INTRODUÇÃO AO METABOLISMO

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● Organismos vivos necessitam de uma 
entrada contínua de ENERGIA para 
desempenho de trabalho mecânico, transporte 
ativo de íons ou moléculas e biossíntese de 
biomoléculas 
●Extraímos essa energia de Reações 
Metabólicas 
● Metabolismo: Somatório de todas as 
transformações químicas que ocorrem nas 
células ou organismos 
● Vias metabólicas convertem precursores em 
produtos para: 
►Obter energia química 
►Converter nutrientes em moléculas com 
características próprias da célula 
►Formar macromoléculas 
►Sintetizar e degradar biomoléculas 
requeridas para funções especializadas 
● Anabolismo: Moléculas precursoras 
pequenas são ligadas formando moléculas 
maiores e mais complexas 
As reações anabólicas requerem energia e 
também os elétrons conseguidos através da 
reação catabólica, há o uso de ATP 
● Catabolismo: Moléculas nutrientes são 
convertidas em produtos menores e mais 
simples, há a formação de ATP 
As reações catabólicas liberam energia, há 
oxidação e esses elétrons serão direcionados a 
coenzimas transferidoras de elétrons (NAD, 
FAD) 
● As vias anabólicas e catabólicas devem ser 
reguladas de forma que uma esteja ativa e a 
outra inativa 
● Vias anabólicas e catabólicas que ligam os 
mesmos produtos finais podem compartilhar 
muitas enzimas, mas pelo menos um passo 
deve ser catalisado por enzimas diferentes 
 
 
● Reações Exergônicas (catabolismo): 
liberam energia para o trabalho celular a 
partir do potencial de degradação dos 
nutrientes orgânicos; 
● Reações endergônicas (anabolismo): 
absorvem energia aplicada ao funcionamento 
da célula, produzindo novos componentes 
Bioenergética: Estudo quantitativo das 
transformações de energia que ocorrem nas 
células vivas e na natureza. Descreve a 
transferência e utilização de energia nos 
sistemas biológicos 
●Transformação de um tipo de energia em 
outro 
●Energia livre de Gibbs (G): Expressa a 
quantidade de energia capaz de realizar 
trabalho durante uma reação a temperatura e 
pressão constantes. 
●As células são sistemas isotérmicos. A 
transferência de calor não fornece energia 
para realizar trabalho 
●A energia que as células podem utilizar é a 
energia livre de Gibbs, que permite predizer o 
sentido da reação, a posição de equilíbrio e a 
quantidade de trabalho que elas podem 
realizar 
 
●Variação de energia livre: 
●Define a espontaneidade da reação e não 
prediz a velocidade 
● Independe da via 
G negativo (G<0): liberação de energia, a 
reação ocorre espontaneamente. Reação 
exoergônica 
G positivo (G>0): a reação requer energia, 
não ocorre espontaneamente. Reação 
endoergônica 
 G zero: No equilíbrio 
●As variações de energia livre são somatórias 
●No caso de duas reações sequenciais, cada 
uma tem sua própria constante de equilíbrio e 
variação de energia livre padrão 
 
●Os valores de Go’ para reações químicas 
sequenciais são aditivos. Isso explica como 
processos termodinamicamente desfavoráveis 
(endergônicos) podem ocorrer acoplados a 
outros altamente favoráveis (exergônicos) 
 
●Reações endergônicas podem ser acopladas a 
reações exergônicas para que ocorram 
►Reações são acopladas por meio de 
intermediários comuns 
►ATP como carreador de energia 
 
● ATP: É a ligação energética entre o 
catabolismo e o anabolismo 
 
● Nucleosídeo trifosfatado: principal “moeda 
energética” da célula 
● ATP: A conversão exergônica do ATP em ADP 
e Pi ou em AMP e PPi é acoplada a muitos 
processos endergônicos 
● Geralmente não é a hidrólise do ATP, mas a 
transferência de grupos fosforil que acopla a 
energia da quebra do ATP com transformações 
endergônicas 
●Transferência de elétrons entre componentes 
da reação 
●Agente redutor: doa elétrons (se oxida) 
●Agente oxidante: recebe elétrons (se reduz) 
●Também podem ser transferidos prótons 
junto com os elétrons 
●As oxidações geralmente envolvem 
desidrogenações 
●Os elétrons são transferidos por uma das 4 
formas: 
1. Diretamente como elétrons: 
 
2. Como átomos de H: 
 
3. Como íon hidreto (:H- ) 
4. Por combinação direta com o oxigênio: 
 
●2 pares redox conjugados em solução - 
transferência espontânea de elétrons do 
doador para o aceptor 
●Potencial de redução padrão (Eo )- mede 
afinidade por elétrons 
●Potencial de redução padrão (Eo ) – mede 
afinidade por elétrons 
 
●Enzimas envolvidas na oxidação e redução: 
OXIDORREDUTASES 
►Desidrogenases ►Oxidases 
►Oxigenases 
 
●As reações de oxidação-redução nas células 
envolvem carreadores especializados de 
elétrons 
●Poucos tipos de coenzimas e proteínas 
servem como carreadores universais de 
elétrons 
●NAD+, NADP+, FMN e FAD são coenzimas que 
sofrem oxidação e redução em muitas reações 
de transferência de elétrons no organismo 
● Coenzimas de oxirredução: atuam com 
desidrogenases 
Forma oxidada: NAD+ NADP+ 
Forma reduzida: NADH NADPH 
 
●Quando um alimento é oxidado seus elétrons 
são transferidos para uma coenzima 
 
 
 
 
Estudo Dirigido: 
1. Por que as vias metabólicas devem ser reguladas? Como pode ser feita essa regulação? 
A regulação metabólica é a base do controle biológico de metabolismo, uma vez que permite as células 
vivas para dirigir estas vias. A regulação metabólica é feita pela modulação de enzimas regulatórias de 
processos metabólicos chaves, de tal modo que se possa ativar ou inibir reações químicas específicas 
para cada situação resultando em respostas biológicas adequadas 
2. Como é possível verificar a espontaneidade de uma reação? 
O processo só será espontâneo se o resultado da multiplicação da temperatura pela entropia for maior que 
o da entalpia, o que pode ocorrer em altas temperaturas. O resultado do ΔG será negativo e, com isso, 
a reação será espontânea 
3. Explique como é possível acoplar um processo termodinamicamente desfavorável a um altamente 
favorável. 
Na maioria dos casos, as células usam uma estratégia chamada reação de acoplamento, em que uma 
reação energeticamente favorável (como a hidrólise do ATP) está diretamente ligada a uma reação 
energeticamente desfavorável (endergônica). Muitas vezes a ligação acontece através de 
um intermediário compartilhado, o que significa que um produto de uma reação é "capturado" e usado 
como um reagente na segunda reação. 
Quando duas reações são acopladas, elas podem ser somadas para dar como resultado uma reação 
global, e o ΔG desta reação será a soma dos valores de ΔG das reações individuais. Enquanto o ΔG geral 
for negativo, ambas as reações podem ocorrer. Mesmo uma reação muito endergônica pode ocorrer se 
estiver acoplada a uma reação muito exergônica (como a hidrólise de ATP). 
Quando o acoplamento de reações envolve o ATP, o intermediário compartilhado é frequentemente uma 
molécula fosforilada (uma molécula à qual um dos grupos fosfatos do ATP se ligou). 
 
 4. O que acontece com um composto que se oxida e com um que se reduz? Como podemos saber se o 
composto irá se oxidar ou se reduzir? 
Oxidação: perda de um ou mais elétrons pelas substâncias e altera-se para valores mais positivos. 
Redução: ganho de um ou mais elétrons pelas substâncias (átomos, íons ou moléculas). 
Isso decide-se pela afinidade de elétrons. 
A oxidação ocorre quando o seu Nox (Número de oxidação) aumenta. A redução, por outro lado, é a 
consequente diminuição do Nox 
5. Descreva a importância do ATP para o metabolismo. 
A importância do ATP reside na grande quantidade de energia livre que acompanha a quebra das suas 
ligações fosfoanidrido. O ATP armazena energia proveniente da respiração celular e da fotossíntese, para 
consumo posterior. A molécula atua como uma moeda celular, ou seja, é uma forma conveniente de 
transportar energia. 
6. Diferencie: 
a) FAD e NAD 
NAD: Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo. FAD: Flavina Adenina Dinucleotídeo 
A diferença entre NAD e FAD está na quantidade de ATPs que pode ser produzida a partir de cadaum 
deles. Cada molécula de NADH2 leva à formação de três moléculas de ATP, enquanto o FAD (formado no 
ciclo de Krebs) leva à formação de apenas duas moléculas de ATP a partir do FADH2. 
b) Anabolismo e catabolismo, exemplifique. 
Podemos entender o anabolismo como processo de reconstrução no qual acontece a sintetização das 
moléculas, já o catabolismo pode ser definido como a degradação de moléculas mais complexas para 
gerar outras mais simples. Podemos entender ainda esses dois processos de outra forma: em um deles 
existe a liberação de energia, enquanto no outro a retenção dela. 
Exemplos: Síntese de proteínas e fotossíntese (ana) Digestão e respiração celular (cata)