CARACTERÍSTICAS DO SER VIVO
1- AUTO-REPLICAÇÃO – Capacidade de perpetuação da espécie
2- TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA – O ser vivo “extrai” energia do meio (nutrientes, luz) e transforma a energia em “trabalho” (organização celular, funções celulares e auto-replicação)
3- ORGANIZAÇÃO – O ser vivo possui estruturas definidas: organelas, células, tecidos, órgãos, etc.
4- FUNÇÃO – Cada estrutura desempenha uma função específica.
- FOTOTRÓFICOS – retiram Energia da Luz (vegetais)
- QUIMIOTRÓFICOS – retiram Energia de componentes do meio (animais)
ORGANISMOS
(Classificação com base na fonte de obtenção de Energia)
METABOLISMO = O Conjunto de Reações que ocorrem no interior da célula, que são necessárias para a manutenção do ser vivo.
O Metabolismo responde as perguntas:
Como o ser vivo “extrai” Energia do meio?
Como o ser vivo sintetiza macromoléculas para desempenhar suas funções, manter sua estrutura e replicar-se?
Nota: O Metabolismo só ocorre no interior das células.
Não ocorre no estômago, sangue, etc.
ANIMAIS
Alimento: Carboidratos, Lipídios e Proteínas
Trajeto dos Alimentos
BocaEnzimas digestivas
Aparelho digestório
Metabolismo
Sangue Célula
No Catabolismo:
• Compostos orgânicos de alto PM são convertidos em moléculas mais simples
• No processo ocorre liberação de Energia
• Parte desta Energia é conservada em moléculas de alta Energia (ATP)
• Outra parte é dissipada como Calor
CATABOLISMO – Conjunto de reações (enzimáticas) de DEGRADAÇÃO
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia
Exemplo: Degradação da glicose (Respiração)
No Anabolismo
• Moléculas simples dão origem a Compostos orgânicos de mais alto PM
• No processo utiliza-se Energia
• Nos seres vivos esta energia está armazenada na molécula de ATP
ANABOLISMO - Conjunto de reações (enzimáticas) de SÍNTESE
Exemplo: Síntese de glicose (Fotossíntese)
6 CO2 + 6 H2O + Energia C6H12O6 + 6 O2
No Metabolismo ocorrem reações de óxido-redução
Revisão: Oxidação e redução
As reações de oxido-redução ocorrem quando uma espécie química perde elétrons, oxidando-se; enquanto a outra espécie ganha elétrons, reduzindo-se.
Oxidar é retirar elétrons de um composto. Reduzir é doar elétrons para um composto.
Na reação:Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4
Verifica-seZn + Cu2+ + SO4
2- → Cu + Zn2+ + SO42-
Ou
Zn + Cu2+ → Cu + Zn2+
Quem sofreu oxidação?
Quem sofreu redução?
Zinco
Cobre
Revisão
Nas reações de óxido-redução, há transferência de elétrons de um composto para outro, de modo que o composto que inicia a reação na forma reduzida é oxidado e o que inicia a reação na forma oxidada é reduzido.
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O
Reações de óxido-redução
MAIS REDUZIDO MAIS OXIDADO
MAIS OXIDADO MAIS REDUZIDO
Exemplo: Degradação da glicose (Respiração)
No Metabolismo
As macromoléculas são mais reduzidas que as moléculas menores produzidas (que são mais oxidadas).
No final do Catabolismo as macromoléculas (dos nutrientes) são OXIDADAS pelo Oxigênio (respiração).
No processo formam-se moléculas menores (mais oxidadas), CO2 (oxidado, expiração) e H2O.
No Anabolismo ocorre o processo inverso.
As moléculas menores (mais oxidadas) são reduzidas e originam moléculas maiores (mais reduzidas)
No metabolismo há um fluxo de elétrons e prótons
Nas reações biológicas de óxido-redução participam cofatores (coenzimas) que transportam elétrons e prótons
Ex: NAD+/NADH; FAD/FADH2
Resumo
CATABOLISMO
MACROMOLÉCULAS
(REDUZIDAS)
MOLÉCULAS MENORES (OXIDADAS)
MOLÉCULAS MENORES (OXIDADAS)
MACROMOLÉCULAS (REDUZIDAS)
ANABOLISMO
Coenzimas oxidadas(NAD+; FAD)
Coenzimas reduzidas(NADH; FADH2)
Elétrons e
Prótons
E
E
Exemplo de reação biológica de óxido-redução
COO-
C
CH3
O
COO-
C
CH3
OHHH+
NAD+++ NADH
Piruvato lactato
+
SubstratoOxidado
CoenzimaOxidada
CoenzimaReduzida
Produto Reduzido
Lactato desidrogenase
NADH
C OO
O
C
C
H3
NADH
C OO
O
C
C
H3
C O
H
O
OH
C
C
H3
NAD+
C O
H
O
OH
C
C
H3
NAD+
COO-
C
CH3
O
COO-
C
CH3
OHHH+
NAD+++ NADH
Piruvato lactato
+
Enzima: Lactato desidrogenase
Onde ocorre a oxidação das coenzimas reduzidas?
Na mitocôndria, as coenzimas reduzidas são oxidadas pelo Oxigênio (do ar que respiramos)
NADH e FADH2 + O2 NAD+ e FAD + H2O
Onde ocorre a produção de ATP?
Na mitocôndria!
Vamos aprender que o processo de oxidação das coenzimas está acoplado ao processo de síntese
de ATP
ATP – a principal molécula que “armazena” energia no Metabolismo
ATPADP + Pi
CATABOLISMO
ANABOLISMO
A Energia fica “armazenada” na ligação covalente do ATP
ESTRUTURA do ATP(Adenosina TriFosfato)
Base nitrogenada -Adenina
Ribose
Três grupos Fosfato
Ligação N-glicosídica
2 Ligações anidrido do ácido fosfórico Ligação éster
Revisão: Ligação anidrido de ácido
R1-C-OH + HO-C-R2 R1-C-O-C-R2 + H2O
O O O O
R1-C-OH
O
+ HO-P-OH R1-C-O-P-OH + H2O
O O O
OH OH
HO-P-OH
O
OH
HO-P-OH
O
OH
+ HO-P-O
O
OH
-P-O-H
O
OH
+ H2O
Ácido fosfórico
No ATP
ESTRUTURA do ATP(Adenosina TriFosfato)
Base nitrogenada -Adenina
Ribose
Três grupos Fosfato
Ligação N-glicosídica
2 Ligações anidrido do ácido fosfórico Ligação éster
+ Energia
SÍNTESE do ATP
Esta reação necessita de Energia para ocorrer.
A Energia vem do catabolismo
Para a síntese do ATP a partir de ADP é necessária uma energia de 7,3 Kcal por mol de ATP
Uma Enzima específica atua na catálise (ATP sintase)
ADP + H3PO4 (Pi) ATP
Hidrólise do ATP em ADP + Fosfato (Pi)
Esta reação libera Energia, 7,3 Kcal por mol de ATP
Energia utilizada para realizar “trabalho” (síntese, contração muscular, etc)
Enzimas específicas
ATP + H2O ADP + Pi + Energia
+ Energia
Hidrólise do ADP em AMP + Fosfato (Pi)
ADP + H2O AMP + Pi
ADP Monophosphate (AMP)
Esta reação libera Energia, 7,3 Kcal por mol de ATP
Enzimas específicas atuam
+ Energia
+ Energia
As reações químicas podem ser classificadas conforme a ENERGIA seja absorvida ou liberada no processo:
Reações endergônicas e Reações exergônicas
Exemplo de acoplamento de reações
A + B C Reação Endergônica: Não espontânea
ATP ADP + P + Energia
A + B + C Reação ocorre
A + B C + Energia Reação Exergônica: Espontânea
ADP + P + Energia ATP Síntese do ATP
Reação Exergônica: Espontânea
ADP + P ATP Reação Endergônica: Não espontânea
Setas de ponta dupla indicam transformações químicas reversíveis. Os números entre parênteses indicam o número de átomos de carbono presentes na molécula.
VIAS METABÓLICAS DEGRADATIVAS - MAPA METABÓLICO SIMPLIFICADO
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
CO 2
CO 2
a
Ciclo de Krebs
3NADH + 1FADH2