Fontes Energéticas

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Sara Araújo 
Tutoria 2 – Fontes energéticas celulares e o metabolismo dos carboidratos
1- Conhecer as principais vias energéticas celulares.
 As principais vias energéticas celulares são: glicólise, ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa. A glicose é, quantitativamente, o principal substrato oxidável para a maioria dos organismos. Sua utilização comofonte de energia pode ser considerada universal e, dos microrganismos aos seres humanos, quase todas as células sãocapazes de atender a suas demandas energéticas apenas a partir deste açúcar. Para algumas células e órgãos, como hemáciase cérebro, a glicose é imprescindível, por ser o único substrato a partir do qual podem sintetizar ATP.Apesar de a dieta humana conter pouca glicose livre, quantidades consideráveis deste açúcar são ingeridas sob a formade amido, sacarose e lactose. O amido é digerido no trato digestório até glicose, o açúcarque será afinal absorvido e distribuído para os tecidos. A digestão de sacarose e lactose origina, além de glicose, frutose e galactose. 
 A OXIDAÇÃO DE GLICOSE A PIRUVATO PERMITE OBTER ATP; A OXIDAÇÃO DO PIRUVATO A CO2 AUMENTA A PRODUÇÃO DE ATP 
A oxidação total da glicose é um processo exergônico, que libera uma quantidade de energia equivalente a 2.870 kJ ·mol1. Nas células, esta transformação é estritamente acoplada à síntese de ATP a partir de ADP e Pi, um processoendergônico (ΔGo′ = + 31 kJ · mol1). A glicose constitui, então, uma fonte de energia livre, que pode ser conservada como ATP, a principal forma de energia utilizável pelos seres vivos. 
A oxidação anaeróbia de glicose a piruvato rende apenas uma pequena parcela — menos de 10% — do total de ATPobtido pela oxidação aeróbia de glicose. Ainda assim, os organismos e as células anaeróbios conseguem suprir, com esteprocesso, toda a sua demanda energética. Nas células aeróbias, o piruvato pode ser totalmente oxidado, trazendo um enorme ganho na formação de ATP.  A etapa inicial, que se processa no citosol, consiste na conversão de uma molécula de glicose (C6) a duas moléculas de piruvato (2 C3) por meiode uma sequência de reações denominada glicólise, uma via metabólica encontrada em praticamente todos os seres vivos.Seus produtos são, além das duas moléculas de piruvato, ATP e prótons e elétrons (H+ + e–), que são recebidos por coenzimas. 
A posterior oxidação do piruvato é feita no interior da mitocôndria, nas células que dispõem desta organela. Namitocôndria, o piruvato sofre uma descarboxilação, transformando­se em um composto com dois carbonos (C2). Estecombina­se com um composto de quatro carbonos (C4), formando um composto de seis carbonos (C6). Por meio de umasequência cíclica de reações (ciclo de Krebs), C6 perde dois carbonos sob a forma de CO2 e regenera C4. A oxidação do piruvato a CO2 é acompanhada da produção de grande quantidade de prótons e elétrons (H+ + e),sempre recebidos por coenzimas. Da oxidação destas coenzimas pelo oxigênio na cadeia respiratória deriva­se a grande produção de ATP conseguida pela oxidação do piruvato e que perfaz cerca de 90% do total obtido com a oxidação completa da glicose. Nas três etapas da oxidação da glicose / glicólise, descarboxilação do piruvato e ciclo de Krebs, os (H+ + e–) sãoproduzidos em reações catalisadas por desidrogenases. Algumas desidrogenases utilizam como coenzima a nicotinamida,adenina dinucleotídio (NAD+), e outras, a flavina adenina dinucleotídio (FAD), derivadas, respectivamente,das vitaminas nicotinamida (B3) e riboflavina (B2). FAD, diferentemente de NAD+, liga­se covalentemente à moléculaproteica, consistindo em um grupo prostético. As proteínas que contêm coenzimas provenientes de riboflavina (FAD ou FMN — Seção 11.2) são designadas flavoproteínas. Nas reações com participação de NAD+, há transferência de dois elétrons e um próton do substrato para o NAD+, quese reduz a NADH; o outro próton é liberado no meio. Já o FAD recebe dois elétrons e dois prótons, reduzindo­se a FADH2.
GLICÓLISE: OXIDAÇÃO DA GLICOSE A PIRUVATO
A glicólise pode ser dividida em etapas correspondentes a seus eventos fundamentais:
1.Dupla fosforilação da glicose, à custa de 2 ATP, originando uma outra hexose, a frutose, com dois grupos 
fosfato. 
2.Clivagem da frutose, produzindo duas trioses fosforiladas, que são interconvertíveis. 3.Oxidação e nova fosforilação das trioses fosfato, desta vez por fosfato inorgânico (Pi), formando duas mo
léculas de,um intermediário bifosforilado. 4.Transferência dos grupos fosfato deste intermediário para 4 ADP, formando 4 ATP e 2 piruvato.
A glicólise anaeróbia é chamada fermentação. Existem muitos tipos de fermentações que obedecem, entretanto, a umpadrão comum: as reações da glicólise, que convertem glicose a piruvato, com produção de NADH, são seguidas por uma,segunda etapa, que oxida NADH a NAD+. As fermentações diferem pelas reações que efetuam a regeneração do NAD+.Segundo as enzimas de que a célula dispõe, o piruvato pode ser convertido a compostos diferentes, como lactato, etanol,propionato, butirato etc., que são sempre excretados da célula. As fermentações são designadas segundo o produto final:fermentação lática, alcoólica, propiônica etc. As fermentações são processos autossuficientes, porque independem de,outras vias para regenerar a coenzima NAD+ que utilizam.
Em condições aeróbias, o primeiro passo para a oxidação total do piruvato é a sua conversão a acetil­CoA. Nas células,eucarióticas, o piruvato é transportado do citosol para a mitocôndria (Seção 11.10), onde é transformado em acetil­CoA,conectando a glicólise e o ciclo de Krebs (Figura 9.1). O piruvato deixa de ser o aceptor dos elétrons do NADH produzido,pela glicólise e esta coenzima é oxidada pelo oxigênio, o aceptor final de elétrons no metabolismo aeróbio, por um,processo indireto.O piruvato origina acetil­CoA, por descarboxilação oxidativa
CICLO DE KREBS
O piruvato formado a partir de glicose no citosol origina o grupo acetila presente na acetil­CoA mitocondrial. Além da glicose, vários aminoácidos, ao serem degradados, produzem piruvato e, portanto, acetil­CoA. Outros,aminoácidos e os ácidos graxos produzem acetil­CoA sem a formação intermediária de piruvato. A acetil­CoA,constitui, portanto, o ponto de convergência do metabolismo degradativo de carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos e,também de etanol. Completando o catabolismo destes compostos, a acetil­CoA, na mitocôndria, é totalmente oxidada a,CO2 pelo ciclo de Krebs, com a concomitante produção de coenzimas reduzidas. Paralelamente a esta oxidação, o ciclo deKrebs produz compostos utilizados como precursores para biossínteses. O  ciclo  de  Krebs  ou  ciclo  do  ácido  cítrico  ou  ciclo  dos  ácidos  tricarboxílicos. Inicia­se com condensação de acetil­CoA e oxaloacetato, formando citrato, uma reação catalisada pela citrato sintase1. O citrato é,isomerizado a isocitrato, com a formação de um intermediário, o cis­aconitato, por ação da aconitase. A aconitase, nos,mamíferos, ocorre como duas isoenzimas, uma mitocondrial, que participa do ciclo de Krebs, e outra citoplasmática. O,centro ativo das aconitases inclui um centro ferro­enxofre, essencial para a catálise. Quando há baixa,disponibilidade de ferro, a isoenzima citoplasmática perde o centro ferro­enxofre e a atividade de aconitase: a apoproteína,resultante exibe uma função diferente, a capacidade de ligar­se a RNA, regulando a síntese de proteínas envolvidas no metabolismo do ferro.