Bioquímica1

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Ddo. Arnaldo Vaz Junior
juniorarnaldoef@gmail.com
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EMENTA
Introdução ao estudo da bioquímica e do metabolismo humano, abrangendo conceitos centrais da bioenergética e da termodinâmica como primeiro estágio para a compreensão das transformações celulares e energéticas. Definição das principais classes de biomoléculas com estudo detalhado de suas propriedades moleculares. Apresentação das principais vias metabólicas com introdução das reações de oxidativas, catabólicas, metabólicas e vias biossintéticas de carboidratos, proteínas e lipídios.
OBJETIVO GERAL
Conhecer e compreender bases químicas do corpo humano relacionadas ao metabolismo e conceitos relacionados a sistemas bioenérgicos e termodinâmicos. 
OBJETIVO ESPECÍFICO
Entender o corpo humano em homeostasia e durante à atividade física. Compreender as principais vias metabólicas do corpo humano, sistemas bioenergéticos, introdução à reações oxidativas, catabólicas e metabólicas voltadas à atividades físicas como forma de promoção de saúde e melhoria do rendimento desportivo.
	REFERÊNCIAS
	Referencias Básicas:
LEHNINGER, A.L; NELSON, D.L. & COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 6 Ed. Sarvier, São Paulo, 2014.
MARZZOCO, A. TORRES, B.B. Bioquímica Básica. 4 Ed. Guanabara Koogan, 2015.
CHAMPE, C & HARVEY, R. Bioquímica Ilustrada. 5 Ed. Artmed, São Paulo, 2011.
	Referências Complementares:
JUNQUEIRA, Luiz Carlos; CARNEIRO, José. Biologia celular e molecular. 9 Ed. Guanabara Koogan, 2012.
TYMOCZKO, John L.; BERG, Jeremy M.; STRYER, Lubert. Bioquímica fundamental. 1 Ed. Guanabara Koogan, 2011.
DEVLIN, T.M. Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. 7ª edição, Bucher, São Paulo, 2011.
STRYER, l. Bioquímica. 7ª edição, Guanabara Koogan, 2014.
CONN, Eric Edward. Introdução à bioquímica. São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 1990. 525 p.
UCKO, David A.. Quimica para as ciências da saúde: Uma introdução à química geral, orgânica e biológica. São Paulo: Manole, 1992. 643 p.
	Referências Eletrônicas/Links: https://dliportal.zbra.com.br/Login.aspx?key=FACCREI
COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
Conhecer as noções básicas bioquímicas e metabólicas relacionadas à saúde e ao desenvolvimento humano.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Bioquímica aplicada ao exercício físico e ao esporte 
1- Características dos seres vivos
2- Estrutura e fixação das principais biomoléculas
3- Introdução ao estudo e regulação do metabolismo das biomoléculas
4- Metabolismo de carboidratos
5- Bases nutricionais para o exercício físico
PROCEDIMENTOS DE AVALIAÇÃO
01 prova dissertativas pautada na resolução de situações problema no valor de 50 pts;
01 trabalho individual no valor de 30 pts;
01 seminário no valor de 20 pts.
As notas serão somadas e a média resultará na nota final do aluno
O que é Bioquímica?
É a ciência e tecnologia que estuda e aplica a química da vida e os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos;
Ela consiste no estudo da estrutura molecular e função metabólica de biomoléculas, biopolímeros e componentes celulares e virais, como proteínas, enzimas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos, entre outros;
Qual a menor unidade da matéria?
Átomos e Moléculas
Aplicação a EDF
Principais bio-moléculas. 
Características gerais. 
Metabolismo celulares. 
Bioquímica fisiológica: inter-relações metabólicas. 
Desvios da normalidade metabólica em condições de treinamento.
Células e suas organelas
Fundamentos celulares
Células são unidades estruturais e funcionais de todos organismos vivos;
Célula é delimitada pela membrana plasmática (composta por lipídeos e proteínas);
Diferentes organismos compartilham características químicas:
Humanos, aves, animais selvagens, plantas e micro-organismos
Mesmas unidades estruturais básicas (células)
Macromoléculas, mesmas vias se síntese, mesmo código genético...
Proteínas de transporte na membrana permitem a passagem de determinados íons e moléculas;
Proteínas receptoras transmitem sinais para o interior da célula;
Enzimas de membrana participam de diferentes reações.
Mudança na forma e tamanho da células são devidas ao fato de que lipídeos individuais e proteínas NÃO estão covalentemente ligados, sendo TODA A ESTRUTURA flexível.
Para que haja crescimento celular novas células de PT e LP devem ser inseridas na membrana; Podendo haver Divisão celular (MEIOSE e MITOSE) 
EUCARIONTES
Estruturas:
Membrana: separa a célula do meio
Citoplasma: solução aquosa de citosol.
Núcleo: contêm os genes: a cromatina (DNA + PT) 
Nucléolo: síntese de RNA
Mitocôndria: respiração celular (O² + glicose = ATP)
Retículo endoplasmático rugoso (RER): síntese proteica.
Retículo endoplasmático liso (REL): síntese de lipídeos e metabolismo de drogas
Complexo de Golgi: secreção das proteínas produzidas no retículo endoplasmático rugoso
Lisossomos: degrada restos intracelulares
Peroxissomos: oxida ácidos graxos (CONVERTE gordura em carboidratos)
Ribossomos: síntese de PT
Centríolo: auxiliam na divisão celular
Mas o que é???
Síntese proteica: é o processo por meio do qual as células biológicas geram novas proteínas
Síntese (transcrição) de RNA: formação do RNA a partir de uma das fitas do DNA; fundamental para a formação dos genes
Síntese de lipídios: O substrato inicial é a acetil-CoA e o produto final é o ácido palmítico; ocorre principalmente no fígado, mas pode ocorrer em menor quantidade nas células do tecido adiposo
Metabolismo: conjunto de transformações, num organismo vivo, pelas quais passam as substâncias que o constituem: reações de síntese (anabolismo) e reações de desassimilação (catabolismo) que liberam energia.
Oxidação: oxigenação; envolvendo um elemento químico, ocasiona perda de elétrons e consequente aumento de sua carga.
Secreção: distribuição ou exportação.
118 Elementos
Composição e ligação química
H, O, N e C: elementos mais abundantes nos organismos
São elementos leves e consequentemente formam ligações mais fortes
C representa mais da metade do peso seco das células
Número atômico
Massa
Grupos funcionais determinam propriedades químicas
álcool
CH2
Amino
Imidazol
Fosforila
Fosfoanidrido
Metila (CH3)
Hidroxila
Amido
Amido
Tioéster
Fórmula: C23H38N7O17P3S
Massa molar: 809,57 g/mol
É um composto chave no METABOLISMO CELULAR
Fundamentos químicos
Produção de energia e seu consumo no metabolismo
Transporte de moléculas
De enzimas ou De íons: trabalham através de uma molécula ligante que facilita a passagem de íons ou propicia a formação de moléculas de um mensageiro, gerando um produto
Transportadores e receptores de membrana
Canais que transportam íons e nutrientes
ATP (Adenosina Trifosfato)
O ATP deve ser sintetizado continuamente para sustentar as contrações musculares. 
Síntese ATP deve ser igual a quebra de ATP
Fontes de ATP
 Creatina fosfato
 Respiração anaeróbia
 Respiração aeróbia
Fontes de energia
Fontes de energia
Creatina Fosfato
Sistema ATP CP
Durante o repouso a energia da respiração aeróbia é utilizada para sintetizar creatina fosfato .
Proporciona contração máxima de 8 a 10 segundos
O sistema ATP-CP é predominante em todas as atividades de alta intensidade e curta duração. O fator de limitação é o estoque intracelular de Creatina-fosfato, composto que armazena energia química nas ligações entre o radical fosfato (PO4) e a molécula de Creatina.
enzima
FONTES DE ENERGIA
Respiração Anaeróbia
Resulta na quebra de glicose para produzir ATP e Ácido láctico
Na GLICÓLISE a GLICOSE é quebrada em 2 moléculas de ÁCIDO PIRÚVICO
2 moléculas de ATP são utilizadas, resultando em 4
ÁCIDO PIRÚVICO é convertido em ÁCIDO LÁCTICO que, em grande quantidade difunde-se para fora das fibras musculares e para corrente sanguínea.
É mais rápida que a respiração aeróbia
A formação de ATP à partir da CF e da respiração anaeróbia é limitada pela expressão de CF e glicose e, pelo tempo curto que a respiração anaeróbia pode produzir ATP
FONTES DE ENERGIA
Respiração Aeróbia
Requer OXIGÊNIO e quebra de glicose para produzir ATP , DIÓXIDO DE CARBONO e H²O
Pode produziraté 36 moléculas de ATP por molécula de GLICOSE
ÁCIDOS GRAXOS e AMINOÁCIDOS são utilizados como fonte de energia adicional
No músculo esquelético, GLICOSE é utilizada como fonte de energia, mas o ÁCIDO GRAXO é uma fonte mais importante durante o exercício sustentado e em condições de repouso
O ÁCIDO PIRÚVICO é metabolizado nas mitocôndrias 
A taxa de produção é mais lenta
Glicose + 6 O² + 36 ADP + 36 Pi = 6 CO² + 6 H²O + ±36 ATP
	FONTES DE ATP NOS MÚSCULOS			
		Creatina Fosfato	Respiração Anaeróbia	Respiração Aeróbia
	Processo Metabólico			
	Fontes de Energia	Creatina Fosfato	Glicose	Glicose, Ácidos graxos e aminoácidos
	Necessidade de O²	Não	Não	Sim
	ATP produzida	1 por Creatina Fosfato	2 por molécula de Glicose	Até 36 por molécula de Glicose
	Duração do suprimento de energia	Até 10 segundos	Até 3 minutos	Horas
	Tipo de trabalho suportado	Exercício moderado e exercício extremo	Exercício extremo	Repouso e todos exercícios
CF
Creatina
1 ATP
Glicose
Ácido Pirúvico
Glicose
Ácido Láctico
2 ATP
Glicose
Ácido Pirúvico
Glicose
2 ATP
Ciclo do ácido cítrico
Ácidos graxo e AA
Cadeia de transporte de elétrons
34 ATP
Tipos gerais de transformações químicas
A maioria das reações pertence a um dos 5 tipos gerais:
Oxidação-redução (Oxirredução)
Reações que formam ou quebram ligações C-C
Rearranjam a estrutura das ligações ao redor de um ou mais átomos de C
Duas moléculas se condensam com a eliminação de uma molécula de água
As reações Oxirredução
envolvem transferência de elétrons
Estão entre as mais comuns e importantes (Ex: ferrugem, respiração animal)
A principal característica dessas reações é a transferência de elétrons de um átomo oxidado para o átomo reduzido
A transferência de elétrons nas reações redox produz energia na forma de calor, no entanto a transferência de elétrons nestas reações também pode produzir energia na forma de eletricidade.
desidrogenação
Via de mão dupla:
Quebra pode ser feita por:
Quebra homolítica – ocorrem raramente nos seres vivos (cada átomo permanece com seu e-)
Quebra heterolítica – um átomo mantém 2 e- ligados (formando um ânion), deixando o outro átomo com um e- a menos (formando um cátion)
Substituição pode ser feita por:
Reação SN1 – substituição nucleofílica unimolecular (sai um e- antes que um grupo substituinte apareça)
Reação SN2 – substituição nucleofílica bimolecular (um nucleofílico atacante age chega antes que o e- saia)
Formação ou quebra de ligações C-C
Transformações de e- intramolecular produzem rearranjos internos
Essa reação é catalisada pela fosfoexose isomerase e ocorre durante o metabolismo do açúcar
Formação de biopolímeros por condensação
Fazem formação e hidrólise de ligações peptídicas:
Pode haver remoção de H2O
Pode haver hidrólise (entrada de H2O na molécula)
Carboidratos e Lipídios
Carboidratos
Hidratos de carbono
Apresentam fórmula empírica (CH2O)n
São as biomoléculas mais abundantes na natureza
Principais átomos: C, H e O, podendo apresentar S, N e P
Conforme o tamanho, os CHO podem ser classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
Oxidação de carboidratos é a principal via metabólica energética
Diihidroxi-acetona
Monique (2012) recomenda que consuma-se 8 a 10 gr/kg de peso de atletas. Assim, um corredor de 70 kg deveria consumir 600 gr de CHO (ou 2400 calorias a base de CHO por dia)
Monissacarídeos - oses
ou açúcares simples, o mais abundante na natureza é o D-glicose, que contém 6 átomos de C e é chamado de dextrose.
São sólidos, cristalinos e solúveis em água em temperatura ambiente.
O "n" (CnH2nOn) varia de 3 a 7, as pentoses (C5H10O5) as hexoses (C6H12O6) são as mais abundantes.
Oligossacarídeos
São formados de 2 a 10 monossacarídeos.
Ligações glicosídicas unem monossacarídeos
São solúveis em H2O, mas necessitam ser quebrados na digestão para que sejam aproveitados pelos organismos como fonte de energia.
Polissacarídeos
São grandes, às vezes ramificados, formados por mais de 10 monossacarídeos
São insolúveis em H2O e não alteram o equilíbrio osmótico das células
Possuem 2 funções biológicas principais: armazenador de combustível e elemento estrutural
Função dos CHO
Energética: principal substância a ser convertida em energia calorífica nas células, sob a forma de ATP. É armazenado no fígado e nos músculos como GLICOGÊNIO. 
Estrutural: alguns CHO proporcionam rigidez, consistência e elasticidade a algumas células. Entram na constituição de algumas estruturas celulares funcionando como reforço ou como elemento de revestimento.
	Polímeros insolúveis de carboidratos funcionam tanto como elementos estruturais quanto de proteção nas paredes celulares bacterianas e vegetais e nos tecidos conjuntivos de animais. Outros polímeros de carboidratos agem como lubrificantes das articulações esqueléticas e participam do reconhecimento e coesão entre as células. 
(LEHNINGER, 2006)
Lipídios - Características
São compostos orgânicos naturais, que constituem um componentes dos seres vivos
Formados principalmente por C, H, O, podendo conter P, N, S.
São ésteres combinados ou não a outros tipos de moléculas.
São moléculas pequenas hidrófobas ou anfipáticas (uma região hidrofílica e outra hidrofóbica).
As hidrófobas podem dissolver-se em solventes apolares. 
As anfipáticas apresentam uma parte polar e outra não polar.
Cada grama armazena 9 kcal de energia, enquanto glicídio ou proteína armazenam 4 kcal.
São incolores, untuosos, pouco consistentes, tem densidade menor que H2O. São pouco solúveis em etanol a frio, mas solúveis a quente. Decompõem-se pelo aquecimento
Classificação e Função
Lipídios - Função
FONTE ENERGÉTICA
Fornecem mais energia que os CHO, porém estes são preferencialmente utilizados pela célula. 
ESTRUTURAL
São os principais componentes das membranas celulares. Ficam organizados em duas camadas, que se incrustam com moléculas de certas proteínas.
ISOLANTE TÉRMICO
Auxiliam na manutenção da temperatura do corpo, por meio da hipoderme.
PROTEÇÃO MECÂNICA
Age como suporte mecânico para certos órgãos internos, protegendo-os contra choques e traumatismos.
Ácidos Graxos
São ácidos com apenas um grupo carboxila (-COOH)
Classificam-se em saturadas ou insaturadas
São formadas geralmente por números pares de C, entre 4 e 28. 
São insolúveis em água
SATURADOS
Os ácidos graxos saturados obedecem a fórmula CH3 - (CH2 )n - COOH
INSATURADOS
Possuem 1 ou mais duplas ligações na estrutura.
Podem ser CIS ou TRANS
O prefixo CIS ou TRANS indica a configuração geométrica da molécula
Ocorrência de Ácidos Graxos
Os ácidos graxos insaturados são mais comumente encontrados na gordura vegetal, enquanto os saturados são mais encontrados em gordura animal.
São encontrados em materiais elaborados pelos organismos, denominados lipídeos. 
Síntese dos Ácidos graxos
A síntese de ácido graxo ocorre no fígado. 
Na célula, síntese de ácido graxo ocorre no citosol. 
Lipídios - Glicerídeos
São constituídos de Ácidos graxos
São óleos e gorduras, que quanto ao ponto de fusão. 
Os óleos são líquidos, as gorduras são sólidas, diferenciando-se quanto a saturação.
Os glicerídeos possuem elevados teores energéticos e são os principais componentes lipídicos da dieta humana.
Lipídios - Esteróides
Destacam-se o colesterol e a vitamina D
O colesterol faz parte da estrutura das membranas celulares, sendo reagente para a biossíntese de vários hormônios (cortisol, aldosterona, testosterona, progesterona), dos sais biliares e da vitamina D.
Os esteróides formam um grande grupo de compostos solúveis em gordura (lipossolúveis), que têm uma estrutura básica de 17 átomos de carbono
Colesterol é parte obtido pela dieta e é fabricado pelo corpo, principalmente no fígado, que reúne-se com triglicerídios e proteínas para formar HDL (lipoproteína de alta densidade) e LDL (lipoproteína de baixa densidade). 
Parte é transportada no sangue sob o formato de LDL. Em excesso, o LDL acumula-se nas artérias, causando aterosclerose. 
O HDL tende a retirar o colesteroldas artérias, levando-o ao fígado e convertendo em bile. 
Lipídios - Cerídeos
São formados pela união de álcool a uma ou mais moléculas de ácidos graxos. 
Compreende as ceras animais e vegetais, sendo mais frequentes no reino vegetal. 
Embora tenha valor econômico, não têm a mesma importância que as gorduras e óleos. 
Insolúveis em água e solúveis em óleos e solventes orgânicos.
Importantes para a formação das vitaminas
Em plantas, inibe a perda de água
Lipídios - Fosfolipídios
Formam a bicamada da membrana celular. 
Formado por um glicerídeo ligado a um grupo fosfato.
A molécula do fosfolipídio soludibiliza-se, ao mesmo tempo, com a água e com os lipídios. Isso é possível porque possui uma cabeça hidrofílica, o fosfato, e a cauda hidrófoba, constituída pelas cadeias lipídicas. 
Consumo de lipídios
Alguns alimentos ricos neste composto são: manteiga, margarina, frituras, doces, biscoitos recheados, carnes gordas, queijo amarelo, leite integral, requeijão, embutidos
Após uma refeição rica em lipídios, o sangue fica com um aspecto leitoso. 
É importante levar em consideração que os alimentos crocantes são os que mais contêm gordura trans. 
O excesso pode resultar em doenças cardiovasculares e a ausência em raquitismo.
Perfil lipídico
É uma série de exames laboratoriais para determinar a dosagem de Colesterol, HDL, LDL, VLDL e triglicerídeos.
Aminoácidos, Peptídeos e Proteínas
O que são aminoácidos (aa)?
São as unidades fundamentais das PT
São ácidos orgânicos, formados por átomos de C, H, N e O. Alguns tipos de aa são formados, também, por S e P, estando estes átomos na composição das PT.
São moléculas pequenas
Funções biológicas dos aa
Estrutura geral dos aa orgânicos
Força, potência, recuperação e recomposição muscular...
O que são peptídeos?
Moléculas constituídas por um pequeno N de moléculas de aa.
Formados pela união de aa através de ligações amídicas, denominadas ligações peptídicas.
Oligopeptídeos (dipeptídeos) e polipeptídeos
Hormônios são pequenos peptídeos:
Glucagon: se opõe a ação da insulina (Pâncreas);
 Insulina: regulador de açúcar sanguíneo (Pâncreas);
 Ocitocina: estimula a contração uterina;
 Bradicidina: inibe a inflamação dos tecidos;
 Tiritropina: Hormônio da hipófise;
 Corticotropina: estimula o córtex adrenal;
 Vasopressina: hormônio antidiurético;
 Corticotrofina (ACTH): secreção seletiva do cortisol e hormônios sexuais
ACTH î = Cortisol 
Cortisol î = ACTH
“INVERSAMENTE PROPORCIONAIS”
São essenciais ao crescimento e manutenção do corpo humano.
Com a exceção da água, é o principal componente estrutural de todas as células, particularmente dos músculos.
Após degradadas, são usadas como precursores do ácido nucleico, coenzimas, hormonios, resposta imunitária, reparação das células e outras moléculas essenciais para a vida.
São fundamentais para a formação de células sanguíneas.
São usadas como fonte de energia
Pt
Pt
	Uma proteína é formada por no mínimo 50/80 moléculas de aminoácidos. Este é o seu tamanho mínimo. Já as maiores proteínas no corpo humano chegam a ter mais de 30.000 aminoácidos.
≠ entre pep e Pt: 
Pt: é uma molécula biológica completa, em forma terciária estável 
Pep: ligações curtas de aa, a qual geralmente falta uma estrutura tridimensional estável
Biossíntese de Pt
As proteínas são produzidas a partir de aminoácidos usando informação codificada nos genes.
 RNA polimerase é enzima responsável pela síntese de RNA mensageiro – RNA mensageiro (formado por ácidos nucleicos) é um ácido responsável pela transferencia de informação do DNA para o citoplasma – assim é formado o RNA mensageiro amadurecido, o qual é usado como molde para a síntese feita no ribossomos.
Fontes de Pt
Carne, ovos, leite e peixe são fontes de proteínas completas
Entre as fontes vegetais as leguminosas têm maior concentração de aminoácidos e são fontes mais completas de proteína do que os cereais e os cereais integrais
Entre os alimentos vegetarianos com concentração de proteínas superior a 7% estão : soja, lentilhas, feijão, grão-de-bico, tremoço, amêndoa, castanha-do-pará, cajueiro, noz-pecã e sementes de abóbora e de girassol
Necessidades dietéticas
A atividade física elevada e o aumento da massa muscular aumentam a necessidade de proteínas. A necessidade é também maior durante a infância, gravidez ou amamentação, ou quando o corpo se encontra em recuperação de um trauma ou de uma operação.
Consumo
O consumo excessivo de proteínas provoca também o aumento da excreção de cálcio na urina, devido ao desequilíbrio no pH, agravando o risco da formação de cálculos no sistema urinário
A falta de pt pode provocar:
1- atraso no desenvolvimento em crianças
2- kwashiorkor (desnutrição intermediária) 
3- pigmentação avermelhada do cabelo e da pele
4- fígado gorduroso
5- diarreia
6-dermatose
7- diminuição na contagem de linfócitos T (risco de infeções secundárias)
Membranas Biológicas 
Membranas Biológicas
Envolvem a célula como um todo e as organelas citoplasmáticas
Modelo Mosaico Fluído (Singer e Nicholson, 1972)
50-75% Pt
25-50% Lipídios
Principais funções:
Movimento
Reprodução
Proteção
Revestimento
Crescimento
Metabolismo
Transporte
Crescimento
Membranas Biológicas
São estruturas triliminares 
Glicocálix (Glicolipídios e Glicoproteínas)
Moléculas anfifílicas pequenas
Com água formam: micelas, bicamadas e lipossomos
Diversidade de função proteica
Contem lipídios e proteínas ligados por ligações não-covalentes
São eletricamente polarizadas
Hidrocarbonetos de cadeia aberta ou fechada
Reação por condensação
Difusão facilitada
Transporte Passivo
Transporte Ativo
Endocitose (fagocitose; pinocitose)
Transporte em bloco
Exocitose (clasmocitose)
Bioenergética
Bioenergética
É o estudo das transformações de energia que ocorrem nas células e a função dos processos químicos envolvidos.
 As transformações biológicas energéticas seguem as leis da termodinâmica:
 Conservação de energia - Para qualquer transformação fisico-química a quantidade total de energia permanece a constante; Não se cria energia
Quantidade e qualidade – A quantidade de enegia absorvida no processo acarretam por diminuir a qualidade desta
Há uma desordem crescente – em todos os processos naturais, a entropia aumenta
Bioenergética
Bioenergética
Princípios da termodinâmica:
 Energia livre de Gibbs (G) – a quantidade de energia capaz de realizar um trabalho durante uma reação, a uma temperatura e pressão constantes ( Exergônica, quando o valor G é negativo e, Endergônica, quando esse valor é positivo).
 Entalpia (H) – é o conteúdo de calor do sistema reagente; reflete o número e os tipos de ligações químicas nos reagentes e nos produtos (Exotérmica: quando libera calor; Endotérmica: quando capta calor do ambiente).
 Entropia (S) – expressão de casualidade ou desordem de um sistema; Quando os produtos são mais desordenados que os reagentes há um ganho de entropia.
HÁ RELAÇÃO ENTRE QUANTITATIVA ENTRE OS 3 SISTEMAS NO SISTEMA BIOLÓGICO
Bioenergética
Para que haja equilíbrio as células necessitam de fontes de energia livre (G).
 Estas unidade funcionam em temperatura e pressão constante.
 O calor realizará trabalho quando passa para uma região ou objeto com menor temperatura
 Diferentes tipos celulares transformam essa energia livre em ATP e outros compostos ricos em energia para realização de trabalho biológico
Bioenergética
COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
IMEDIATA
ATP
ADP
Fosfoenolpiruvato
Glicose – 6 – fosfato
Coenzimas: Acetil CoA, NAD, NADH, NADPH
A LONGO PRAZO
Glicogênio
Poli-β-hidroxibutirato
Poli-hidroxialcanoatos
Poliglicose (amido)
Lipídeos (gordura)
VIAS METABÓLICAS
É uma série de reações químicas onde uma reação fornece o substrato da reação seguinte sendo a reação seguinte dependente da anterior e em cada via deve haver no mínimo uma reação irreversível, se não houver essa etapa irreversível a via é considerada um ciclofútil onde só há dissipação de energia.
VIAS METABÓLICAS
Em cada via, um composto químico é modificado por reações químicas. Estas reações são aceleradas por enzimas. Minerais, vitaminas e outros cofatores são muitas vezes necessários para que a enzima execute a sua atividade. Muitas vias são complexas. Várias vias metabólicas formam uma rede metabólica. As vias são necessárias para que o organismo mantenha a sua homeostase. Toda via possui uma etapa limitante, que é a reação mais lenta do processo.
 Cíclicas - quando os produtos são consumidos na própria via e o produto final é o próprio substrato inicial
 Linear - possui um substrato inicial e um produto final diferentes, com produtos e substratos que podem ser utilizados em outras reações
VIAS METABÓLICAS
Divisão das vias quanto as funções:
 Catabólicas - transforma um substrato em um produto por meio de degradação de moléculas,geralmente liberando mais energia do que consumindo
 Anabólicas - tem como objetivo a síntese de várias biomoléculas, geralmente consumindo mais energia do que liberando
 Anfipáticas - funcionam tanto na degradação quanto na síntese das moléculas
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
SISTEMA ATP - ADP
Função do ATP:
Fornecer energia, hidrolizando-se ADP e Pi (fóforo inorgânico)
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
NAD E FAD – carregadores de e- de ocorrência ampla
NAD – Nicotinamida Adenina Dinucleico
FAD – Flavina Adenina Dinucleico
São coenzimas de ampla ocorrência, atuam como “carregadores” de íons hidreto (H+ - Hidrogênio com 1 próton e 2 elétrons), porque possuem sítios reversiveis de redução
FAD - pode aceitar 1 ou 2 e- , produzindo a forma semiquinona FADH ou a forma hidroquinona FADH2
 As funções metabólicas dos carregadores de hidretos (NAD e FAD) exigem que possam sofrer redução reversível de manira a receber e transferir elétrons para outro carregador, regenerando-se para participar de novos ciclos REDOX
A Flavina não é sintetizada pelo ser humano, devendo ser obtida pela dieta – RIBOFLAVINA (vitamina B2) > vegetais folhosos, ovos,carne, semente de girassol, ervilha.
soja, no leite e em frutos do mar
VIAS METABÓLICAS
NAD E FAD – transportador de H e carregador de e-
Reações REDOX supres os seres com a maioria da energia necessária, mas nas células elas dependem dos carregadores de e-
Em algumas reações são transferidos tanto e-, quanto prótons (H)
Substrato – H → Substrato + 2H → 2 H+ + 2 e-
 3.	O H está envolvido na produção de energia pelas células que, por exemplo, realizam a fase clara da fotossíntese e a fosforilação oxidativa
4.	Através do H nas reações REDOX ocorre o transporte de e- produzindo um gradiente de concentração de prótons, que promove a síntese do ATP
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
FAD
Oxidação ou redução?
VIAS METABÓLICAS
OXIDAÇÕES
VIAS METABÓLICAS
FOSFORILAÇÕES
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
Respiração celular é uma sequencia metabólica de varias reações enzimáticas. Estas reações se dividem em:
Glicólise
Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico
Fosforilação oxidativa
GLICÓLISE
A glicose é oxidada produzindo 2 mol. De ácido pirúvico, 2 de ATP e 2 equivalentes reduzidos de NAD+
É considerada a via metabólica mais primitiva
VIAS METABÓLICAS
Glicóse
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
Primeira fase da Glicólise: Preparação
Fosforilação da glicose: reação de ATP doa fosfato, gerando GLICOSE – 6 - FOSFATO
Isomerização da glicose : fosfoglicose – 6 – isomerase age na GLICOSE – 6 – FOSFATO transformando em FRUTOSE – 6 – FOSFATO
Fosforilação da FRUTOSE – 6 – FOSFATO: a fosfofrutoquinase age liberando a FRUTOSE – 1,6 DIFOSFATO
Clivagem da FRUTOSE – 1,6 DIFOSFATO: a aldose é usada como catalisador, liberando GLICERALDEÍDO – 3 – FOSFATO e DIHIDROXIACETONA – FOSFATO 
Interconvenção das trioses fosfato: apenas a GLICERALDEÍDO – 3 – FOSFATO será degradada na sequencia da glicólise e a DIHIDROXIACETONA – FOSFATO é reconvertida e GLICERALDEÍDO – 3 – FOSFATO pela triose fosfato isomerase
VIAS METABÓLICAS
Segunda fase da Glicólise: Pagamento 
Oxidação do GLICERALDEÍDO – 3 – FOSFATO em 1,3 DIFOSFOGLICERATO: forma ATP
Transferencia do 1,3 DIFOSFOGLICERATO para ADP: formando o 3 fosfoglicerato
- 	Conversão do 3 fosfoglicerato em 2 fosfoglicerato através da fosfoglicerato mutase
Desidratação do 2 fosfoglicerato para FOSFOENOLPIRUVATO, através da emolase
Transferencia do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP através da piruvato quinase, tendo como produto final 2 moléculas de PIRUVATO
VIAS METABÓLICAS
CICLO DE KREBS
É a conversão do PIRUVATO em Aetil CoA
Localizado na mitocondria em eucariontes e citosol nos procariontes
Sequencia cíclica de 8 etapas
VIAS METABÓLICAS
O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, ou seja, possui reações catabólicas e anabólicas, com a finalidade de oxidar a acetil-CoA, que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de dióxido de carbono (CO2).
Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA por ação da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. 
VIAS METABÓLICAS
VIAS METABÓLICAS
Fosforilação Oxidativa
Durante a fosforilação oxidativa, existe transferência de electrons de doadores electrónicos (moléculas redutoras) a aceitadores electrónicos (moléculas oxidantes), tais como o dioxigénio, numa reação de oxido-redução. As transferências de eletrons constituem estas reações de oxido-redução, que se processam com libertação de energia, biologicamente aproveitável para a biossíntese de ATP. Em eucariontes, tais reações redox são feitas por cinco complexos principais de proteínas mitocondriais, enquanto que em procariontes, diferentes proteínas localizam-se na membrana interna da célula, dependendo o tipo de enzima utilizado dos aceitadores e doadores electrónicos. Ao conjunto de complexos proteicos envolvidos nestas reações chama-se CADEIA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO.
VIAS METABÓLICAS
Embora a fosforilação oxidativa seja uma parte vital do metabolismo, produz espécies reactivas de oxigénio tais como o superóxido e o peróxido de hidrogénio, que induzem a propagação de radicais livres, danificando componentes celulares (por exemplo, oxidando proteínas e lípidos de membrana) e contribuindo para processos de envelhecimento celular e patologias. 
VIAS METABÓLICAS
Quais são as propriedades das membranas?
Qual a relação entre as vias metabólicas?
O que são membranas biológicas?
Diferencie ligação covalente e ligação iônica
NÉIA, DISSERTE sobre as proteínas de membrana.
Quais são os tipos de transporte de membrana e quais são estes?
O que são NAD e FAD e qual a importância destes?
Qual a relação do composto chave do metabolismo na fosforilação, no ciclo de Krebs e na glicólise?
O que são reações anabólicas, catabólicas e anfipáticas?
Qual a reação dos grupos de transferência com as moléculas energéticas?
EPOC
EPOC - Excesso de consumo de oxigênio pós-exercício
As pesquisas têm identificado dois componentes do EPOC, cada um representando uma forma diferente de atividade metabólica.
1. Componente rápido
2. Componente lento
EPOC - COMPONENTE RÁPIDO
Saturação da hemoglobina e O2 no sangue;
Trabalho adicional na FC e na respiração;
Reabastecimento do ATP-CP;
70% restaurado em 30s;
100% entre 2 - 5 min.
Exercício aeróbico leve de duração curta
EPOC - COMPONENTE LENTO
Dura de minutos à horas;
Representa a oxidação do ácido láctico;
Regulação da temperatura corporal;
Ressíntese do glicogênio;
Regulação das catecolaminas
Pode levar ate 24 hrs para total recuperação.
Exercício vigoroso, em que lactato, temperatura corporal e
 hormônios termogênicos aumentaram substancialmente
Fatores que contribuem para o EPOC após exercício exaustivo
Ressíntese de ATP-CP
Ressintese do lactato para glicogênio (ciclo de Cori)
Oxidação do lactato no metabolismo energético
Restauraçãodo oxigenio na mioglobina e no sangue
Efeitos termogênicos na temperatura elevada
Efeitos termogênicos dos hormônios
Efeitos da FC elevada e ventilação
Gasto energético e EPOC
Wang et al 2011 e Gallagher et al 1998 mostram que 1kg de músculo esquelético contribui com aproximadamente 13 kcal no gasto calórico total.
Sendo assim, para cada 1kg de músculo esquelético que se aumenta, há um aumento em cerca de 13 calorias a mais no gasto calórico diário. 
MAIOR IMPACTO NO GASTO CALÓRICO DE REPOUSO
O aumento do gasto calórico e da oxidação de gorduras não ocorre em si por ter mais músculos, mas sim, devido ao processo de recuperação de glicogênio, regeneração e construção do tecido muscular (hipertrofia muscular)!!
Uma das abordagens muitas vezes colocada é de que ter mais músculos terá um grande impacto no gasto calórico de repouso e levará ao emagrecimento, contudo isto é impreciso, visto que estudos como o de Wang et al 2011 e Gallagher et al 1998 mostram que 1kg de músculo esquelético contribui com aproximadamente 13 kcal no gasto calórico total.
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treino de alta intensidade (HIIT)  grande impacto no gasto calórico após o treino devido ao EPOC e que isso levará ao emagrecimento.
O estudo de Greer et al (2015) compararam os efeitos dos treinos contínuo de moderada intensidade, intervalado de alta intensidade e de musculação no EPOC (12 e 21 horas). Todos os treinos tiveram o mesmo gasto calórico.
12 horas após a sessão de treino: 
significativo EPOC apenas no treino de musculação e intervalado de alta intensidade. 
qual foi o gasto calórico desse EPOC comparado ao gasto calórico pré-exercício???
 Apenas 8 kcal para o treino de musculação e 12 kcal para o treino intervalado de alta intensidade. 
Após 21 horas:
 só houve EPOC significativo após o treino de musculação, mas o gasto calórico foi de apenas 7 calorias.