Metabolismo energético Professor: Cícero Matos Capítulo: 9

Energia dos alimentos. Lei número 1: Nos processos físicos e químicos a energia pode ser ganha ou perdida, transferindo-se de um sistema para o outro, mas não pode ser criada e nem destruída. Lei de número 2: A energia inevitavelmente se dissipa, passa de uma forma utilizável, para uma forma menos utilizável. Dessa forma todo ser vivo necessita de energia que é obtida a partir de substâncias orgânicas constituintes dos alimentos.

Anabolismo e catabolismo A energia utilizada pelo o ser humano para manter suas atividades celulares, provém da modificação das moléculas celulares. Esse processo nos chamamos de metabolismo. Reações de síntese: São aquelas onde partículas simples são unidas, para forma compostos mais complexos. Reações de degradação: São aquelas que partículas mas complexas são quebradas e transformada em compostos simples.

Anabolismo e catabolismo As reações onde as moléculas de aminoácidos se unem para forma as proteínas é uma reação de anabolismo. As reações de degradação que ocorre na molécula de glicogênio para forma a glicose é uma reação catabólica.

Reações endergônicas e exergônicas A reação química é mudança em que um ou mais compostos químicos, os reagentes, formam novos tipos de compostos, os produtos. Reações endergônicas: São aquelas que a quantidade de energia presente nas ligações químicas do produto, são maiores que as do reagente. Reações exergônicas: São aquelas que a quantidade de energia presentes nas ligações químicas dos reagente é maior do que as do produto .

Energia de ativação e enzimas Toda reação química precisa de um investimento de energia para que as reações possa acontecer, esse processo chamamos de Energia de ativação. As enzimas são a molécula de ativação para que os processos sejam ativados.

ATP, a “moeda energética” do mundo vivo ATP (Trifosfato de adenosina).Essa molécula é constituída por uma base nitrogenada unida a uma ribose e três fosfato. A molécula de ATP é sintetizada a parti de uma molécula que só possui duas fosfato

Respiração celular. A respiração celular é um processo onde a maioria dos seres vivos produz ATP para suas necessidades energéticas. Se divide em três etapas: Glicólise, ciclo de krebs e fosforilação oxidativa. Obs.: Nas células eucariontes a glicólise ocorre no citosol, já o ciclo de krebs e fosforilação oxidativa ocorre no interior das mitocôndrias.

Glicólise – Fase 1- Preparação, regulação e gasto de energia A molécula de glicose é fosforilada por duas vezes por uma molécula de ATP. Reação 1: Glicose é fosforilada se transformando em glicose-6-fosfato ( Hexoquinase) Reação 2: A glicose-6-fosfato que é uma aldose, através da enzima glicosefosfato-isomerase converte ela em uma cetona chamada frutose-6-fosfato

Reação 3: A frutose-6-fosfato vai ser fosforilada pela enzima fosfofrutoquinase, ou seja, vai ser aplicada mais uma molécula de ATP, transformando ela em Frutose-1,6-fosfato. Reação 4: a frutose-1,6-bisfosfato é clivada em duas trioses: gliceraldeído-3-fosfato e dihidroxiacetona fosfato. Esta reação é catalisada pela enzima aldolase. Reação 5: O gliceraldeído-3-fosfato e a dihidroxiacetona fosfato são isômeros facilmente interconvertíveis pela enzima triosefosfato isomerase. ( Triosefosfato isomerase)

Fase 2 – Produção de ATP e Oxidação Reação 6: Cada gliceraldeído-3-fosfato é oxidado (desidrogenado) pelo NAD+ (e o NAD+ passa a NADH) e fosforilado por um fosfato inorgânico, dando origem a 1,3-Bifosfoglicerato (triose fosfato desidrogenase) Reação 7: Transfere um grupo fosfato para uma molécula de ADP dando origem a uma molécula de ATP e a 3-fosfoglicerato. Esta é a primeira etapa da glicólise que sintetiza ATP diretamente na via. (Fosfosgliceroquinase).

Reação 8: A enzima fosfogliceromutase reaposiciona a posição do grupo fostato 3- Fosfoglicerato, dando origem a 2-fosfoglicerato. Reação 9: È uma reação de desidratação catalisada pela enzima enolase. O 2-fosfoglicerato é desidratado formando uma molécula de água e fosfoenolpiruvato. Reação 10: Há transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para uma molécula de ADP, formando-se então uma molécula de ATP e piruvato.

Ciclo de Krebs Oxalacetato: O ácido acético proveniente das vias de oxidação de glícidos e lípidos combinam-se com a coenzima a formando o Acetil - CoA. A entrada deste composto no ciclo de Krebs ocorre pela combinação do ácido acético com o oxalacetato presente na matriz mitocondrial. Esta etapa resulta na formação do primeiro produto do ciclo de Krebs, o citrato. O coenzima A, sai da reação como CoASH.

Citrato a Isocitrato: O citrato sofre uma desidratação originando o isocitrato. Esta etapa acontece para que a molécula de citrato seja preparada para as reações de oxidação seguintes. Isocitrato a αcetoglutarato: Nesta reação há participação de NAD, onde o isocitrato sofre uma descaborxilação e uma desidrogenação transformando o NAD em NADH, liberando um CO2 e originando como produto o alfacetoglutarato

αcetoglutarato a Succinato: O α-cetoglutarato sofre uma descarboxilação, liberando um CO2. Também ocorre uma desidrogenação com um NAD originando um NADH, e o produto da reação acaba sendo o Succinato Succinil - CoA: O Succinato combina-se imediatamente com a coenzima A, originando um composto de potencial energético mais alto, o succinil-CoA

Succinato: O succinil-CoA libera grande quantidade de energia quando perde a CoA, originando succinato. A energia liberada é aproveitada para fazer a ligação do GDP com o Pi(fosfato inorgânico), formando o GTP, como o GTP não é utilizado para realizar trabalho deve ser convertido em ATP, assim esta é a única etapa do Ck que forma ATP. Succinato Fumarato: Nesta etapa entra FAD. O succinato sofre oxidação através de uma desidrogenação originando fumarato e FADH2.

Fumarato Malato: O fumarato é hidratado formando malato. Malato Oxalacetato: Nesta etapa entra NAD. O malato sofre uma desidrogenação originando NADH, a partir do NAD, e regenerando o oxalacetato.

Fosforilação oxidativa A síntese da maior parte de ATP gerado na respiração celular está acoplada a reoxidação das moléculas de NADH e FADH. 2 NADH + 2 H + O2 -------- 2 NAD + 2 H20 2 FADH + O2 ------- 2 FAD + 2 H2O

Cadeia Transportadora de elétrons