Resumo de Bioenergética

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Resumo de Bioenergética
O presente resumo abordará a bioenergética, a mesma está ligada a
bioquímica, e através dessas áreas estudamos as transformações de energia que
ocorrem nos seres vivos, mais especificamente em nós seres humanos.
Em nosso organismo a cada minuto há milhares de reações bioquímicas
acontecendo, essas reações são denominadas metabolismo que são reações
celulares e vias bioquímicas que resultam na síntese de moléculas (reações
anabólicas) e na quebra de moléculas (reações catabólicas).
Podemos dizer que as vias anabólicas “constroem” moléculas complexas
a partir de moléculas simples, e utilizam energia. Já as catabólicas “quebram”
moléculas complexas em moléculas mais simples e liberam energia, essa
energia é armazenada em formas que podem impulsionar o trabalho das células
como através da síntese de ATP que veremos mais adiante.
Através desse processo há conversão de energia química obtida através
de carboidratos, gorduras e proteínas em energia mecânica para realização de
movimentos, e quando não há fonte de energia para essas células, o desempenho
nas atividades fica limitado. Por esse motivo, é importante sabermos como
ocorre esse processo bioenergético de conversação da energia química em
energia mecânica.
Bom, há quatro elementos básicos que compõem mais de 95% do corpo
humano, são eles: oxigênio, carbono, hidrogênio e nitrogênio, e também outros
elementos em quantidades menores como: sódio, ferro, potássio, zinco,
magnésio, cloreto e cálcio. Estes elementos se ligam através das ligações
químicas para formar as moléculas e compostos, nesses compostos quando há
carbono em sua estrutura são chamados de orgânicos, e quando não possuem
são denominados inorgânicos.
As células do corpo humano são estruturas complexas e muito
organizadas que possuem diversos produtos como DNA, RNA, proteínas,
polissacarídeos e lipídios. Para que se possa gerar essas macromoléculas, a
célula precisa gastar energia para construí-las, dessa forma, ela capta a energia
química de moléculas pequenas e fornece para a produção das macromoléculas.
Nossa estrutura celular é basicamente dividida em 3 partes principais:
● Membrana celular: uma barreira semipermeável que separa a célula do
ambiente extracelular, e regula o que entra e sai da célula;
● Núcleo: contém os genes das células (DNA), suas informações genéticas
e regulam a síntese proteica da célula.
● Citoplasma: localizado entre a membrana e o núcleo, nele estão
organelas como a mitocôndria.
Além disso, as série de reações químicas que acontecem nas células
ocorrem através de um processo chamado respiração celular, nele muitas
células obtêm energia da glicose.
Então, a extração da energia de carboidratos, lipídios e proteínas (fontes
de energia) para produzir ATP. Ocorre em 3 etapas:
● Glicose: Observe o esquema abaixo, mostrando o processo de
degradação e obtenção de energia.
● Ciclo de Krebs: Antes de acontecer esse ciclo ocorre a transformação de
Piruvato em Acetil-COA como vimos no esquema acima. O CO2 sai e
fornece energia, facilitando a entrada de CoA, formando assim o Piruvato
em Acetil-CoA. Em seguida, o Acetil vai iniciar o ciclo de Krebs.
● Cadeia respiratória: Usa a energia trazida do NADH e FADH2 para
produzir muitos ATPs como vimos na imagem acima.
As enzimas são moléculas catalisadoras que regulam a velocidade das
reações bioquímicas celulares, ou seja, das vias metabólicas. Possuem um papel
importante também na obtenção de diagnóstico de doenças específicas como:
infarto do miocárdio, distrofia muscular, carcinoma ósseo, pancreatite entre
outras. Isso ocorre quando tecidos são danificados por conta dessas doenças, as
células que são mortas liberam enzimas intracelulares no sangue, fornecendo
indícios clínicos para o diagnóstico.
Há alguns fatores que podem alterar a atividade enzimática como:
alteração do pH (acidez ou alcalinidade) diminui a atividade enzimática e como
consequência diminui a ATP que é necessária na contração muscular por
exemplo. Outro fator é a elevação da temperatura corporal resulta na aceleração
da velocidade enzimática e intensifica a bioenergética.
Agora vamos entender um pouco melhor como funciona a ATP
(trifosfato de adenosina), ela é formada a partir da combinação de ADP
(difosfato de adenosina) e fosfato inorgânico, para sua produção é usado duas
vias denominadas anaeróbias (sem O2) e aeróbias (com O2), a degradação de
ATP para a produção de energia se dá pela enzima ATPase. Através dela
realizamos a contração dos músculos esqueléticos, podemos dizer que ela é a
fonte da energia para realizarmos tudo.
Existem dois tipos principais de produção da ATP:
Produção aeróbia de ATP: é denominado fosforilação oxidativa, ocorre na
mitocôndria e envolve o ciclo de krebs e a cadeia de transporte de elétrons ou
cadeia respiratória, o ciclo de krebs completa a oxidação dos carboidratos
gorduras e proteínas produzindo CO2 e fornece elétrons para a cadeia respiratória
através do NADH e FADH.
Produção anaeróbia de ATP: É importante lembrar que quanto mais intensa a
atividade maior é a necessidade da produção de energia anaeróbia enquanto se a
atividade for de intensidade leve ou moderada maior é o uso do ATP através da
via aeróbia.
Algumas dessas reações emitem energia como resultado de seu processo
químico, essas são conhecidas como exergônicas ou exotérmicas, outras
muitas requerem que a energia seja adicionada aos reagentes e por sua vez são
chamadas endergônicas. Também reações que ocorrem em uma célula são
chamadas de reações acopladas, essas são associadas entre si e é usada para
impulsionar uma segunda reação. Então podemos dizer que:
● Reações endergônicas: são reações que requerem energia;
● Reações exergônicas: reações que liberam energia livre;
● Reações acopladas: é a liberação de energia livre em reações usadas para
impulsionar uma segunda reação.
Como vimos, o corpo usa nutrientes de carboidratos, gorduras e proteínas
consumidos diariamente para fornecer a energia necessária tanto em repouso
como durante o exercício, sendo assim eles são os nossos combustíveis. Os
carboidratos fornecem energia rápida e são encontrados nas formas de
monossacarídeos (glicose e frutose), dissacarídeos (dois monossacarídeos, ex:
açúcar de mesa) e polissacarídeos (três monossacarídeos, ex: amido).
Já as gorduras podem ser ácidos graxos, triglicerídeos e fosfolipídios são
um combustível ideal para o exercício prolongado, pois contém mais quantidade
de energia. E por fim as proteínas são compostas por aminoácidos e fornecem
energia de duas formas: em Alanina que é convertida em glicose pelo fígado ou
em aminoácidos convertidos e usados diretamente nas vias bioenergéticas.
Um ponto importante para o metabolismo no exercício é o
armazenamento de glicogênio nas fibras musculares no fígado, dietas ricas em
carboidratos intensificam a síntese de glicogênio, já as dietas pobres tendem a
comprometer essa síntese.
Durante o período de saciedade dos alimentos que ingerimos ocorre as
seguintes vias metabólicas:
● Gliconeogênese: produção de glicose.
● Via da pentose: via citoplasmática, anaeróbica ocorrendo no fígado.
● Síntese de ácidos graxos: une carbonos de 2 em 2 até formar o
palmitato.
Hormônios que estimulam esses processos:
● Insulina
No período pós- absortivo: (de 3 a 18 horas após a refeição)
● Glicogenólise hepática: O fígado fornece glicose ao sangue e cuida para
a pessoa não entrar em hipoglicemia. Quando um músculo faz
glicogenólise ele está fazendo glicose para ele mesmo.
● Gliconeogênese;
Além dessas vias também temos um hormônio para estimular esse
processo chamado Glucagon, ele é produzido pelo corpo (pelas células alfa do
pâncreas) que tem um efeito oposto ao da insulina, ou seja, aumenta o açúcar no
sangue.
Termos da Termodinâmica
Termodinâmica é o estudo das leis que regem as relações entre calor,
trabalho e outras formas de energia, mais especificamente a transformação de
um tipo de energia em outra.
Sistema: onde ocorre os processos termodinâmicos, podem ser sistema aberto
(diatermico)onde o sistema permite a troca de energia com o universo e
vice-versa (geralmente calor) ex: água fervendo. sistema fechado (adiabático)
sistema não permite troca de energia com o universo ex: garrafas térmicas.
Universo: ambiente em torno do sistema (vizinhança).
Leis da termodinâmica
1- Conservação da energia - LEI DO ZERO
Se dois sistemas interagem com um terceiro, todos estarão em equilíbrio.
Exemplo: Se A=B e A=C, então B=C.
2- aumento da desordem do universo: todas as coisas do universo sempre vão
assumir um estado de menor energia, um estado de desordem.
*A mesma quantidade de energia que entra em um sistema é a mesma que sai,
mesmo que em formato diferente. Exemplo: a energia produzida pelo
metabolismo é 20% é usada pelas células e o restante dissipada.
Parâmetros usados na biogenética:
*sempre é estudado na bioenergética a variação entre os sistemas (símbolo
deltaΔ)
Energia livre: é a energia necessária para se realizar trabalho durante uma
reação a temperatura e pressão constante. Representada pela letra G
Elas podem ser em duas condições:
Sistema transformado libera energia: variação de energia vai ser negativa
(-ΔG) reação Exergônica (exer= fora, gônica= energia)
Sistema capta energia: (+ ΔG) positivo reação Endergônica H (ender=
dentro, gônica= energia) é o conteúdo de calor do sistema reagente, refletindo o
número e os tipos de ligações químicas nos reagentes e produtos. Podem se
classificar:
Sistema libera calor: -ΔH Exotérmica - libera calor
Sistema capta calor: ΔH positivo Endotérmica - captou calor
Entropia S: é expressão da aleatoriedade, desordem de um sistema.
Sistema transformado é mais organizado: ΔS diminui
Sistema é menos organizado: ΔS aumenta
Fórmula do Cálculo da variação de energia:
ΔG= ΔH - TΔS
ΔG é a variação de energia livre
ΔH é a variação de entalpia
T é a temperatura absoluta (em Kelvin)
ΔS é a variação de entropia
● Em casos de -ΔG ocorre reação espontânea; libera energia
● ΔG=0 equilíbrio entre as reações
● +ΔG reação não espontânea; capta energia
Referências utilizadas:
Livro: Fisiologia do exercício Powers e Howley, capítulo 3.
Bioquímica: Aula 27 - Bioenergética - Introdução
Bioquímica: Aula 28 - Bioenergética - Parâmetros termodinâmicos
Vias Metabólicas
Glicólise
https://youtu.be/R_K7w9RyC5
https://youtu.be/pa3K55m261g
https://youtu.be/AKkUKGY-364
https://youtu.be/KJL85ZAc5Dg
https://youtu.be/vrmAthZC9fM
https://youtu.be/R_K7w9RyC5