Bioquímica - Metabolismo Energético e Distúrbios metabólicos

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Dalton Willians S Arandas - Medicina 
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BIOQUÍMICA 
METABOLISMO ENERGÉTICO 
Metabolismo remete a mudança, então o 
metabolismo energético representa a mutação energética 
que ocorre dentro do corpo humano e seus processos 
envolvidos. A energia é necessária para os organismos 
vivos executarem diversas funções biológicas. 
 
Então é essencial haver um equilíbrio energético 
para o bom funcionamento do organismo. E o corpo pauta 
muitas dessas reações energéticas na formação e 
consumo de ATP, que é a molécula que ao ser quebrada 
vai gerar energia. 
 
A síntese de biomoléculas, os movimentos e 
transporte ativo são mecanismos que realizam gasto de 
energia. O ser humano em específico consegue extrair 
energia de muitas fontes sendo classificado como um ser 
vivo onívoro e que também não realiza a produção de 
energia própria a partir de matéria inorgânica sendo assim 
um heterótrofo. Toda vez que o ser humano necessita de 
energia, moléculas como proteínas, carboidratos e 
lipídeos assumem papel primordial, pois são moléculas 
para uso energético elas estão presentes na alimentação 
cotidiana e é sempre bom ter um equilíbrio no consumo 
dessas moléculas pois além da função energética elas 
podem ser responsáveis por outras funções corpóreas 
então nunca se deve cortar por total alguma dessas 
moléculas da dieta é importante fazer o uso adequado. 
Ainda o oxigênio O2 tem um grande papel bioquímico 
essencial na produção de energia que nas mitocôndrias 
funciona como um receptor de elétrons que favorece a 
produção da ATP sintase que é uma das responsáveis 
pelo mecanismo energético. E de todas as moléculas 
energéticas do corpo o oxigênio é a única que não tem 
armazenamento isso faz com que seja necessário a 
continuidade da respiração sem haver interrupções 
consideráveis que podem desencadear o colapso na 
produção de energia, porém ainda há pequenos 
mecanismo anaeróbicos no corpo que desempenham 
funções complementares porém acontecem no curto 
prazo como por exemplo, o uso da fermentação lática ou 
da creatinina fosforilada, contudo esses mecanismo são 
complementares não suprem a demanda energética são 
mecanismo desencadeados em momentos extremos. 
A quebra de moléculas no corpo (degradação) se 
dá de maneira muito rápida, porém a criação de moléculas 
(síntese) no corpo se dá de maneira lenta, o que permite 
afirmar que o catabolismo (quebra de grande em 
moléculas em partes menores) é rápido e com pouco gasto 
de energia e são caracterizadas por reações de 
oxidação. E o anabolismo (junção de moléculas para 
formar uma molécula final) é lento e requer grande 
demanda energética e são representados por reações de 
redução. 
Catabolismo – reações exergônicas que 
funcionam como engrenagens, e quando há 
problemas no catabolismo, ou seja, a quebra de 
uma dessas ferramentas acarreta no mal 
funcionamento do corpo e pode originar desordens 
como por exemplo a diabetes; 
Anabolismo – reações endergônicas. 
ATP – (adenosina trifosfato) é a principal moeda 
de troca energética, é necessário a criação 
constante dessa molécula dentro do corpo que se 
dá a partir da união do ADP com uma molécula de 
fosfato inorgânico. E a quebra dessa molécula em 
ADP (adenosina difosfato) e fosfato inorgânico 
em ATP é responsável pela liberação de energia 
que vai ser utilizada em alguma reação do corpo 
para reações de anabolismo (endergônicas). 
 
Essa dinâmica de reações em que se necessita 
sempre realizar quebra e construção de ATP onde 
uma reação de construção necessita da reação de 
quebra são chamadas de reações acopladas em 
decorrência dessa interdependência. 
 
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS 
O contexto de carboidratos na alimentação tem 
grande presença de amido e dissacarídeos, onde a 
digestão do amido ocorre graças a amilase e a 
quebra de dissacarídeos se dá pelas dissacaridases 
(maltose, sacarose e lactose), para transformar 
essas moléculas em monossacarídeos que 
conseguem atravessar a barreira intestinal para 
serem chegar na corrente sanguínea e ser 
distribuída para as outras células do corpo que e 
essa distribuição é facilitada pela insulina que 
consegue levar a glicose para outras áreas do 
corpo. 
 
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E o pâncreas (glândula mista) é o órgão ligado a 
esse mecanismo de distribuição da glicose nos 
tecidos do corpo por produzir hormônios (insulina 
e glucagon) que participam dessa dinâmica como 
facilitadores. E o pâncreas tem duas áreas diferentes 
que vão produzir esses hormônicos sendo essas 
áreas os ácinos pancreáticos (que são as células 
produzem o suco pancreático) e as ilhotas de 
Langerhans (que tem as células (células alfa 
(glucagon) e beta (insulina)) que produzem os 
hormônios). 
• Insulina – atua após as refeições e tem por 
mecanismo aumentar a permeabilidade da 
membrana celular à glicose, no fígado a 
insulina promove a formação do glicogênio. 
De modo geral tem ação hipoglicemiante 
(diminui a quantidade de glicose no 
sangue). E é produzida pelas células beta 
das ilhotas de Langerhans; 
• Glucagon – atua nos períodos entre as 
refeições e tem o efeito inverso da insulina, 
ou seja, no fígado o glucagon estimula a 
transformação do glicogênio em várias 
moléculas de glicose, que serão enviadas 
para o sangue. Tem ação hiperglicemiante 
(aumenta a quantidade de glicose no sangue 
por meio da liberação de enzimas que vão 
degradar o glicogênio armazenado que vai 
liberar glicose no sangue). E é produzido 
pelas células alfa das ilhotas de 
Langerhans. Alguma desregulação na 
produção do glucagon não desencadeia 
desordens sérias como é o caso da insulina 
que provoca a diabetes, pois há outros 
mecanismos hiperglicemiantes que podem 
suprir uma suposta ausência de glucagon 
como por exemplo, os hormônios. 
Portanto, há uma dinâmica de modulação entre esses 
dois hormônios que agem de forma antagônica 
mantendo os níveis de glicose no sangue adequados 
às demandas do corpo. 
 
Diabetes tipo 1 – doença autoimune que atinge as 
ilhotas de Langerhans onde o paciente necessita de 
reposição de insulina por decorrência do sistema 
imune que começa a atacar as células beta 
produtoras de insulina. 
Glicólise – catabolismo da glicose, mediado pela 
insulina, que nada mais do que a degradação da 
glicose que a converte em piruvatos. 
Glicogênese – síntese de glicogênio a partir da 
junção de moléculas de glicose que também há 
participação da insulina. 
Glicogenólise – catabolismo do glicogênio que é 
mediado pelo glucagon. 
Gliconeogênese – síntese de “nova” glicose a 
partir de precursores não glicêmicos, é a produção 
de glicose a partir de outras moléculas do corpo, 
quando se tem longos períodos de jejum a partir de 
8 horas. 
Então desequilíbrios nessas dinâmicas pode 
acarretar em problemas, como por exemplo o 
consumo exagerado de carboidratos que vai gerar 
ácidos gordos que são armazenados no tecido 
adiposo na forma de triglicerídeos. 
 
Quando é necessário sintetizar o glicogênio vai ter 
uma enzima principal que é a glicogênio sintase que 
junta as moléculas de glicose para formar o glicogênio 
para ser armazenado. 
Já quando é necessário a quebra do glicogênio são 
duas enzimas importantes relacionadas ao processo que 
são a glicogênio fosforilase e a glicogênio-6-fosfatase 
que são enzimas que favorecem a quebra do glicogênio 
transformando em moléculas de glicose que vão ser 
colocadas na corrente sanguínea. E esses mecanismos 
ocorrer entre os períodos de alimentação para manter 
os níveis de glicose no sangue. 
 
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RESPIRAÇÃO CELULAR 
É a utilização do oxigênio no processo de respiração da 
célula (fosforilação oxidativa), e grande parte desse 
processo ocorre nas mitocôndrias, que são organelas 
importantes dentro do contexto energético. Há dois 
mecanismos importantes promovidos pela mitocôndriaque são o transporte de elétrons (que ocorre no interior 
da mitocôndria) e a produção de ATP (fosforilação 
oxidativa). 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
A cadeia transportadora de elétrons ocorre na parte 
interna da membrana da mitocôndria por intermédio de 
proteínas localizadas nessa membrana interna que 
conseguem tirar o próton dos transportadores e colocar no 
espaço intermembrana. 
Há duas membranas na mitocôndria, a membrana interna 
a membrana externa, sendo a membrana externa o espaço 
delimitador que separa a mitocôndria do citoplasma e a 
membrana interna que é crucial para a cadeia 
transportadora de elétrons onde é encontrado as proteínas 
de membrana que fazem a regulação dos íons que se 
localizam no espaço intermembranas que fica entre essas 
duas membranas e o papel básico dessas proteínas é 
colocar H+ nesse espaço que ficam numa concentração tão 
alta e para garantir que o espaço intermembranas é 
necessário dois carreadores de elétrons que levam esse 
íon que são o NAD e o FAD que capturam esses elétrons 
no ciclo de Krebs transformando-se em NADH+ e 
FADH+ e levam para o espaço intermembranas, que os 
íons H+ tentam voltar para o espaço interno que força essa 
passagem por meio da ATP sintase que fazem 
movimento de giro nessa proteína que provoca a energia 
centrífuga que une a molécula de ADP ao fosfato 
inorgânico. E o oxigênio é importante nesse processo pois 
funciona como um aceptor de elétrons uma vez que ao 
passar íons de hidrogênio para a matriz mitocondrial 
desequilibra a concentração dos íons de hidrogênio que 
deve ser maior no espaço intermembranas, assim, o 
oxigênio neutraliza formando água os íons hidrogênio que 
adentram a matriz mitocondrial, garantindo o gradiente de 
concentração que faz o movimento de produção de ATP. 
 
 
A imagem acima apresenta o movimento de giro 
promovido pela passam dos íons hidrogênio. O único 
resíduo resultante da cadeia transportadora de elétrons 
é o CO2 que é eliminado pelo aparelho respiratório. 
MECANISMOS METABÓLICOS DA 
MITOCÔNDRIA 
É o mecanismo que converte carboidratos 
(preferencialmente pela sua solubilidade em água), 
lipídeos e proteínas em ATP para fazer com que o Ciclo 
de Krebs funcione e antes de se transformar em ATP 
essas moléculas energéticas são convertidas em Acetil-
CoA que faz com que o ciclo aconteça 
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GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA 
Essa via tem como objetivo final a conversão da glicose 
(hexose) em piruvatos (triose), ou seja, pegar uma 
molécula de três carbonos e transformar em duas 
moléculas de três carbonos. E por sua vez os piruvatos 
vão ser convertidos em Acetil-CoA e de forma indireta a 
glicólise fornece produtos que participam da geração de 
energia. A via glicolítica conta com 10 reações até chegar 
num produto final e ocorre no citoplasma da célula. 
Nessa via glicolíticas um dos produtos finais são os 
ATPs que são gerados quatro no total, porém duas são 
consumidas de forma que o saldo líquido é de dois ATPs 
e é um “bônus” de energia além de reduzir dois NAD’s 
fazendo com que se gere mais moléculas que farão a 
participação no contexto de produção de energia. Já o 
piruvato produzido pode ser convertido por intermédio 
da enzima piruvato descarboxilase em Acetil-CoA 
(iniciando o ciclo de Krebs) ou ser funcional na 
fermentação lática na conversão em lactato. 
 
 
CICLO DE KREBS 
Ocorre na matriz da mitocôndria e sempre que ocorre o 
ciclo de Krebs resulta em 3 NADH (1 NADH reduzido 
equivale a 3 ATPs, então em uma volta no ciclo de 
Krebs se produzem no total 9 ATPs), 1FADH2 (1 
FADH reduzido gera 2 ATPs fazendo com que uma 
volta no ciclo de Krebs gere 2 ATPs). 1GTP (que 
energeticamente é equivalente a 1 ATP) então uma 
volta completa no ciclo de Krebs fornecerá no total 12 
moléculas de ATP por cada molécula de Acetil-CoA 
que é oxidada. Então sabendo que uma molécula de 
glicose gera dois Acetil-CoA implica dizer que uma 
glicose dará origem a 24 ATPs uma vez que um Acetil-
CoA geram 12 moléculas de glicose. E o que sobra da 
metabolização da glicose são dois NADs reduzidos que 
dará origem a 6 ATPs que no total de tudo promove a 
produção de 30 ATPs. 
DISTÚRBIOS DO METABOLISMO 
Dentro dos distúrbios do metabolismo o que mais se 
destaca são as diabetes tendo do tipo mellitus e 
insipidus, e dentro da classificação a diabetes mellitus 
existem três tipos: 
• Diabetes mellitus tipo 1 (autoimune) – onde o 
sistema imune começa a destruir as células 
beta do pâncreas que faz com que se deixe de 
ter produção de insulina; 
• Diabetes mellitus tipo 2, é o tipo mais comum 
e está ligado em partes a herança genética, 
obesidade e a dieta desbalanceada causada pelo 
ritmo frenético da sociedade atual; 
 
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• Diabetes mellitus gestacional – que é 
desencadeado por uma desregulação hormonal, 
pois há uma superprodução de hormônios 
hiperglicemiantes (hormônio lactogênico 
placentário) que aumenta a taxa de insulina no 
sangue que pode ser regulada depois da gestação 
e fazer com que essa diabetes suma. 
 DIAGNÓSTICO LABORATORIAL 
O mais comum dos exames para avaliar a os níveis 
glicêmicos é a glicose em jejum sendo os valores 
adequados dado por esta tabela: 
 
Sendo a intolerância a glicose conhecida como um quadro 
pré-diabético sendo necessário a repetição do exame em 
dias diferentes para confirmar se os valores se repetem. 
Já existem outros testes como a hemoglobina glicada que 
é mais fiel ao resultado por conseguir abstrair valores 
glicêmicos na média de vários dias anteriores ao teste, 
pois ele avalia a glicose ligada a hemoglobina que se liga 
e não solta mais. 
 
 
Teste oral de tolerância a glicose (TOTG) – também 
conhecido como curva glicêmica que é importante 
para 
gestantes, e ele avalia o metabolismo instantâneo, 
funciona da seguinte maneira: colheita de sangue com 
paciente em jejum e após a primeira coleta é dada uma 
quantidade de glicose para o paciente consumir e a cada 
30 minutos se colhe novamente para monitorar os 
níveis de glicose se cresce e em quanto tempo começa 
a decrescer na corrente sanguínea. De modo geral o 
pico de glicose se dá 60 minutos depois da ingestão e 
após 2h30min o nível de glicose volta ao nível inicial 
que foi constatado na primeira coleta.