Metabolismo e energética
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
Conhecer e compreender conceitos, princípios, metodologias e protocolos experimentais que caracterizem o metabolismo primário e secundário, com particular relevância sobre os aspetos bioenergéticos relacionados com a fosforilação oxidativa, a fotofosforilação, fosforilação ao nível do substrato e o metabolismo dos principais componentes nutricionais dos seres vivos, dando ainda ênfase aos aspetos da regulação e integração metabólica com aplicação em biomedicna, biotecnologia ou outras. Esta disciplina pretende desenvolver competências no domínio do metabolismo primário e secundário, bem como das metodologias que permitam o planeamento e a execução em equipa de atividades experimentais que suportem tomadas de decisão e partilha de conhecimentos relativos à integração e regulação do metabolismo.
Científicas: Domínio dos conhecimentos no âmbito da disciplina; Obtenção, selecção, análise e interpretação de dados; formulação de hipóteses, avaliação de resultados e resolução de problemas;
Técnicas: Planeamento e execução experimental; Análise de dados;
Organização pessoal: Planeamento do trabalho;
Inter-pessoais: Trabalho em equipa, tomada de decisão; partilha; auto-crítica; aceitação de crítica; Comunicação: Elaboração de comunicações oral e escrita de conhecimentos científicos no âmbito da disciplina.
Conteúdos Programáticos
Componente Teórica:
Apresentação.
1. Conceitos e experimentação no estudo do metabolismo.
2. Energética. Biossíntese de ATP e outras moléculas de elevado potencial energético. Fosforilação ao nível do substrato.
3. Fosforilação oxidativa e fotofosforilação. Processos redox na mitocôndria, no cloroplasto e nos micro-organismos. Cadeias transportadoras de eletrões. Gradientes protónicos, potencial mitocondrial e síntese de ATP. Teoria quimiosmótica.
4. Evolução e diversidade das vias metabólicas: Archeabacteria, Eubacteria e Eukaria.
5. Metabolismo e fluxo metabólico. Regulação do fluxo metabólico. Mecanismos e balanço energético. Noção de estado estacionário. Reações de equilíbrio e não-equilíbrio.
6. Integração metabólica. Vias metabólicas produtoras de energia.
7. Regulação metabólica. Relação espácio-temporal. Regulação a nível celular: enzimas chave do metabolismo.
8. Regulação hormonal do metabolismo. Organização, recetores, segundos mensageiros e antagonistas. Efeito da insulina, glucagina, adrenalina e hormonas esteroides. Coordenação dos órgãos. Estados de jejum e pós-prandial. Estados alterados do metabolismo: diabetes e obesidade. Leptina, “gherlin”, neuropeptídeo YY.
9. Nutrição e metabolismo. Dieta e demanda energética: repouso e exercício físico. Aspetos nutricionais relevantes em estados alterados do metabolismo.
Componente Prática Não-laboratorial:
Oxidação-redução. Estado de oxidação e determinação do estado de oxidação de uma molécula. Equação de Nernst.
Bioenergética: aplicação da termodinâmica ao metabolismo. Balanço energético: determinação da Energia Livre de Gibbs e da eficiência energética das diferentes vias metabólicas.
Componente Prática:
Produção de ATP na glicólise / fosforilação oxidativa.
Estudo da localização sub-celular de enzimas do metabolismo e especialização metabólica dos órgãos: Determinação de atividades enzimáticas específicas em frações celulares obtidas por fracionamento de diferentes tecidos.
Trabalhos práticos propostos:
1- Determinação da produção de ATP na glicólise e na fosforilação oxidativa: efeito de diferentes substratos.
2- Determinação do potencial mitocondrial e sua relevância para a síntese de ATP.
3- Estudo da atividade enzimática Hexocinase e da Lactato desidrogenase em diferentes frações celulares de tecido hepático.
4- Determinação da atividade específica da Hexocinase em tecidos hepático, muscular, renal e nervoso.
5- Determinação da atividade específica da Lactato desidrogenase em tecidos hepático, muscular, renal e nervoso.
Métodos de Ensino
O ensino/aprendizagem baseia-se no trabalho individual dos alunos, apoiado em bibliografia recomendada pelos docentes e notas colhidas pelos alunos quer durante as aulas quer na pesquisa realizada individualmente. As aulas teóricas serão apoiadas por técnicas audiovisuais e algum software apropriado à simulação de conceitos aplicados. As aulas laboratoriais funcionam em articulação e em complementaridade com as aulas teóricas, recorrendo ao planeamento e execução de trabalho laboratorial que concretize exemplos práticos dos conteúdos.
Avaliação
De acordo com o Regulamento Escolar Interno, haverá um regime de avaliação contínua e regime de avaliação por exame.
Regime de Avaliação contínua:
Avaliação contínua terá com base em 2 testes escritos realizados durante o semestre que incidirão sobre as matérias lecionadas nas componentes teórica e prática. Para a avaliação contará a nota obtida nos testes escritos (70%) bem como a avaliação contínua da componente laboratorial tendo em conta o desempenho no laboratório e à nota obtida nas apresentações/discussão dos trabalhos práticos propostos (20%) e ainda os trabalhos de pesquisa propostos na prática não-laboratorial (10%). A nota final será calculada tendo em conta a média ponderada das classificações obtidas nos diferentes módulos.
Regime de Avaliação por Exame:
A avaliação por exame consistirá em um teste escrito a realizar na época de exame prevista no calendário escolar e incidirá sobre toda a matéria lecionada (70%). A nota final será calculada tendo em conta a média ponderada das classificações obtidas nos no exame escrito (70%) e a classificação obtida por avaliação contínua na componente prática (30%).
Bibliografia
Devlin, T.M. (2006). Textbook of Biochemistry with clinical correlations, 5th ed. Wiley-Liss Publication, New York.
Voet, D. & Voet, J. (2005). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level, 1st ed., John Wiley & Sons, Inc, New York.
D.G. Nicholls & S.J. Ferguson (2002). Bioenergetics3, 3rd ed, Academic Press, London, UK.
McKee, T. e McKee, J. (2003). Biochemistry: the molecular basis of life, 1st ed., McGraw-Hill, Boston.
Stryer, L. et al (2002). Biochemistry, 5th Ed., W.H.Freeman & Co Ltd, New York.
Equipa Docente
