Bioquímica

SDE3895 - FUNDAMENTOS DA BIOQUIMICA Aula 07: METABOLISMO, ANABOLISMO E CATABOLISMO. Professor Weber Camisassa Dornas weber.dornas@estacio.br Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • A célula e os organismos precisam realizar trabalho para se manterem vivos, crescerem e reproduzirem. A habilidade para aproveitar a energia, direcionando-a na forma de trabalho biológico, é uma propriedade fundamental de todas as células e organismos vivos, aparentemente adquirida muito cedo no curso da evolução celular. • Os organismos atuais executam uma notável variedade de processos de transformação de energia, convertendo uma forma de energia em outra. Eles utilizam a energia química contida nos combustíveis para sintetizar, a partir de precursores simples, moléculas complexas e altamente organizadas. Elas também convertem a energia química dos combustíveis em gradientes de concentração e elétrico, em movimento e calor, em alguns organismos, tais como o vaga-lume e peixes do fundo do mar, em luz. Os organismo, fotossintéticos transformam a energia luminosa em todas essas outras formas de energia. • Os mecanismos químicos envolvidos, nos processos de transformação da energia biológica por séculos tem fascinado e desafiado os biologistas. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • O conhecimento da composição química e da estrutura das moléculas biológicas não é o suficiente para entender de que modo elas se associam formando organismos, nem de que modo elas funcionam para manter a vida. • É necessário analisar as reações pelas quais as moléculas biológicas são formadas e degradadas. • Deve-se também considerar como a energia livre é consumida na formação dos materiais celulares, na realização do trabalho celular e, ainda como a energia livre é produzida a partir de moléculas orgânicas e de outras fontes. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • Metabolismo: é o processo geral por meio do qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizarem suas funções. • Catabolismo: ou degradação, é o processo no qual os nutrientes e os constituintes celulares são degradados para o aproveitamento de seus componentes e/ou geração de energia. • Anabolismo: ou biossíntese, é o processo no qual as biomoléculas são sintetizadas a partir de componentes mais simples. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • A energia livre liberada pelos processos catalíticos é conservada por meio da síntese de ATP (Trifosfato de Adenosina) a partir de ADP (Difosfato de Adenosina) e fosfato ou por meio da redução da coenzima NADP+ a NADPH. • ATP e NADPH são as principais fontes de energia livre para as vias anabólicas. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • Uma característica marcante do metabolismo de degradação ou catabolismo é que ele converte um grande número das mais diversas substâncias (carboidratos, lipídeos e proteínas) em intermediários comuns. • Esses intermediários são então posteriormente metabolizados em uma via oxidativa central que finda em uns poucos produtos. • A Figura ao lado esboça a degradação de vários constituintes da dieta, inicialmente em suas unidades monoméricas e, a seguir, em um intermediário comum, a acetil-coenzima A (acetil-CoA). AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • A biossíntese ou Anabolismo realiza o processo oposto do catabolismo. • Relativamente poucos metabólitos, principalmente piruvato, acetil-CoA e os intermediários do ciclo do ácido cítrico servem como material de partida para uma profusão dos mais variados produtos biossintéticos. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Bioquímica Metabolismo, anabolismo e catabolismo. • Cinco características principais das vias metabólicas originam-se de suas funções como geradoras de produtos para a utilização pela célula: 1. As vias metabólicas são irreversíveis. Uma reação altamente exergônica (que apresenta uma grande liberação de energia livre) é irreversível, ou seja, a transformação é completa. Se tal reação é parte de uma via contendo muitos passos, ela confere um sentido à via, pois faz as reações andar naquele sentido e torna toda a via irreversível. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Estácio 2. Vias catabólicas e anabólicas devem diferir. Se dois metabólitos forem metabolicamente interconversíveis, a via do primeiro para o segundo deve diferir da via do segundo de volta para o primeiro: Isso se deve ao fato de que, caso o metabólito 1 seja convertido no metabólito 2 por um processo exergônico, a conversão do metabólito 2 no metabólito 1 requer que energia livre seja fornecida a fim de empurrar esse processo que, de outro modo, seria endergônico (absorve energia livre), “montanha acima”. • Consequentemente, as duas vias devem diferir em pelo menos um de seus passos reacionais. A existência de rotas de interconversão independentes é uma propriedade importante das vias metabólicas pois permite controle independente dos dois processos. Se o metabólito 2 estiver sendo requerido pela célula em determinado momento, será necessário “desligar” a via de 2 para 1 ao mesmo tempo em que a via de 1 para2 será “ligada”. Tal controle independente seria impossível sem vias independentes. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo. Estácio Bioquímica Estácio 3. Cada via metabólica apresenta uma primeira etapa que compromete o metabólito com a via. Embora as vias metabólicas sejam irreversíveis, a maior parte das reações que as constituem funciona próxima ao equilíbrio. Próxima ao início de cada via, entretanto, há uma reação irreversível (exergônicas), que "compromete" o metabólito que produz a continuar seguindo essa via. AULA 07: Metabolismo, Anabolismo e catabolismo.