Bioquímica - Aula 9 (2022/2023) - PDF

CURSO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTO Bioquímica Aula 9 (dist4) Professor Doutor Armando Costa [email protected] Ano letivo 2022/2023 Objectivos: • Descrever o metabolismo dos glúcidos; • Diferenciar metabolismo dos glúcidos através da respiração aeróbia e anaeróbia. METABOLISMO DOS GLÚCIDO...

CURSO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTO Bioquímica Aula 9 (dist4) Professor Doutor Armando Costa [email protected] Ano letivo 2022/2023 Objectivos: • Descrever o metabolismo dos glúcidos; • Diferenciar metabolismo dos glúcidos através da respiração aeróbia e anaeróbia. METABOLISMO DOS GLÚCIDOS O inicio do metabolismo dos glúcidos dá-se com a glicólise, (conjunto de reações químicas que consiste no desdobramento da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico). A glicólise pode ser dividida em quatro fases: 1. Entrada de ATP; 2. Clivagem do açúcar; 3. Produção de NADH; 4. Produção de ácido pirúvico e ATP. METABOLISMO DOS GLÚCIDOS 1. Entrada de ATP METABOLISMO DOS GLÚCIDOS - Glicólise 1. Entrada de ATP – O primeiro passo da glicólise requer aporte de energia, na forma de duas moléculas de ATP: • um grupo fosfato (P) de 1 mole ATP, transfere-se para a molécula de Glicose, formando Glicose-6-fosfato, por um processo denominado de fosforilação; • os átomos de Glicose-6-fosfato reorganizam-se dando origem à Frutose-6fosfato; • através da adição de mais um grupo fosfato (P) de outra mole de ATP a Frutose-6-fosfato converte-se em Frutose-1,6-difosfato. 2. Clivagem do açúcar 2. Clivagem do açúcar – A Frutose-1,6-difosfato é clivada em duas moléculas com três carbonos: Gliceraldeído-3-fosfato e Dihidroxiacetona Fosfato. A molécula de Dihidroxiacetona fosfato é restruturada em Gliceraldeído-3fosfato, sendo o balanço final deste passo de 2 moléculas de Gliceraldeído-3- 3. Produção de NADH 3. Produção de NADH – As 2 moléculas de Gliceraldeído-3-fosfato são oxidadas (perdem 2 eletrões, cada) e formam 2 moléculas de Ácido-1,3difosfoglicérico. Por outro lado, 2 moléculas de NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido) são reduzidas (ganham 2 eletrões, cada) e formam 2 moléculas de NADH. O NADH é uma molécula transportadora com dois eletrões de alta energia, que podem ser utilizados para produzir moléculas de ATP através da cadeia de transporte de eletrões. O NAD+ é a forma oxidada da Nicotinamida Adenina Dinucleótido, e o NADH é a forma reduzida. 4. Produção de ácido pirúvico e ATP 4. Produção de ácido pirúvico e ATP – O último passo da glicólise produz duas moléculas de ATP e uma de ácido pirúvico a partir de cada uma das moléculas de Ácido-1,3difosfoglicérico - 4 ATP + 2 Ácido Pirúvico, no total. Balanço energético da Glicólise: ➢ 1 molécula de Glicose dá origem a 2 moléculas de Gliceraldeído-3-fosfato (fase da clivagem do açúcar). ➢ Como cada uma das moléculas de Gliceraldeído-3-fosfato produz 2 moléculas de ATP, 1 de NADH e 1 de ácido pirúvico - por cada molécula de Glicose formam-se: • 4 ATP + 2 NADH + 2 Ácido Pirúvico. Balanço energético da Glicólise: ➢Como o início da glicólise exige a presença de 2 moléculas de ATP, o rendimento final da metabolização de cada molécula de Glicose é 2 ATP + 2 NADH + 2 Ácido Pirúvico. ➢ Se a célula possuir a quantidade de oxigénio necessária, as moléculas de NADH e de ácido pirúvico são utilizadas na respiração aeróbia para produzir ATP. Na ausência de oxigénio suficiente, serão utilizadas na respiração anaeróbia. METABOLISMO DOS GLÚCIDOS – Respiração Anaeróbia A respiração anaeróbia consiste no desdobramento da glicose em ausência de oxigénio, para produzir 2 moléculas de Ácido Lático e 2 moléculas de ATP. O ATP assim produzido é uma fonte de energia durante atividades como o exercício intenso, durante o qual é fornecida uma quantidade insuficiente de oxigénio aos tecidos. Duas fases na respiração anaeróbia: 1.Glicólise 2.Formação de Ácido Lático – Conversão do Ácido Pirúvico em Ácido Lático, reação que requer energia proveniente das moléculas de NADH produzidas na glicólise. METABOLISMO DOS GLÚCIDOS – Respiração Anaeróbia O ácido lático produzido é libertado das células musculares e através da corrente sanguínea vai até ao fígado. Aí, quando volta a haver oxigénio disponível, o ácido lático pode ser reconvertido em glucose (gluconeogénese ou neoglucogénese = “síntese de novo” da glucose). A glucose pode então ser libertada do fígado e transportada pela corrente sanguínea às células que a utilizam como fonte de energia. Esta conversão da glucose em ácido lático, produzido nos tecidos musculares durante um período de falta de oxigénio, seguida da conversão do lactato em glucose no fígado constitui o Ciclo de Cori METABOLISMO DOS GLÚCIDOS – Respiração Anaeróbia Utilização do lactato para a produção de energia – CICLO DE CORI ✓ O lactato, ao acumular-se no músculo, vai passando para o sangue, sendo depois captado pelo fígado, onde é transformado em piruvato, e este em glucose através da inversão da glicólise. ✓ Esta glucose volta à circulação para ser novamente consumida pelos músculos em exercício. ✓ Este mecanismo é importante porque: a) possibilita substrato para a glicólise do lactato muscular por mais tempo; b) acelera circulante, a eliminação sendo um mecanismo que auxilia à recuperação da acidose láctica. A este ciclo glucose-ácido láctico-glucose chama-se o Ciclo de Cori. METABOLISMO DOS GLÚCIDOS – Respiração Aeróbia A respiração aeróbia consiste no desdobramento da glucose na presença de oxigénio para produzir dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e 38 moléculas de ATP. A maioria das moléculas de ATP necessárias à vida são produzidas através da respiração aeróbia, que pode ser dividida em quatro fases: 1. Glicólise (fase comum à respiração anaeróbia); 2. Formação de Acetil-CoA; 3. Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs; 4. Cadeia de Transporte de Eletrões ou Cadeia Respiratória. A glicólise ocorre no citosol, e as restantes etapas ocorrem dentro das mitocôndrias. 2. Formação de Acetil-CoA 2. Formação de Acetil-CoA – O ácido pirúvico produzido na glicólise sai do citosol e entra nas mitocôndrias. Aí, é convertido em Acetil-CoA, que entra no Ciclo do Ácido Cítrico. É ainda produzido dióxido de carbono (CO2) e NADH. Por cada 2 moléculas de Ácido Pirúvico resultantes da glicólise, são formadas 2 moléculas de Acetil-CoA, duas moléculas de CO2, e duas moléculas de NADH. 3. Ciclo do Ácido Cítrico (ou Ciclo de Krebs) ➢ A terceira fase da respiração aeróbia é o Ciclo do Ácido Cítrico, ou Ciclo de Krebs. ➢ A sua função é originar electrões e protões (H+) para seguidamente serem transportados na cadeia respiratória. ➢ Chama-se ciclo porque começa e acaba no mesmo composto: oxalacetato ou ácido oxalacético. ➢ Inicia-se com a reação de uma molécula de oxalacetato com o acetil-coenzima-A, originar ácido cítrico. para 3. Ciclo do Ácido Cítrico (ou Ciclo de Krebs) 3. Ciclo do Ácido Cítrico – Inicia-se com a produção de Ácido Cítrico, a partir da combinação de Acetil-CoA com uma molécula de Ácido Oxalacético. Ocorre uma série de reações originando a formação de mais Ácido Oxalacético que, ao combinar-se com outra molécula de Acetil-CoA, pode reiniciar o ciclo. TRÊS ACONTECIMENTOS IMPORTANTES DURANTE O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO: 1. Produção de ATP. Por cada molécula de ácido cítrico, forma-se uma molécula de ATP. 2. Produção de NADH e FADH2 . Por cada molécula de ácido cítrico, são formadas três moléculas de NADH e, uma molécula de FADH2 (flavina adenina dinucleótido). As moléculas de NADH e de FADH2 são transportadoras de eletrões, que entram na cadeia de transporte de eletrões e são utilizadas para produzir ATP. 3. Produção de dióxido de carbono (CO2). Cada molécula de ácido cítrico dá origem, no final do mesmo, a uma molécula de ácido oxalacético. Durante o processo, formam-se 2 moléculas de dióxido de carbono que são, a seu tempo, eliminadas do organismo. Balanço energético do Ciclo do Ácido Cítrico ➢ Por cada molécula de glucose que inicia a respiração aeróbia, são produzidas duas moléculas de ácido pirúvico durante a glicólise, por sua vez convertidas em duas moléculas de acetil-CoA, que entram no ciclo do ácido cítrico. ➢ Assim, para determinar o número de moléculas produzidas durante o ciclo do ácido cítrico a partir de uma molécula de glucose, têm de se contar duas ”voltas” do ciclo; o resultado final será 2 moléculas de ATP, 6 moléculas de NADH, 2 moléculas de FADH2 e 4 moléculas de CO2. 4. Cadeia de Transporte de Eletrões ➢ Consiste numa série de transportadores de eletrões situados na membrana mitocondrial. ➢ Vai dar-se a transferência dos eletrões transportados pelo NADH e FADH2 para os transportadores de eletrões da membrana, com libertação dos seus iões hidrogénio (H+). Após esta perda de eletrões e de iões hidrogénio (H+), o NAD+ e o FAD oxidados podem ser reutilizados para transportar mais eletrões do Ciclo do Ácido Cítrico para a cadeia de transporte de eletrões. 4. Cadeia de Transporte de Eletrões ➢ Os eletrões libertados pelo NADH e FADH2 passam de um transportador de eletrões ao seguinte, através de séries de reações de oxidação-redução. O último transportador de eletrões capta os eletrões e combina-os com oxigénio e iões hidrogénio para formar água (H2O). Sem oxigénio para aceitar os eletrões, as reações da cadeia de transporte de eletrões cessam, fazendo cessar a respiração aeróbia. 4. Cadeia de Transporte de Eletrões Resumo da produção de ATP durante a Respiração Aeróbia: ➢ Por cada molécula de glicose, a respiração aeróbia produz 38 moléculas de ATP: 2 da glicólise, 2 do ciclo do ácido cítrico e 34 das moléculas de NADH e FADH2, que passam através da cadeia de transporte de eletrões. ➢ Na respiração aeróbia são ainda produzidas 6 moléculas de CO2 e 12 moléculas de H2O. Avaliação 1. Indique em que consiste o processo de glicólise e identifique as suas quatro fases. 2. Indique qual o balanço energético da glicólise. 3. Indique o que é a respiração anaeróbia e quais as suas fases. 4. Indique o que é a respiração aeróbia e quais as suas fases. Obrigado pela atenção dispensada Armando Costa (Phd) [email protected]