ENZIMAS

1. ENZIMAS Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica II

2. Metabolismo • Transformação da matéria e da energia. • A seqüência das reações enzimáticas são chamadas de rota ou via metabólica. Nas rotas metabólicas o produto de uma reação é o substrato da reação subseqüente. • As reações metabólicas ocorrem essencialmente no citoplasma ou na mitocôndria (compartimentalização).

3. Metabolismo • Processo geral por meio do qual os sistemas vivos • adquirem e usam energia livre para realizarem suas • Funções • - Catabolismo: reações que convertem energia para as formas biologicamente utilizáveis • (Alimento = CO2 + H2O + energia utilizável) • Anabolismo: necessitam de energia para ocorrerem (síntese de glicose, DNA, lipídeos)

4. Metabolismo – reações de oxi-redução

5. Metabolismo (co-enzimas)

6. Metabolismo (co-enzimas)

7. NAD+ NADH + H+ Nicotinaminda adenina dinucleotídeo Principal aceptor de elétrons NAD+ forma reduzida (NADH+H+) Aceita 1 íon H e 2 elétrons.

8. Metabolismo (co-enzimas)

9. Metabolismo (co-enzimas)

10. Flavina adenina dinucleotídeo (FAD) Metabolismo (co-enzimas) FAD+ aceptor de elétrons Aceita 2 hidrogênios (prótons e elétrons). Unidade FMN (Flavina Mononucleotídeo)

11. Metabolismo (co-enzimas)

12. ATP + H2O = ADP + Pi + H+ ∆G= - 7,3 kcal/mol ATP + H2O = AMP + PPi + H+ ∆G= - 7,3 kcal/mol Condições fisiológicas ∆G= - 12 kcal/mol

13. Metabolismo (co-enzimas)

14. b-mercaptoetilamina Ácido pantotênico Adenosina Metabolismo (co-enzimas) H3C – C – S - CoA " O Acetil CoA (acetato) R – C – S - CoA " O Acil CoA (Acido graxo)

15. Vitaminas e Co-enzimas • Não possuem estrutura química específica comum • Não produzem energia ou contribuem para a massa corporal • Reguladoras das reações metabólicas • Controlam processos de síntese óssea e tecidual • Vitamina D  única sintetizada no corpo • 13 tipos de vitaminas: • Lipossolúveis: A (Retinol), D (Calciferol), E (Tocoferol) e K (Menaquinona) • Hidrossolúveis: B1(Tiamina), B2 (Riboflavina), B6 (Piridoxina), B12 (Cianocobalamina) e Vitamina C (Ácido Ascórbico) as principais, sendo importantes também Niacina, Ácido Fólico, Biotina, Ácido Pantotênico, Colina.

16. Vitaminas e Co-enzimas

17. Vitaminas e Co-enzimas

18. Vitaminas e Co-enzimas

19. Vitaminas e Co-enzimas

20. Vitaminas e Co-enzimas

21. Vias metabólicas

22. Metabolismo - regulação • Sinais regulatórios: • Hormônios • Sistema Nervoso • Disponibilidade de Nutrientes • Sinais provenientes de dentro da célula: • Ativado por substrato • Inibidores e ativadores alostéricos • Elicitam respostas rápidas – regulação momento a momento • Sinais entre células: • Elicitam respostas mais lentas • Mediada por contato superfícies • Sinalizaçãoquímica (hormônios ou neurotransmissores)

23. Vias metabólicas • Consistem em uma série de reações enzimáticas • relacionadas que produzem produtos específicos • Os reagentes, os intermediários e os produtos são chamados metabólitos • Há mais de 2 mil reações metabólicas conhecidas, cada uma catalisada por uma enzima diferente

24. Vias metabólicas

25. Vias metabólicas

26. Controle da rota metabólica

27. Controle da rota metabólica

28. Controle da rota metabólica

29. Respiração Celular/ Glicólise

30. Respiração Celular/ Glicólise • A célula necessita, para produzir energia, de oxigênio e de nutrientes • Na respiração celular a célula utiliza o oxigênio e liberta energia contida nos nutrientes, produzindo dióxido de carbono, vapor de água e outros produtos tóxicos

31. Resp.: Nas ligações fosfato da molécula de ATP. Respiração Celular/ Glicólise Como a energia é armazenada na célula?

32. Respiração Celular/ Glicólise ATP • Essa molécula é formada pela união de uma adenina e uma ribose aderida a três radicais fosfato

33. Respiração Celular/ Glicólise RESPIRAÇÃO AERÓBICA • processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e H2O na presença de oxigênio. • Rendimento  é maior do que na fermentação  38 ATPs por molécula de glicose quebrada.

34. Respiração Celular/ Glicólise RESPIRAÇÃO AERÓBICA • Fases: • Anaeróbica (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma. • Aeróbica (ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

35. Respiração Celular/ Glicólise RESPIRAÇÃO AERÓBICA • Rendimento final • Glicólise: 2 ATPs + 2 NADH • Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2 CO2 • Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2FADH + 2 ATPs + 2 CO2 • Cadeia Transportadora de Elétrons: - NADH  3 ATPs - FADH  2 ATPs - 10 NADH  30 ATPs - 2 FADH  4 ATPs  4 ATPs 38 ATPs

36. Glicólise/Histórico 1. Algumas Considerações Históricas: No decurso da primeira metade do séc. XX, a Glicólise foi estudada por alguns dos mais renomeados Bioquímicos: • 1860: Pasteur postula que a Fermentação é catalisada por enzimas indissociáveis das estruturas celulares • 1897: Buchner descobre que as enzimas da fermentação podem atuar independentemente das estruturas celulares • 1905: Harden e Young identificam uma Hexose-bisfosfato como intermediária da Glicólise e verificaram a necessidade de certas coenzimas (NAD, ADP e ATP) • Anos 30: Embden postulou a separação da Frutose 1,6 - bisfosfato • 1938 – Warburg et al. Demonstraram a capacidade de conservar energia sob a forma de ATP

37. Glicólise/Definição  Glycolysistem a sua origem no Grego em que glyk = Doce + Lysis = Dissolução Na atualidade podemos definir a Glicólise como a seqüência de reacções que converte a Glicose em Piruvato, havendo a produção de Energia sob a forma de ATP

38. Glicólise/Definição • Ocorre em todos os tecidos (exceto fígado em jejum) • Início do processo de oxidação de carboidratos • Principal substrato = GLICOSE • Substratos 2ários = Frutose e Galactose • Possui 2 Fases: • - Investimento de Energia (-2 ATPs) • - Pagamento de Energia (+ 4ATPs + 2NADH)

39. Glicólise/Reação Final Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O 1 açúcar de 6 C 2 açúcares de 3 C A partir deste ponto as reações são duplicadas Saldo 2 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH 2 moléculas de Piruvato (3C)

40. Glicólise/Importâncias Principais Razões: 1 – Principal meio de degradação da Glicólise 2 – Obtenção de Energia mesmo em condições Anaeróbias 3 – Permite a degradação da Frutose e da Galactose • Outras Razões: • Os tecidos têm necessidade de transformar a energia contida na glicose em ATP • A Glicólise é fundamental para a produção de Acetil-CoA • A Glicólise foi um dos primeiros sistemas enzimáticos a ser esclarecido, contribuindo o seu estudo para a melhor compreensão dos processos enzimáticos e de metabolismo intermediário

41. Etapas da Glicólise GLICÓLISE - importância - A Glicólise divide-se em duas partes principais: 1- Ativação ou Fosforilação da Glicose 2- Transformação do Gliceraldeído em Piruvato

43. Glicose + ATP Glicose -6-Fosfato + ADP • Glicose -6- Fosfato Frutose -6- Fosfato Glicólise/Fases

44. Frutose 1,6-BiFosfato Gliceraldeído 3-P + Dihidrocetona Fosfato • Frutose -6-P + ATP Frutose 1,6-BiFosfato + ADP Glicólise/Fases

45. Gliceraldeído 3-P Dihidrocetona Fosfato Glicólise/Fases

46. Gliceraldeído 3-P + NAD + Pi 1-3 Bisfosfoglicerato + NADH + H • 1-3 Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP Glicólise/Fases

47. 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato • 2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H O 2 Glicólise/Fases

48. Fosfoenolpiruvato + ADP Piruvato + ATP • Última Reação Glicólise/Fases

49. Glicólise: Fase de investimento (6C) Glicoquinase ou hexoquinase fosfohexose isomerase fosfofrutokinase 1 aldolase triose fosfato isomerase 1 2 3 4 (2x 3C) 5 2 xGlyceraldehyde 3-phosphate

50. Glicólise: Fase de pagamento Glyceraldehyde 3-phosphate + Dihydroxyacetone phosphate triose fosfato isomerase 5 gliceraldeído 3P deidrogenase 6 Fosfoglicerato quinase 7 Fosfoglicerato mutase 8 enolase 9 piruvato kinase 10