Aula 11

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Metabolismo e EstratégiasQBQ 215Farmácia NoturnoMódulo 11


Como as células extraem energia e poder redutordo meio ambiente ??Energia = ∆G (energia útil, já descontado os fatores H e S)E Poder Redutor o que é??


F=Faraday=23 kcal/mol = F = 96 485.3399 (~97.000 C/mole)F = N ae e = 1.602×10 −19 coulombs N= 6.02×10 23 mole −1


malate ==> oxaloacetate + 2H + + 2e -NADH ==> NAD + + H + + 2e -∆G0’ ~ -7.5 kcal/mol]E0’ ~ -0.19 VE0’ ~ 0.32 V∆G0’ ~ - 6 kcal/mol∆E0’ ~ +0.13V


CompartimentalizaçãoReduçõesOxidações


Organismos Vivos = Máquinas Extratoras de Energia LivreComo operar a máquina?Decisão Catabolismo ou Anabolismo?em Células? Tecidos? Órgãos? Controles?ATP continuadamente formado e consumidoEx. Humano em repouso 40Kg em 24Horas!!Exercício extenuo ATP ~0.5Kg/minuto


Controle do Metabolismo- Quantidade de Enzimas → DNA leitura do meio expressão- Controle da Atividade Enzimática → Moduladores, Inibidores- Acessibilidade de Substratos → Compartimentalização


Quantidade de Enzimas, função da velocidade de síntese e degradaçãoNível primário ajustado pela Transcrição!Meio com glicose e lactose nada acontece de expressão de Lactase.Só Lactose → ~50x expressão da β-Galactose (LAC-OPERON)


Enzimas → Alosteria, em geral 1o passo é inibido pelo “último” produtoRetro Inibição “Conveniente”Modificação Reversível Covalente. Glicogênio Fosforilase(catálise da quebra do glicogênio) ativada por Fosforilação!! (usa ATP)Fluxo de Substratos → Glicose ! → Insulina → Hormônios → Sensores!


Passos Biossíntéticos e DegradativosSão em Geral Distintos!!!-razões energéticas e de controle-razões energéticas e de controle-Compartimentalizão Segrega Reações Opostas


Controle de Reações → Condição Energética da Célula[ATP] + ½ [ADP]EC = ___________________[ATP]+[ADP]+[AMP]


Estratégia Metabólica1- Alvos: Produzir ATP, gerar poder Redutor, obter blocos para Sínteses.2- Funções do ATP : Fonte de Energia para MúsculoTransporte AtivoAmplificação de Sinais (checar AMPc)Biossíntese3- Hidrólise de ATP muda equilíbrio acoplado por um fator de 10 8 !!4- Síntese de ATP glicose → 2 ATP (vantagem é a rapidez)Ac. Graxos → 30/32 ATP´s (ácido palmítico)5- Via das Pentoses → NADPH (biossínteses)6- Blocos DHP → glicerol → TAG´sPEP → aa´s aromáticosAcetil-CoA → unidades de 2CSuccinil-CoA → porfirinasPentose → Ribose 5 Pi7- Degradação ≠ Síntese, porém em geral exergônicos graças ao ATP.8- Atividade Enzimática → Chave para Sucesso9- Controle do Metabolismo em geral no Passo IrreversívelTransforma processos de msegundos → para Segundos10- Modificação Covalente11- Nível de Enzimas (controle da transcrição). Síntese vs. Degradação HormôniosCompartimentalização de Processos. Ex. mitocôndria, fluxo de metabólitos.


Glutatione Redutase → Controle do “estado redutor” celular


Via Glicolítica


H.Buchner e E.Buchner 1897Sacarose → Álcool “suco de leveduras” (extrato)Fermentação pode ocorrer fora da célula!Só precisa das enzimas e “co-fatores”Aerobiose Glicose → Piruvato cit → Piruvato mitPiruvato mit → AcetilCoA → CO2 + H2O + EnergiaAnaerobiose Glicose → Lactato (Músculo)→ Etanol (Levedura)


Funções da Via Glicolítica:-produzir ATP (rápido)-Gerar intermediários para sínteses, como AcCoA ..ácidos graxos


C6 →C6 →← C3← C3


Reações da Glicólise-Transferência de Pi via ATP+ S → S-Pi + APP Quinases- Mudança de Pi mutase 1,3 BPG → 2,3 BPG Mutases-Isomerização G6P → F6P Isomerases-Dehidratação Álcool → Enol-Quebra de Aldol -Aldolase-ReDox De-hidrogenases (NADH + H+)


CitossolFaz com que a Glicose permaneça dentro da célula!Glicoquinase. No fígado glicoquinasse diferente exporta glicoseFÍGADO é o Órgão do Metabolismo !!!!


G6P intermediário FundamentalG6P → GlicogênioG6P → Ribose → →G6P → Via Glicolítica → →Glic → G6P → importante sítio de controle∆Go’ = - 4.0 Kcal/mol , ∆G(conc. na célula) = - 8.0 Kcal/mol !!!PASSO IRREVERSÍVEL


Passo 2 ∆Go’ e ∆G = ???


Passo 3 Quinase∆G0’ e ∆G = ???Lógica prepararPara dividir!!!


F6P metabólito importanteOutro ponto de controle!!!F6P → F1,6 BP ∆Go’ = -3,4 kcal/mol ∆G = -5,3 kcal/mol


Passo 3 Quinase∆G0’ e ∆G = ???Lógica prepararPara dividir!!!


Passo 4 Aldolase e IsomeraseEquilíbrio DHP ↔ G3P 96% DHP porém G3P continua......


Passo 4 Aldolase e IsomeraseEquilíbrio DHP ↔ G3P 96% DHP porém G3P continua......


F1,6P ↔ DHP + G3P∆Go’ = + 5,7 kcal/mol ∆G = - 0,3 kcal/molDHP ↔ G3P∆Go’ = + 1,8 kcal/mol ∆G = - 0,6 kcal/molNote 2 moléculas de G3P são formadas !!!Até aqui usou 2 ATP’s !!!


Passo 4- De-hidrogenação quem Oxida em quem Reduz???Para Onde vai a Energia???→→Note aldeído foi convertido em carboxílico1,3 BPG rico em energia (recordar da hemácia!! 2,3 BPG)


G3P ↔ 1,3 BPG∆Go’ = + 1,5 kcal/mol ∆G = - 0,4 kcal/molReação envolve Redox e ATPkcat/Km = 2 x 10 8 M -1 S -1 enzima cineticamente perfeitaEquivale reação bimolecular se transformar em unimolecular


Passo 6 – geração de ATP, fosforilação no nível dosubstratoNote o nome quinase é dado no sentido do uso do ATP, assimfosfoglicerato quinase


1,3 BPG + ADP ↔ 3 PG + ATP∆Go’ = - 4,5 kcal/mol ∆G = + 0,3 kcal/mol


Passo 7 – Preparando para tirar mais Energia1,3 PG ↔ 2 PG∆Go’ = + 1,1 kcal/mol ∆G = + 0,2 kcal/mol


Passo 8 Enolase obtém composto Rico em Energia.Qual o número de oxidação dos C2 e C3??∆Go’ = + 0,4 kcal/mol ∆G = - 0,8 kcal/mol


Passo 9 formação de ATPPiruvato QuinasePEP importante intermediário !!!!∆Go’ = - 7,5 kcal/mol ∆G = - 4,0 kcal/mol


Glicose + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2H2O + 2H+∆Go’ = - 172 Kcal/mol !!!! Qual é a eficiência da máquina???


Vamos compararGlicose → CO2 + H2O ∆Go’ = 685 kcal/molGlicose + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH ∆Go’ = 172 Kcal/molRendimento ~ 172/ 685 = 25 %Respiração completa ~ ∆Go’ = 300 kcal/moleRendimento ~ 300/ 685 ~44 %Motores melhores máx. 25%


Controle da Via GlicolíticaPFK fosfofrutoquinase-Velocidade é ajustada para ATP e IntermediáriosG6P, F6P, F1,6P , PEP e PiruvatoPFK é inibida ATP↑PFK é ativida por AMP↑ e ADP↑Se pH↓ previne formação de Lactato (Músculo)


Formação de Etanol ou de Lactato é para recuperar NAD+


Escrever equações balanceadas de Glicose à :-Lactose-Etanol-Acetil-CoA

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