Aula 1 - Introdução ao metabolismo (Farmácia 2013)

Introdução ao Metabolismo

Profa. Dra. Maria Noêmia Martins de Lima

Sugestão de leitura complementar: Capítulo 26 (Conceitos Básicos na Regulação do Metabolismo de Substratos

Energéticos por Insulina, Glucagon e Outros Hormônios) In: SMITH, C.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica Médica Básica de

Marks: uma Abordagem Clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

O que é Bioquímica?

Bioquímica é a ciência que estuda os reações químicas que ocorrem

nos organismos vivos.

Estrutura das biomoléculas (carboidratos, lipídeos,

aminoácidos, etc...)

Síntese e degradação das biomoléculas

Disciplina de Bioquímica Estrutural

Disciplina de Bioquímica Metabólica

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

A Via Metabólica Comum

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Glicose Ácidos graxos

Aminoácidos

Carboidratos

Lipídeos

Proteínas

Moeda energética do organismo!

Ciclo de

Krebs

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

O que comermos em excesso, vai se transformar em glicogênio e gordura

(reservas energéticas)!

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Substratos Energéticos: Carboidratos

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Glicogênio (reserva energética)

Glicose

Substratos Energéticos: Carboidratos

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Glicose sanguínea

Principais locais de armazenamento do

glicogênio no organismo:

Fígado

Substratos Energéticos: Lipídeos

Principal local de armazenamento do

triacilglicerol no organismo: tecido adiposo

Substratos Energéticos: Proteínas

(não são tão importantes quanto os carboidratos e os lipídeos)

Principal local de “armazenamento” de

aminoácidos no organismo: tecido muscular esquelético

O metabolismo, a soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula, ou em um organismo, ocorre por meio de uma série de reações catalisadas por enzimas que constituem as vias metabólicas.

O metabolismo intermediário procura, não somente descrever a via metabólica percorrida individualmente pelas moléculas, mas também compreender suas inter-relações e os mecanismos que regulam o fluxo de metabólitos através das vias metabólicas.

Conceito de Metabolismo

www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html

De um modo geral, podemos dividir o metabolismo em:

Anabolismo

É a fase biossintética e consumidora de energia do metabolismo.

Catabolismo

É a fase degradativa e liberadora de energia do metabolismo.

Fonte: NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2011.

Tipos de Vias Metabólicas

S B C D P

Substrato Inicial

Intermediários Metabólicos Produto Final

Tipos de Vias Metabólicas

B C

D E

Intermediários Metabólicos

Convergência e Divergência no Metabolismo Celular

O catabolismo é convergente, o anabolismo é divergente e o Ciclo de Krebs é uma via anfibólica.

via anfibólica

(possui reações catabólicas e anabólicas)

Fonte: NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2011.

Regulação do Metabolismo

1. Retroalimentação (feedback)

2. Compartimentalização celular

3. Enzimas regulatórias (“marcapasso”)

1. Sistemas de Retroalimentação (feedback)

treonina

1

enzima 1

2

enzima 2

3

enzima 3

X

enzima 4

O produto final

bloqueia uma reação

inicial e impede que toda a série de reações aconteça.

Isoleucina

enzima 5

3

Catabolismo de Ácidos Graxos

Anabolismo de Ácidos Graxos

Núcleo

Citoplasma (compartimento A)

Catabolismo de Ácidos Graxos

Catabolismo de Ácidos Graxos

Mitocôndrias (compartimento B)

2. Compartimentalização Celular: reações opostas (síntese e degradação) podem ocorrer

em diferentes compartimentos celulares

peroxissomos

3. Enzimas Regulatórias (“marcapasso”)

As enzimas “marcapasso” controlam a velocidade das reações bioquímicas de uma determinada via metabólica, por terem a sua atividade regulada por diversos mecanismos:

3.1 modificação covalente (fosforilação/desfosforilação)

3.2 efetores alostéricos

3.3 repressão/ativação gênica

3.1 Fosforilação / Desfosforilação

Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.

Enzima fosforilada

Enzima desfosforilada

Exemplo: glicogênio fosforilase (está ativa quando fosforilada e inativa quando desfosforilada).

3.2 Efetores Alostéricos

As enzimas alostéricas são sensíveis a reguladores do metabolismo, porque, ao se ligarem a determinados metabólitos celulares, sua atividade sofre grandes alterações. Estes metabólitos são chamados de efetores alostéricos, podendo ser positivos (ou seja, aumentam a velocidade de reação enzimática) ou negativos (reduzem a velocidade da reação enzimática) de acordo com o seu efeito.

3.3 Repressão/Ativação Gênica

DNA

Gene que codifica para a enzima

RNAm

Transcrição

Tradução

Região regulatória

Enzima

Em um organismo multicelular, o balanço entre a disponibilidade de substrato energético e a

necessidade dos tecidos é ativado basicamente por três tipos de mensagens:

Principalmente glicose!

Os principais hormônios envolvidos no controle do metabolismo são:

Glucagon

Adrenalina

Cortisol

Insulina

Os hormônios vão operar através dos mecanismos de controle do metabolismo citados anteriormente:

ativação ou repressão da síntese de enzimas marcapasso, fosforilação, desfosforilação, etc...

Adrenalina e Cortisol

Observe como a variação nos níveis do substrato energético (glicose)

desencadeia a liberação dos hormônios que irão “corrigir” a glicemia.