fígado)
Jejum (Não Absortivo)

• Usam-se as reservas de glicogénio (glicogenólise – transformação do glicogénio em

glicose)
Jejum Prolongado (Pré-Prandial)

• Após muitas horas em jejum – por exemplo, durante a noite

• Mecanismos para manter os níveis de glicose constantes
• Baixos níveis de glicose no sangue vão fazer com que o glucagon promova a ocorrência
de gliconeogénese
• β-oxidação de ácidos gordos
 Glicogénio: proteínas com atividade
catalítica.
Glicogénese: processo segundo o qual se
armazena glicose sob a forma de
glicogénio no fígado.
Gliconeogénese: em situações de jejum
prolongado, ocorre nova produção de
glicose usando substratos de natureza não
glicosídica (ex: lactato, glicerol,
aminoácidos, propianato) que se
convertem em glicose.

Regulação Integrada (Hormonal e Não Hormonal) – Glicogénese e Glicogenólise

A glicogénio fosforilase catalisa a clivagem das ligações entre as várias unidades para a
degradação do glicogénio. A glicogénio sintase é uma enzima ramificadora que catalisa a síntese
da cadeia linear/principal do glicogénio. A glicose-1-fosfato é a molécula precursora do
glicogénio.
A fosforilação/desfosforilação das enzimas reguladoras é uma resposta mais lenta em que as
enzimas-chave alternam numa fase em que estão fosforiladas (ativa) e numa em que estão
desfosforiladas (inativa) – regulação hormonal (não há simultaneidade entre as duas vias).
 O glucacon e a
epinefrina são
reconhecidos,
A insulina é reconhecida estimulando a cinase a
pelos recetores, estimulando adicionar o P (passa à
a enzima fosfatase a retirar o forma inativa)
P (passa à forma ativa)

Alteração Alostérica das enzimas reguladoras

• Resposta rápida
• Aumento dos metabolitos e dos níveis energéticos celulares
(fígado: ATP, glicose, G-6-P – Efetores alostéricos positivos
da glicogenólise)
Glicogenoses – doenças associadas ao metabolismo do glicogénio. Classificação com base em:

• Local de acumulação do glicogénio;

• Dados clínicos patofisiológicos;
• Enzimas envolvidas no metabolismo do glicogénio;
• Análise estrutural do glicogénio.
Gliconeogénese

• Quando se gasta o glicogénio todo;

• Casos de jejum prolongado;
• Processo invertido da glicólise, no qual o piruvato é transformado em glicose;
• Há uma nova síntese de glicose através de substratos não glicídicos:
o Lactato (desviado da fermentação láctica) transformado em piruvato;
o Glicerol (os triglicerídeos dos adipócitos) em glicerol-3P e dihidroxicetona-P;
o Aminoácidos (degradação proteica – conversão em alanina) em piruvato;
o Propionato (oxidação de ácidos gordos) em fosfoenolpiruvato.
Gliconeogénese – Ciclo de Cori

• Exemplifica a relação entre a glicólise e a gliconeogénese (partindo do lactacto);

• Não são duas vias metabólicas inversas (glicólise e gliconeogénese);
• Os passos irreversíveis da glicólise são ultrapassados na gliconeogénese, utilizando
enzimas diferentes;
• Regulação hormonal da gliconeogénese pela glucagon, epinefrina e insulina;
• Regulação alostérica da gliconeogénese ocorre sobre a enzima frutose-1,6-difosfatase;
• Ativação alostérica (+) por citrato e inibição (-) por frut-2,6-P.

Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs

• “Hub of Metabolism” = encruzilhada metabólica

• Metabolitos de hidratos de carbono
• Via metabólica cíclica
• Ocorre só na presença de O2
 • Oxidação de Acetil-CoA: ciclo de Krebs, ciclo do ácido cítrico, ciclo do citrato ou ciclo
dos ácidos tricarboxílicos (TCA)

Objetivos do Ciclo de Krebs

• Obtenção de energia na forma GTP (=ATP)

• Quando termina, é atingido o estado de maior oxidação
• Saldo final em ATP é maior quando a Acetil-CoA vem de gorduras do que quando vem
de hidratos de carbono

O carbono entra no ciclo de Krebs pela Acetil-CoA e sai pelo CO2.

Produtos: CO2, NADH, FADH2, e-, NADPH – equivalentes redutores doam eletrões para a
cadeia transportadora de eletrões.
Complexo Piruvato Desidrogenase (PDH) – complexo multienzimático composto por 3
subunidades (grupos proteicos – têm sempre grupo funcional).

Piruvato (3C) + CoA + NAD+ → Acetil-CoA (2C) + CO2 + NADH Redução do NAD+
oxidação

Saída do 3ºcarbono por

descarboxilação

Regulação do PDH
Regulação Indireta: modificação covalente por ciclo reversível de fosforilação/desfosforilação
(muita Acetil-CoA vai ativar as cinases para que estas inativem o sistema PDH).
Regulação direta: inibição por produto – NADH, ATP e Acetil-CoA (formação de Acetil-CoA
em excesso e esta liga-se à PDG para competir com o substrato, funcionado como inibidor
competitivo).
Défice Funcional no Sistema PDH – Terapêuticas (quando o metabolismo não é capaz de
oxidar o piruvato, logo este não se converte em Acetil-CoA)
1. Administração intravenosa de lipoamida, tiamina e nicotinamida (útil em casos de
deficiência nestes cofatores).
2. Terapia hormonal (insulina/adrenalina): afetação simultânea da glicólise (desvantagem).
3. Dieta rica em AG e baixa em HD: formação excessiva de corpos cetónicos/acidose
cetónica (vai diminuir o pH do sangue – desvantagem).
NOTA:

• Glicólise – citoplasma
• Sistema PDH – espaço intramembranar das mitocôndrias
• Ciclo de Krebs (8 reações) – mitocôndria
Ciclo de Krebs – contempla oito reações:

• 1ªFase: Descarboxilativa (saída de CO2) – 4 reações

• 2ªFase: Regeneração do Oxaloacetato (saída de NADH, FADH2 e GTP) – 4 reações
Reação 1: - Há formação de citrato
Condensação - Regulada pela citrato sintase (principal ponto de regulação do ciclo de
Krebs – regulação alostérica por NADH, citrato e ATP)
Reação 2: - O citrato passa a isocitrato
Isomerização - Reação regulada pela aconitase
Reação 3: - O isocitrato passa a α-cetoglutarato
Descarboxilação - Oxidação: produção do primeiro NADH/H+
Oxidativa - Descarboxilação: produção do primeiro CO2
- Enzima: isocitrato desidrogenase
Reação 4: - Descarboxilação: produção do segundo CO2
Formação de - Oxidação: produção do segundo NADH/H+
Succinil-CoA - Complexo multienzimático: α-cetoglutarato desidrogenase
Reação 5: - Transformação do Succinil-CoA em succinato
Fosforilação a - Enzima: succinil-CoA sintase
nível do substrato - Libertação de ATP
Reação 6: - Formação do fumarato
Desidrogenação - Enzima: succinato desidrogenase
- Redução do FAD em FADH2
Redução 7: - O fumarato dá origem ao malato
Hidratação - Enzima: fumarose
- Entrada de H2O
Redução 8: - Formação de oxaloacetato
Oxidação - Enzima: malato desidrogenase
- Redução do NAD+ em NADH + H+

Visão Geral do Ciclo de Krebs

• A Acetil-CoA pode ser proveniente de diversos compostos (aminoácidos, ácidos gordos,

hidratos de carbono).
• Saldo final: 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP/ATP – seguem para a cadeira
transportadora de eletrões (descarboxilação oxidativa).
Regulação do Ciclo de Krebs

Respiração Celular

Reações Catapleróticas: correspondem aos compostos intermédios do ciclo que, em excesso,

podem ser usados para originar compostos de outras vias (Succinil CoA, citrato, α-cetoglutarato).
Reações Anapleróticas: compostos de outras vias metabólicas que repõem níveis de moléculas
intermediárias do ciclo.

Metabolismo dos Ácidos Gordos

Por exemplo, durante a prática de exercício físico, quando o nosso corpo gasta as reservas de
hidratos de carbono, vai buscar gorduras como reserva energética para que o metabolismo não
pare de funcionar – metabolismo de gorduras: catabolismo AG – β-Oxidação.
Quando ingerimos gorduras, a sua acumulação no tecido adiposo é feita sob a forma de
triglicerídeos (glicerol + 3 AG), que vão ser depois hidrolisados para que possamos usar os ácidos
gordos no metabolismo.
Os ácidos gordos têm como grupo funcional o carboxilo (COOH) e são compostos por uma longa
cadeira de carbono e hidrogénio (em nºpar); ligações duplas (insaturados).
O metabolismo de ácidos gordos permite um maior saldo final em ATP.

[AG → Acil-CoA] → β-oxidação

Etapas Catabolismo AG – β-Oxidação

1. Etapa de - Catalisada pela Acil-CoA sintetase

Ativação - Hidrólise de ATP
- Ocorre no citoplasma
- Ativação do Acil-CoA ácido gordo (rearranjo da estrutura)
2. Etapa β- - Transporte do citosol até à matriz mitocondrial
Oxidação - A carnitina associa-se ao Acil-CoA AG (associação catalisada
pela CAT I)
- Através de um transportador, é feita o transporte entre as duas
membranas da mitocôndria
- A carnitina dissocia-se e é reciclada (reação catalisada pela CAT
II)
- O ácido gordo ativado já se encontra na matriz mitocondrial
3. Início de outro - Conversão dos ácidos gordos (nº par de carbonos acima de 12)
ciclo de em Acetil-CoA (moléculas de 2 carbonos) para ser usada no ciclo
oxidação (β- de Krebs
Oxidação) - Quebra das ligações de dois em dois carbonos
Em cada ciclo, diminui 2C até que só reste Acetil-CoA – entra no ciclo de Krebs.

• 16 C de AG – 8 moléculas de Acetil-CoA;
• 7 FADH2 – saldo de 14 ATP;
• 7 NADH – saldo de 21 ATP;
• 8 TCA – saldo de 96 ATP;
• Saldo final total de 131 ATP (muito superior ao saldo final do metabolismo de HC).
Catabolismo de AG com nº impar de C – saturados
Ocorre na matriz mitocondrial, onde há a degradação de 2 em 2 carbonos. Acabam a sobrar 3
carbonos. Fica uma molécula de 3C – Propionil-CoA que, por sua vez, se converte em Succinil-
CoA que vai entrar na reação 4 do ciclo de Krebs (reação anaplerótica).

Catabolismo de AG – (mono)-insaturados
Ocorrem transformações prévias de modo a dessaturar a Acetil-CoA insaturado e, em seguida,
ocorrerá a β-Oxidação como nos AG saturados.

Patologias relacionadas com a β-Oxidação

• Deficiência em Carnitina: AG não são transportados para as mitocôndrias.

• Deficiência das Carnitinas Aciltransferases: deficiência de origem genética das CAT I e
II; inibição da CAT II por sulfanilureias.

Quando há excesso de AcCoA, o

organismo encontra vias para escoar
o excesso, nomeadamente
transformá-la em corpos cetónicos. O
organismo foi-se habituando a usar
estes corpos como fonte energética
(no cérebro, coração e músculo
esquelético), acidificando também o
plasma, ou seja, diminuindo o pH do
sangue (acidose cetónica).

NOTA: O nosso organismo encontra sempre vias alternativas para escoar organitos em excesso,
caso contrário torna-se tóxico e, consequentemente, mortal.

Metabolismo de Aminoácidos
No caso dos aminoácidos, o grupo amina é metabolizado de forma diferente dos restantes grupos
do aminoácido (esqueleto carbonado). O esqueleto carbonado segue a via normal de metabolismo,
enquanto que o grupo amina é transformado em amónia e depois em ureia.
 1. Transaminações: todos os
aminoácidos doam o seu grupo amina
para o α-cetoglutarato, produzindo
glutamato e os α-cetoácidos
correspondentes.
2. Desaminações Oxidativas: o
glutamato é deaminado no interior da
mitocôndria, produzindo amónia e
regenerando o α-cetoglutarato. A
conversão do grupo amina em amónia
ocorre na mitocôndria hepática
(fígado).
3. Sintese de Carbamoil Fosfato:
processo dependente de energia. O
carbamoil fosfato é sintetizado a partir
de bicarbonato de amónia ATP. O
carbamoil fosfato é o precursor do ciclo
da ureia.
4. Sintese da Ureia: uma via
cíclica dependente de ATP e aspartato,
compartilhada por dois
compartimentos celulares, onde a ureia
é sintetizada. O carbamoil fosfato liga-
se à ornitina para formar ureia. Quando
o ciclo dá uma volta completa há
formação de ureia, que é excretada na
urina.
Todas estas reações acontecem no fígado.
Tecidos Extra-Hepáticos: a desaminação oxidativa causa problemas, pois o glutamato tem carga
negativa e, por isso, não é capaz de atravessar as membranas. Assim, tem de ser convertido em
glutamina (neutra), que é transportada para o fígado, onde volta a ser convertida em glutamato.

Esqueleto carbonado – cetoácido:

• Cetogénicos (diretamente convertidos em Acetil-CoA para o ciclo de Krebs)

• Glicogénicos (convertidos em piruvato e, depois, em glicose)
• Glicocetogénicos (podem ser convertidos em Acetil-CoA ou em glicose)