Livro Bioquímica uab uece-107-203

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Bioquímica 107
Texto complementar
Lúpus é uma doença autoimune envolvendo o processamento de RNA. Aparece no 
final da adolescência ou início da fase adulta com uma erupção cutânea na fronte e 
nas bochechas (semelhante às faces de um lobo, daí o nome lúpus). Podem ocorrer 
problemas renais, artrite, acúmulo de líquido ao redor do coração e inflamação dos 
pulmões. 90% dos doentes são mulheres. Uma vez que o processamento do mRNA 
ocorre em todos os tecidos e órgãos do corpo, essa doença afeta vários sistemas e 
pode espalhar-se facilmente.
@
Filmes
Gattaca (Gattaca - Experiência Genética) é um filme de ficção científica 
produzido nos Estados Unidos em 1997).
A Experiência (Europa filmes, 2001).
www.clonesfilmes.net
O clone (Clone) - 1997
O outro eu/ eu e meu clone (the order me) - 2000
Referências 
CAMPBELL, M. K.; FARREL, S. O. Bioquímica. Vol 2. São Paulo: Thomson 
Learning - 2007. Nos capítulos 9, 10, 11, 12, 13 e 14 do vol. 2 são apresentados 
tópicos relativos ao assunto e todos comentados de forma muito didática.
CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica Ilustrada. 4ª 
Ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. Na Unidade VI do livro, nos Capítulos 29, 30, 
31, 32 e 33 são apresentados os tópicos relativos aos Ácidos Nucleicos. O 
livro é ricamente ilustrado tornando o assunto de fácil compreensão.
STRYER, L. Bioquímica. 4ª Ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S. 
A.1996. Os capítulos 4, 5 e 6 apresentam tópicos relativos aos Ácidos Nucleicos.
MURRAY, R. K.; GRANNER, D. K.; MAYES, P. A.; Rodwell, V. W. Harper: 
Bioquímica. 8ª ed. São Paulo: Atheneu, 1998. Os capítulos 35, 36, 37, 38, 39, 
40, 41 e 42 da Seção IV, abordam tópicos detalhados sobre Ácidos Nucleicos.
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Capítulo
Bioenergética
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Objetivos
 • Conhecer como os processos biológicos ocorrem e de onde vem a energia 
necessária para esses processos.
 • Relembrar o conceito de energia livre de Gibbs.
 • Conceituar reações de óxido-redução em um sistema biológico.
 • Verificar a participação de coenzimas nas reações de respiração celular.
 • Verificar a importância do Ciclo de Krebs para a obtenção de intermediários 
da via glicolítica.
Introdução
Moléculas consumidas como nutrientes precisam ser decompostas para a 
obtenção de energia a ser usada na criação de novas moléculas. Esse pro-
cesso ocorre em várias etapas nas quais os doadores de elétrons transferem 
energia aos aceptores de elétrons. A bioenergética é, portanto o estudo da 
variação de energia que acompanha as reações bioquímicas, ou seja, ela 
descreve a transferência e utilização da energia em sistemas biológicos fa-
zendo uso de algumas ideias básicas da termodinâmica, particularmente do 
conceito de energia livre. 
Alterações na energia livre (G) fornecem uma medida da probabilidade 
energética da ocorrência de uma reação química, permitindo prever se uma 
reação irá ocorrer. O conceito de energia livre é essencial para compreender 
a função especial que a Adenosina Trifosfato (ATP) desempenha ao transfe-
rir energia de processos catabólicos geradores de energia para reações que 
requerem energia. Os sistemas biológicos são essencialmente isotérmicos e 
utilizam a energia química para impulsionar os processos vitais. 
A bioenergética interessa-se somente pelos estados de energia inicial e 
final dos componentes iônicos, e não o mecanismo nem o tempo necessário 
para que ocorra a alteração química, ou seja, o que ela prevê é a possibilidade 
de um processo ocorrer.
O sentido e a extensão de uma reação química são determinados pelo 
grau em que dois fatores são alterados durante a reação. Esses fatores são 
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a entalpia e a entropia. Entalpia (∆H) é uma medida da mudança no conteúdo 
de calor dos reagentes e produtos. Entropia (∆S) é uma medida da desorga-
nização dos reagentes e produtos. Nenhuma delas é por si só suficiente para 
determinar se uma reação química poderá ocorrer espontaneamente no sen-
tido em que é escrita. 
Porém, combinadas matematicamente a entalpia e a entropia podem 
ser usadas para definir a energia livre de Gibbs, que prediz o sentido em que 
a reação ocorrerá espontaneamente. A energia livre de Gibbs, ∆G, é talvez a 
forma mais adequada de medir as variações de energia nos sistemas vivos, 
pois mede a energia disponível para realizar um trabalho a uma pressão e 
temperatura constantes, o que descreve o estado vivo.
∆G = ∆H -T∆S
(onde ∆G é a variação na energia livre; ∆H corresponde à variação na 
entalpia e ∆S indica a variação na entropia. T é a temperatura absoluta em 
graus Kelvin (K): K = °C +273).
1. Reações Exergônicas e Endergônicas
Ao se falar de reação espontânea significa dizer que ela ocorrerá sem adição 
de energia e a variação da energia livre de Gibbs assume um valor negativo 
(- ∆G). Isto é, ela é exergônica. No entanto quando o processo é não-espontâ-
neo, ou seja, precisa de adição de energia para que possa ocorrer, possui um 
valor positivo para a variação de energia livre (+∆G), isto é, ela é endergônica. 
Se a variação de energia livre tem apenas 1 kcal mol-1 em qualquer direção, 
então a reação é considerada reversível. Adicionando reagentes ou removen-
do produtos, a reação muda para a direita; caso os reagentes sejam removi-
dos ou se os produtos forem adicionados, a reação muda para a esquerda.
1.1. Acoplamento dos processos endergônicos aos processos 
exergônicos
Um mecanismo possível de acoplamento pode ser imaginado quando um in-
termediário obrigatório comum (I) faz parte de ambas as reações, isto é:
A + C → I → B + D
As reações de síntese, contração muscular, condução do impulso ner-
voso e transporte ativo – os chamados processos vitais obtêm energia por 
ligação química, ou acoplamento, às reações oxidativas. A conversão do me-
tabólito A ao metabólito B ocorre com liberação de energia livre (reação exer-
gônica), que é aplicada a outra reação, na qual a energia livre é necessária 
para converter o metabólito C ao metabólito D (reação endergônica). 
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Bioquímica 113
Como uma parte da energia liberada na reação de degradação é trans-
ferida para a reação de síntese em uma forma diferente de calor, os termos 
exotérmico e endotérmico não podem ser aplicados a estas reações. São usa-
dos os termos exergônico e endergônico para indicar que o processo é acom-
panhado por perda ou ganho, respectivamente, de energia livre, sem conside-
rar a forma da energia envolvida. Na prática, um processo endergônico não 
existe separadamente. Ele deve ser um componente de um sistema acoplado: 
exergônico – endergônico, onde a variação líquida global é exergônica.
Algumas reações exergônicas e endergônicas dos sistemas biológicos 
são acopladas assim. Deve-se levar em conta que este tipo de sistema tem 
um mecanismo interno para o controle biológico da velocidade, no qual os 
processos oxidativos ocorrem desde que a existência de um intermediário 
obrigatório comum permita que a velocidade de utilização do produto da via de 
síntese (D) determine, pela lei da ação das massas, a velocidade na qual A é 
oxidado. Na verdade, estas inter-relações fornecem uma base para o conceito 
do Controle Respiratório, o processo que previne que um organismo perca 
o controle. Uma extensão deste conceito de acoplamento é proporcionado 
pelas reações de desidrogenação, que são acopladas às hidrogenações por 
um transportador intermediário.
Um método alternativo de acoplamento entre um processo exergônico 
e outro endergônico é a síntese de um composto de alta energia potencial na 
reação exergônica e incorporação deste novo composto na reação endergô-
nica, assim efetuando uma transferênciade energia livre do percurso exergô-
nico para o endergônico. 
Na célula viva, o principal intermediário de alta energia ou composto 
transportador é Adenosina Trifosfato ou Trifosfato de Adenosina (ATP). O ATP 
é, portanto, formado por uma molécula de adenosina (adenina + ribose) à 
qual estão ligados três grupos fosfato. Com a remoção de um grupo fosfato, 
obtém-se ADP; se dois fosfatos forem removidos, o produto resultante é o 
monofosfato de adenosina (AMP). Devido a um ∆G° grande e negativo, o ATP 
é denominado um composto fosfatado de alta energia.
Muitas reações acopladas utilizam ATP para gerar um intermediário co-
mum. Essas reações podem envolver a clivagem do ATP, ou seja, a transfe-
rência de um grupo fosfato do ATP para outra molécula. Outras reações levam 
à síntese de ATP pela transferência de fosfato de um intermediário rico em 
energia para o difosfato de adenosina (ADP), formando ATP. Um exemplo de 
reações acopladas é o caso da fosforilação da glicose ao ser acoplada para a 
hidrólise de um grupo fosfato do ATP. A fosforilação da glicose e a hidrólise do 
ATP são duas partes da mesma reação. Somando-se as duas, pode-se deter-
minar a variação de energia geral e garantir que no total ela seja exergônica.
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1.2. Metabolismo
As reações exergônicas são denominadas catabolismo (geralmente a quebra 
ou oxidação de moléculas combustíveis), enquanto as reações de síntese, 
que constroem as substâncias, são denominadas anabolismo. O conjunto de 
processos catabólicos e anabólicos constituem o metabolismo. O catabolis-
mo e o anabolismo são vias separadas, e não simplesmente o oposto uma 
da outra. No catabolismo, um processo oxidativo, há liberação de energia en-
quanto no anabolismo, um processo redutivo, ocorre necessidade de energia.
1.3. Reações de Óxido-Reduções Biológicas
Reações de oxirredução são aquelas em que os elétrons são transferidos de 
um doador a um aceptor. A oxidação é a perda de elétrons e a redução é o 
ganho de elétrons. A substância que perde elétrons, ou seja, a que é oxidada, 
é chamada de agente redutor. 
A substância que ganha elétrons, ou seja, a que é reduzida é chama-
da agente oxidante. Tanto os agentes oxidantes como os redutores são ne-
cessários para a transferência de elétrons ocorrer. Os nutrientes, ao serem 
oxidados, perdem prótons e elétrons (H+ + e-) e têm seus átomos de carbono 
convertidos a CO2. Os prótons e elétrons são recebidos por coenzimas na 
forma oxidada, que passam assim à forma reduzida. 
Várias reações de oxidação biológicas são acompanhadas da trans-
ferência de um próton (H+). A meia reação de oxidação é escrita como uma 
reação reversível porque a ocorrência da oxidação ou da redução depende 
dos outros reagentes presentes. Um exemplo de uma meia reação de oxi-
dação é a conversão de NADH, a forma reduzida de Nicotinamida Adenina 
Dinucleotídeo, para a forma oxidada, NAD+. Essa coenzima é importante em 
várias reações.
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Bioquímica 115
Outro importante aceptor de elétrons é o FAD (Flavina Adenina Dinucle-
otídeo), que é a forma oxidada do FADH2.
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1.4. Oxidação de Nutrientes e Produção de Energia
A oxidação dos nutrientes para fornecer energia a um organismo não acon-
tece sem a redução de algum aceptor de elétrons. O principal aceptor de 
elétrons na oxidação aeróbia é o oxigênio. A redução de metabólitos desem-
penha um importante papel nos processos anabólicos dos organismos vivos. 
As biomoléculas importantes são sintetizadas nos organismos por vá-
rias reações em que um metabólito é reduzido enquanto a forma reduzida de 
uma coenzima é oxidada.
A reoxidação das coenzimas é obtida pela transferência dos (H++ e-) 
para o oxigênio molecular, que é então convertido à H2O. A energia deriva-
da desta oxidação é utilizada para sintetizar um composto rico em energia, 
a adenosina trifosfato (ATP) a partir da adenosina difosfato (ADP) e fosfato 
inorgânico (HPO4
2- a pH 7,4 – representado por Pi). É a energia química do 
ATP que será diretamente usada para promover os processos biológicos que 
consomem energia. Portanto, para que a energia derivada da oxidação dos 
alimentos possa ser aproveitada pelas células, ela deve estar sob a forma de 
ATP. O aproveitamento da energia do ATP é feito associando a retirada de seu 
grupo fosfato terminal aos processos que requerem energia. 
Desta forma, a energia química armazenada no ATP pode ser utilizada 
em processos químicos (biossínteses), mecânicos (contração muscular), elé-
tricos (condução de estímulo nervoso), osmóticos (transporte ativo atraves de 
membranas) ou luminosos (bioluminescência). 
A retirada do grupo fosfato terminal do ATP não constitui uma hidrólise 
simples. A reação de hidrólise tem um valor de ∆Gº’ negativo, mostrando ser 
termodinamicamente viável.
ATP + H2O ADP + Pi + H
+ ∆Gº’ = -31KJ.mol-1
A velocidade desta reação é convenientemente baixa. Se fosse diferen-
te, a ação das enzimas que catalisam a hidrólise de ATP (sob controle celu-
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lar) hidrolisaria todo o ATP formado, inviabilizando a vida celular. Além disto, a 
energia liberada pela hidrólise seria dissipada na forma de calor, uma forma de 
energia que não pode ser aproveitada pelas células.
Exemplos para entender a utilização do ATP como “doador” de energia:
Glicose + Pi Glicose 6-Fosfato + H2O ∆Gº
’= + 12 KJ/mol
∆Gº’ > 0, logo a reação é inviável.
As células contornam isto, fazendo:
Glicose + ATP Glicose 6-Fosfato + ADP ∆Gº’= - 17 KJ/mol
∆Gº’ < 0, logo a reação é viável.
Outro exemplo comum nas reações metabólicas são as sínteses. Va-
mos supor que a reação de condensação de A e B tenha um ∆Gº’ desfavorável:
A + B → A – B ∆Gº’ > 0
Este problema pode ser contornado pela utilização de ATP. Neste caso, 
um caminho possível será a transferência do grupo fosfato terminal do ATP 
para o composto A, e a reação será termodinamicamente viável:
A + ATP A – FOSFATO + ADP ∆Gº’ < 0
O composto A fosforilado pode reagir com B, em uma reação também 
termodinamicante viável, liberando o grupo fosfato.
A – FOSFATO + B A – B + FOSFATO ∆Gº’ < 0
Da soma das duas reações vem:
A + B + ATP A – B + ADP + FOSFATO ∆Gº’ < 0
2. Fontes principais de fosfato participantes da conservação 
ou captação de energia
1. A primeira fonte é a Fosforilação Oxidativa. É a fonte de fosfato quanti-
tativamente mais importante, dos organismos aeróbicos. A energia livre, 
para manter este processo funcionando, provém da oxidação na cadeia 
respiratória utilizando O2 molecular dentro da mitocôndria.
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2. Na Glicólise, a formação líquida de dois fosfatos de alta energia resulta 
da formação de lactato a partir de uma molécula de glicose, gerados em 
duas reações catalisadas pela fosfoglicerato-quinase e piruvato-quinase, 
respectivamente.
3. No Ciclo do Ácido Cítrico, um fosfato de alta energia é produzido, na pas-
sagem catalisada pela succinil-tioquinase.
O ATP permite que o acoplamento de reações termodinamicamente 
desfavoráveis tornem-se favoráveis. Um exemplo é a fosforilação da glicose 
a glicose – 6 – fosfato, a primeira da via glicolítica, é altamente endergônica e 
não poderia ocorrer isoladamente em condições fisiológicas.
Glicose + Pi Glicose – 6 – fosfato + H2O 
(∆Gº’ = + 13,8 kj/mol)
Para que essa reação aconteça ela deve estar acoplada a uma outra 
que seja mais exergônica do que a fosforilação da glicose-endergônica. Tal 
reação é a hidrólise do fosfato terminal do ATP.
ATP ADP + Pi (∆Gº’ = - 30,5 kj/mol)
Acoplando-se as reações 1 e 2, tem-se uma reação global, catalisada 
pela hexoquinase, altamente exergônica, eem condições fisiológicas longe 
do equilíbrio, assim irreversível.
Glicose + ATP HEXOQUINASE Glicose – 6 – fosfato + ADP (∆Gº’ = - 
16,7 kj/mol).
2.1. Ciclo de Krebs
No metabolismo aeróbio, os nutrientes são oxidados a dióxido de carbono e 
água. Os organismos podem obter muito mais energia a partir dos nutrientes 
por meio da oxidação aeróbia do que pela oxidação anaeróbia. A glicólise 
produz apenas duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose me-
tabolizada. Na oxidação aeróbia completa de cada molécula de glicose até 
dióxido de carbono e água podem ser produzidas 30 a 32 moléculas de ATP. 
Três processos atuam no metabolismo aeróbio: o ciclo do ácido cítrico, aqui 
discutido, e o transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa.
O ciclo do ácido cítrico é anfibólico, pois atua tanto no catabolismo como 
no anabolismo. O ciclo do ácido cítrico ocorre em local da célula diferente de 
onde a glicólise ocorre. Enquanto a glicólise ocorre no citosol, o ciclo do ácido 
cítrico ocorre na mitocôndria e a maioria das enzimas que dele participam está 
presente na matriz mitocondrial.
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Bioquímica 119
Fonte: camilalemos.com
2.2. Portal do conhecimento relacionado à saúde
Em condições aeróbias, a oxidação do piruvato produzido pela glicólise pros-
segue com a formação de dióxido de carbono e água como produtos finais. 
O piruvato proveniente da glicose é oxidado a uma molécula de dióxido de 
carbono e um grupo acetila que se liga a coenzima A. A acetil-CoA entra no 
ciclo do ácido cítrico. Além da glicose, vários aminoácidos produzem piruvato 
e, portanto, acetil-CoA, ao serem degradados. 
Outros aminoácidos e os ácidos graxos também produzem acetil-CoA 
sem a formação intermediária de piruvato. A acetil-CoA constitui, portanto, o 
ponto de convergência do metabolismo degradativo de carboidratos, aminoá-
cidos e ácidos graxos. Completando o catabolismo destes compostos, a ace-
til-CoA, qualquer que seja sua proveniência será totalmente oxidada a CO2 
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pelo Ciclo de Krebs, com a produção de coenzimas reduzidas. Paralelamente 
a esta oxidação, o ciclo de Krebs produz um grande número de compostos 
utilizados como precursores para biossínteses. 
2.3. Função Anabólica do Ciclo de Krebs
A redução de coenzimas não é a única função do ciclo de Krebs. Os com-
postos intermediários do ciclo de Krebs podem ser utilizados como precurso-
res em vias biossintéticas. Oxaloacetato e α-cetoglutarato formam aspartato 
e glutamato, respectivamente. Succinil-CoA é precursora do grupo heme. A 
eventual retirada desses intermediários pode ser compensada por reações 
que permitem o seu nível. Entre essas reações, chamadas reações anaple-
róticas (reações de preenchimento), a mais importante é a que leva à forma-
ção de oxaloacetato a partir do piruvato, catalisada pela piruvato carboxilase:
 Piruvato Oxaloacetato
Atividades de avaliação
1. Definir Bioenergética
2. Quem controla a velocidade de liberação de energia?
3. Como os processos vitais (reações de síntese, contração muscular, con-
dução do impulso nervoso, transporte ativo) obtêm energia?
4. O que é um processo endergônico? E um processo exergônico?
5. Definir catabolismo e anabolismo.
6. Definir metabolismo.
7. Indique um método alternativo de acoplamento entre um processo exergô-
nico e outro endergônico.
8. Quem é o principal intermediário de alta energia, ou melhor, o composto 
transportador, na célula viva?
9. Qual é a função do ATP no processo de fosforilação?
10. Como age um ciclo ATP/ADP?
No Ciclo de Krebs, o 
oxaloacetato tem um papel 
até certo ponto catalítico: 
como não é efetivamente 
consumido pelas reações do 
ciclo, já que é reposto pela 
última reação, teoricamente 
com apenas uma molécula 
de oxaloacetato poder-se-
ia oxidar uma quantidade 
qualquer de acetil-CoA. 
Entretanto, a velocidade com 
que esta oxidação ocorreria 
seria muito baixa, uma vez 
que, após a condensação de 
acetil-CoA com oxaloacetato, 
iniciando o ciclo, novas 
moléculas de acetil-CoA 
só poderiam ser oxidadas 
quando, ao final das reações 
do ciclo, o oxaloacetato 
fosse regenerado. O ajuste 
da velocidade de consumo 
de acetil-CoA pelo Ciclo 
de Krebs à sua própria 
concentração é feito por 
intervenção da reação 
catalisada pela piruvato 
carboxilase. Esta enzima 
é fortemente ativada pela 
própria acetil-CoA. Desta 
forma, quando, por exemplo, 
a glicólise é intensa e grande 
quantidade de piruvato é 
transformada em acetil-CoA, 
o acúmulo desta coenzima 
ativa a piruvato carboxilase 
e o piruvato passa a 
originar oxaloacetato. Com 
concentrações altas de 
oxaloacetato e acetil-CoA, a 
citrato sintase, que dá início 
ao ciclo, pode funcionar a 
velocidades altas.
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Bioquímica 121
11. Quais são as três fontes principais de fosfato de alta energia que partici-
pam da conservação ou captação de energia?
12. De onde provém a energia livre que mantém a fosforilação oxidativa fun-
cionando?
13. Sendo a fosforilação da glicose a glicose 6-fosfato, altamente endergôni-
ca, como pode ocorrer na via glicolítica? Explique.
14. O que ocorre com os nutrientes ao serem oxidados? Explique todas as 
etapas até chegar ao ATP + H2O.
15. Como a energia derivada da oxidação dos alimentos pode ser aproveitada 
pelas células?
16. Desenhe o Ciclo de Krebs.
17. Fale sobre a função anabólica do Ciclo de Krebs.
Texto complementar
A energia livre de Gibbs, ∆G, é provavelmente a maneira mais conveniente para se 
medir as variações de energia nos sistemas vivos, uma vez que mede a energia dispo-
nível para realizar um trabalho à temperatura e pressão constantes, o que descreve 
o estado vivo. Mesmo os animais de sangue frio estão a uma temperatura e pressão 
constantes em um dado tempo; quaisquer mudanças da temperatura e da pressão são 
suficientemente lentas, de modo a não afetar as medidas de ∆G.
Espontaneidade e Reversibilidade: Espontaneidade significa que uma dada reação 
pode ocorrer sem adição de energia como, por exemplo, a água de uma represa no 
topo de uma montanha, que possui energia potencial para descer mas que não o fará 
a menos que se abra a barragem. Como a água sempre corre montanha abaixo, essa 
é a direção em que a variação de energia é negativa (-∆G); no entanto bombear a 
água montanha acima não é um processo espontâneo (requer energia), e tem um 
valor positivo para a variação de energia livre (+∆G). Se a variação de energia livre for 
apenas de 1kcal/mol (± 4Kj/mol) em ambas as direções, então essa reação é conside-
rada reversível, podendo ocorrer em ambas as direções. Adicionando-se reagentes 
ou retirando produtos, a reação irá para a direita; se forem retirados os reagentes ou 
adicionados produtos a reação se deslocará para a esquerda. Esse aspecto é de muita 
importância para grande número de vias metabólicas; muitas reações são completa-
mente reversíveis. Isso significa que as mesmas enzimas podem ser usadas tanto na 
via que leva à quebra da substância, como na via que forma a substância 
Fonte: (Campbell & Farrel, 2008).
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LIBERATO, M. C. T. C.; OLIVEIRA, M. S. C.
122
@
Leituras
Síndrome de Leigh – anatapat-unicamp
ADAMS R D, VICTOR M, ROPPER A H. Principles of Neurology, 6th Ed. 
McGraw-Hill, New York, 1997.
CARPENTER S, KARPATI G. Pathology of Skeletal Muscle. 2nd. Ed. Oxford 
University Press, 2001. 
JOHNS D R, FADIC R N. Genetic Mitochondrial Disorders. in Martin JB (ed) 
Molecular Neurology. Scientific American, New York, 1998.
Referências 
CAMPBELL, M. K.; FARREL, S. O. Bioquímica. Vol 3. São Paulo: Thomson 
Learning - 2008. Nos Capítulos 15 e 16 do vol. 3 são apresentados tópicos 
relativos ao assunto e todos comentados de forma muito didática.
CHAMPE, P. C.; HARVEY, R.A.; FERRIER, D. R. Bioquímica Ilustrada. 
4ª Ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. Na Unidade II do livro, nos Capítulos 6 
a 9 são apresentados os tópicos relativos ao assunto abordado. O livro é 
ricamente ilustrado tornando o assunto de fácil compreensão.
MURRAY, R. K.; GRANNER, D. K.; MAYES, P. A.; Rodwell, V. W. Harper: 
Bioquímica. 8ª ed. São Paulo: Atheneu, 1998. Os Capítulos 12 e 13 ,da 
Seção II, abordam tópicos detalhados sobreo assunto.
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Capítulo
Cadeia de transporte 
de elétrons, oxidação de 
coenzimas e síntese de ATP
8
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Bioquímica 125
Objetivos
 • Compreender o metabolismo aeróbico.
 • Observar a síntese de ATP e a geração de energia celular.
 • Verificar a produção de água no final da cadeia transportadora de elétrons.
 • Localizar os intermediários da cadeia transportadora de elétrons, na mito-
côndria e suas funções particulares.
 • Compreender a função das coenzimas do sistema mitocondrial.
Introdução
Através do metabolismo aeróbio, um organismo pode extrair energia de modo 
eficiente a partir dos nutrientes. Moléculas ricas em energia, como a glicose, 
são metabolizadas por uma série de reações de oxidação, levando por fim 
à produção de CO2 e água. Os processos de oxidação da glicose, de vários 
aminoácidos e de ácidos graxos levam à produção de Acetil-CoA, que, no 
Ciclo de Krebs, é totalmente oxidada a CO2. 
Os intermediários metabólicos dessas reações cedem elétrons a coen-
zimas específicas NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo) e FAD (Flavina 
Adenina Dinucleotídeo) formando as coenzimas reduzidas ricas em energia, 
NADH e FADH2. O ciclo de Krebs constitui o estágio final e máximo de oxida-
ção dos átomos de carbono que compõem carboidratos, proteínas e lipídeos. 
A oxidação destes compostos é acompanhada da redução de grande quanti-
dade das coenzimas NAD+ e FAD. Observe o nº de moles destas coenzimas 
reduzidas durante a oxidação de um mol de glicose.
Quadro
Reação Moles de NADH Moles de FADH
2
Glicólise
 Gliceraldeído 3-fosfato → 3-Fosfoglicerato 2 -
Piruvato → Acetil-CoA 2 -
Ciclo de Krebs
Isocitrato →	α-Cetoglutarato
α-Cetoglutarato → Succinil- CoA
Malato → Oxaloacetato
Succinato → Fumarato
2
2
2
-
-
-
-
2
Total 10 2
Do ponto de vista energético, verifica-se que da energia total disponível 
inicialmente na molécula de glicose, uma fração muito pequena levou à pro-
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dução de ATP; a maior parte da energia inicial foi conservada nas coenzimas 
reduzidas. O mesmo ocorre na oxidação de aminoácidos e lipídios. As coen-
zimas reduzidas devem ser reoxidadas por duas razões:
1. Para que voltando à forma oxidada, possam participar outra vez das vias de 
degradação dos nutrientes. 
2. Porque é a partir da oxidação destas coenzimas que a energia nelas é con-
servada e pode ser aproveitada pelas células, para sintetizar ATP.
As coenzimas reduzidas podem doar, cada uma, um par de elétrons a 
um conjunto especializado de transportadores de elétrons chamados “cadeia 
de transporte de elétrons”. A energia liberada pela oxidação de nutrientes é 
usada pelos organismos na forma de energia química do ATP. Enquanto os 
elétrons fluem através da cadeia transportadora de elétrons, eles perdem muito 
de sua energia livre. Parte dessa energia pode ser captada e armazenada para 
a produção de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico (Pi) e a esse processo 
dá-se o nome de “fosforilação oxidativa”. O restante da energia livre que não é 
captada para a síntese de ATP serve para impulsionar outras reações.
A produção de ATP por fosforilação oxidativa (processo endergônico) é 
separada do transporte de elétrons para o oxigênio (um processo exergônico), 
no entanto as da cadeia transportadora de elétrons estão ligadas entre si e as-
sociadas à síntese de ATP pela fosforilação de ADP. A atividade da cadeia de 
transporte de elétrons leva ao bombeamento de prótons (H+) pela membrana 
mitocondrial interna, criando um gradiente de pH, também conhecido como 
gradiente de prótons. A solução para as células aproveitarem energia para a 
síntese de ATP é exatamente transformar a energia contida nas coenzimas 
reduzidas em um gradiente de prótons e utilizá-lo para promover a síntese de 
ATP. A produção do gradiente de prótons é conseguida pela transferência dos 
elétrons das coenzimas para o oxigênio, através de passagens intermediárias 
por vários compostos que constituem uma cadeia de transporte de elétrons.
Nos organismos aeróbios, a oxidação de coenzimas é feita por transfe-
rência de seus elétrons para o oxigênio. Recebendo elétrons, o oxigênio liga-
-se a prótons do meio formando água. Este processo libera grande quantidade 
de energia, em virtude da diferença de potenciais de óxido-redução entre a 
coenzima e o oxigênio. A energia liberada na oxidação de um mol de NADH 
permite a síntese de alguns moles de ATP. Se a transferência de elétrons das 
coenzimas reduzidas fosse feita diretamente para o oxigênio, toda a energia 
do processo seria liberada como calor, portanto, inutilizável pelas células para 
promover os processos que requerem energia. 
A cadeia de transporte de elétrons está presente na membrana mitocon-
drial interna. Os compostos que compõem a cadeia de transporte de elétrons 
são organizados de acordo com seus potenciais de óxido-redução. Assim, os 
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Bioquímica 127
elétrons partem da coenzima reduzida, que tem potencial de óxido-redução 
menor que os componentes da cadeia de transporte de elétrons, e percor-
rem uma sequência de transportadores com potenciais de óxido-redução 
crescentes, até atingirem o oxigênio, que tem o maior potencial de óxido-
redução. As transferências de elétrons entre estes compostos são sempre 
acompanhadas de queda de energia livre. O transporte de elétrons é facilitado 
pelo fato de tais compostos estarem organizados em membranas, com posi-
ções definidas, de modo a situar cada componente exatamente entre aquele 
que lhe fornecerá elétrons e aquele ao qual seus elétrons serão doados.
Enquanto se processam as passagens de elétrons, forma-se um gra-
diente de prótons, já que se estabelece uma concentração de prótons diferen-
te de cada lado da membrana onde ocorre o transporte de elétrons. A síntese 
de ATP é possível porque aproveita a energia potencial contida no gradiente 
de prótons. Esta síntese consiste na fosforilação do ADP (ADP + Pi α ATP) 
e, como utiliza energia derivada da oxidação das coenzimas, é denominada 
fosforilação oxidativa. A oxidação das coenzimas reduzidas pela cadeia de 
transporte de elétrons processa-se na membrana interna da mitocôndria, da 
qual fazem parte os componentes da cadeia. Estes componentes agrupam-se 
em quatro complexos: I, II, III e IV.
Fonte: www.blogconstruindooconhecimento.zip.net
 
Fonte: Ubiquinona
A única forma de energia 
utilizável pelas células em 
tais processos é a energia 
química presente no ATP.
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128
Quadro
COMPOSIÇÃO DOS COMPLEXOS DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
Componentes transportadores de elétrons
Número aproximado de 
polipeptídios
Complexo I
(NADH-CoQ redutase)
FMN
Centros Fe-S
26
Complexo II
(Succinato-CoQ redutase)
FAD
Centros Fe-S
Citocromo b
5
Complexo III
(Coenzima Q – citocromo c redutase)
Citocromos b e c
1
Centros Fe-S
10
Complexo IV
(Citocromo c oxidase)
Citocromos a e a
3
Íons de cobre
6-13
Embora não faça parte de Complexos dois constituintes da cadeia de 
transporte de elétrons têm papéis muito importantes. A coenzima Q (CoQ) 
conecta os Complexos I e II ao Complexo III, e o citocromo c conecta o Com-
plexo III ao Complexo IV. Os elétrons que se encontram presentes no NADH 
são transferidosdesta coenzima para o Complexo I, do Complexo I para, a 
coenzima Q, depois para o Complexo III, citocromo c, Complexo IV e final-
mente para o oxigênio.
Os elétrons presentes no succinato e em outros substratos têm uma 
entrada especial na cadeia de transporte de elétrons: são transferidos ao Com-
plexo II e deste para a coenzima Q; então seguem a rota comum: Complexo 
III, citocromo c, Complexo IV e oxigênio. Estas transferências são possíveis 
porque todos os compostos presentes nos complexos, mais a coenzima Q 
e o citocromo c, podem apresentar-se nos estados reduzidos e oxidado: Ao 
receberem um elétron, reduzem-se; transferindo o elétron oxidam-se e podem 
receber elétrons novamente. Excetuando-se a coenzima Q, todos os compo-
nentes da cadeia de transporte de elétrons são proteínas. A estas estão asso-
ciados grupos prostéticos, como FAD, FMN e centros Ferro-Enxofre (Fe-S).
1. Complexo I
O Complexo I (NADH-CoQ redutase) oxida o NADH, transferindo seus elé-
trons para a coenzima Q. É formado por 26 cadeias polipeptídicas. A estas 
cadeias estão associados: uma molécula de flavina mononucleotídio (FMN) 
e 6 ou 7 centros Fe-S. A FMN é um derivado da riboflavina com estrutura 
semelhante à do FAD e como este, capaz de receber 2 prótons e 2 elétrons 
passando à forma reduzida FMNH2. O doador de elétrons para a redução de 
FMN (1ª transferência de elétrons para a cadeia de transporte de elétrons) é o 
NADH produzido pelo metabolismo.
NADH + H+ + FMN NAD+ + FMNH2
 (Complexo I) (Complexo I) 
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Bioquímica 129
Fonte: www.blogconstruindooconhecimento.zip.net
O resultado é a oxidação do NADH e a entrada dos elétrons na mem-
brana interna da mitocôndria, de onde só saem para serem doados ao oxigê-
nio, no final da cadeia. Os centros Fe-S não recebem prótons; são transporta-
dores de elétrons: Fe3+ para Fe2+. Os elétrons do FMNH2 são transferidos para 
o primeiro centro Fe-S; depois, através de passagens por outros centros Fe-S, 
deixam o Complexo I, sendo entregues à coenzima Q. 
Na transferência de elétrons do FMNH2 para os centros Fe-S, os pró-
tons são excluídos, sendo transferidos da membrana interna da mitocôndria 
para o espaço intermembranas, sendo esta a primeira etapa da formação do 
gradiente de prótons (da matriz mitocondrial são retirados prótons que vem 
de NADH + H+; no espaço intermembranas são introduzidos prótons) Ocorre 
então uma diferença de concentração de prótons apreciável entre o interior e 
o exterior da mitocôndria.
O FMN, como o FAD, 
é sintetizado a partir da 
vitamina riboflavina. Ela 
contém a estrutura em 
anel flavina receptora de 
elétron, mas não a porção 
monofosfato de adenosina 
(AMP) do FAD. A deficiência 
grave de riboflavina diminui 
a habilidade da mitocôndria 
de produzir ATP a partir da 
fosforilação oxidativa devido 
à carência de FMN nos 
carreadores de elétrons.
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2. Complexo II
O Complexo II (Succinato-CoQ Redutase) oxida o succinato, transferindo 
seus elétrons também para a coenzima Q. Ele é a segunda porta de entrada 
de elétrons na cadeia de transporte de elétrons, em direção ao oxigênio. A en-
zima Succinato – Desidrogenase tem FAD como grupo prostético e catalisa a 
oxidação de succinato à fumarato: os e- e os prótons do succinato são transfe-
ridos para o FAD, que se reduz a FADH2. Os prótons presentes no FADH2 são 
devolvidos à matriz mitocondrial. O complexo II não contribui para a formação 
do gradiente de prótons. No complexo II, os elétrons provenientes do succi-
nato são transferidos ao FAD, grupo prostético da succinato desidrogenase; a 
seguir são captados por centros Fe-S e pelo citocromo b560, passando, então 
para a coenzima Q.
A coenzima Q é o ponto de convergência de elétrons provenientes de 
NADH (Complexo I), succinato (Complexo II), glicerol 3-fosfato e acil-CoA. 
Coenzima Q ou Ubiquinona (CoQ) é uma quinona com uma longa cadeia late-
ral composta de unidades isoprênicas. A forma mais encontrada nos mamífe-
ros apresenta 10 unidades. As características hidrofóbicas da CoQ permitem 
sua mobilidade na fase lipídica da membrana, ao contrário dos outros compo-
nentes da cadeia de transporte de elétrons, que têm posições relativamente 
fixas na membrana mitocondrial, com exceção do citocromo c.
Citocromos de vários tipos participam da cadeia de transporte de elé-
trons. São proteínas transportadoras de elétrons que contêm heme como gru-
po prostético. O íon de ferro é o responsável pela capacidade de transferência 
de elétrons desta proteína: O íon pode alterar entre Fe2+ e Fe3+. Os citocromos 
são classificados em a, b e c, segundo o espectro de absorção que apresen-
tam. Os três tipos estão representados na cadeia de transporte de elétrons.
Cada citocromo é constituído por uma cadeia polipeptídica com uma 
sequência de aminoácidos que lhe é própria. Nos citocromos dos tipos b e c, 
o grupo heme é idêntico ao da hemoglobina quanto aos radicais substituintes. 
No tipo a, aparece um grupo heme modificado, com um grupo isoprênico e 
um grupo formila em lugar de grupos vinila e metila, respectivamente. Os ci-
tocromos diferem também quanto à forma com que o grupo heme está ligado 
à cadeia proteica. Nos tipos a e b, a ligação à proteína é não-covalente e, no 
tipo c, é covalente (tioéter), formada com resíduos de cisteína.
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Bioquímica 131
Fonte: www.blogconstruindooconhecimento.zip.net
3. Complexo III
O Complexo III transfere elétrons da coenzima Q para o citocromo c. O Com-
plexo III (Coenzima Q – citocromo c redutase) é constituído por 2 citocromos 
b (b562 e b566, os índices indicam o pico máximo de absorção e caracteriza 
cada subtipo de citocromo), por um centro Fe-S e pelo citocromo c1. As trans-
ferências de elétrons da coenzima Q para os componentes do complexo III, 
e deste para o citocromo c, são acompanhadas de movimento de prótons: os 
citocromos e o centro Fe-S recebem apenas elétrons, e os prótons da CoQ 
reduzida (CoQH2) são liberados no espaço intermembranas. 
O Complexo III promove a oxidação da coenzima Q e a redução do 
citocromo c, contribuindo para a criação do gradiente de prótons. O citocromo 
c é uma proteína pequena localizada na face externa da membrana interna da 
mitocôndria. Seu tamanho e mobilidade fazem com que cumpra sua função 
na cadeia de transporte de elétrons: conectar o Complexo III, do qual recebe 
elétrons, ao Complexo IV ao qual doa elétrons.
Fonte: www.blogconstruindooconhecimento.zip.net
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4. Complexo IV
O Complexo IV (citocromo c oxidase) transfere elétrons para o oxigênio. Ele 
contém 2 citocromos do tipo a (a e a3) e dois íons de cobre, cada qual associa-
do a um dois citocromos. Os íons de cobre alternando entre Cu2+ e Cu1+ fazem 
parte do transporte de elétrons. O Complexo IV é responsável pela doação de 
4 elétrons para a molécula de O2 que, ligando-se a prótons do meio, converte-
-se em 2 moléculas de H2O. A retirada de prótons da matriz mitocondrial con-
tribui para o estabelecimento do gradiente de prótons. 
Além disto, o Complexo IV contribui para a produção do gradiente lan-
çando prótons da matriz para o espaço intermembranas. A utilização de O2 
pelo complexo IV é de cerca de 95% do O2 consumido pelo homem; a pro-
dução de H2O neste processo chega a cerca de 300 ml diários (água meta-
bólica). Essa água é fundamental para a sobrevivência do indivíduo, como no 
caso dos animais que hibernam ou de camelos, que passam longos períodos 
sem ingerir água. 
O caminho exato percorrido pelos elétrons no Complexo IV não é ain-
da conhecido. Acredita-se que os elétrons do citocromo c são recebidos pelo 
complexo formado entre o citocromo a e um íon de cobre (CuA). Depoissão 
transferidos para o citocromo a3 ligado ao outro íon de cobre (CuB), e, finalmen-
te, para o O2, que se combina com prótons da matriz, reduzindo-se a água.
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Bioquímica 133
Atividades de avaliação
1. Citar os compostos que fazem parte da cadeia de transporte de elétrons e 
caracterizá-los quimicamente.
2. Esquematizar a sequência dos compostos da cadeia de transporte de elé-
trons, indicando os transportadores de elétrons e os transportadores de pró-
tons e elétrons.
3. Indicar a localização celular da cadeia de transporte de elétrons.
4. Indicar o número de ATP sintetizados para cada NADH e FADH2 oxidados.
5. Citar exemplos de processos biológicos que utilizam ATP.
Texto complementar
Esporte e metabolismo
Atletas treinados, especialmente os de elite, são mais conscientes do resultado do 
metabolismo aeróbio e anaeróbio do que as pessoas que não são atletas. As caracte-
rísticas genéticas e o treinamento são importantes no sucesso do atleta, porém uma 
compreensão aguda da fisiologia e do metabolismo é igualmente importante. Para 
planejar a nutrição adequada para o desempenho, um atleta sério deve compreender 
a natureza do metabolismo e como ele se relaciona ao esporte escolhido. A muscula-
tura, ao trabalhar, tem quatro diferentes fontes de energia disponíveis após um perí-
odo de repouso:
1. A creatina fosfato, que reage diretamente com o ADP na fosforilação em nível de 
substrato para produzir ATP.
2. A glicose derivada dos depósitos musculares de glicogênio, consumida inicialmente 
pelo metabolismo anaeróbio.
3. A glicose do fígado, derivada tanto de depósitos de glicogênio quanto da gliconeo-
gênese a partir do ácido láctico produzido no músculo (ciclo de Cori), novamente 
consumida inicialmente pelo metabolismo anaeróbio.
4. Metabolismo aeróbio nas mitocôndrias musculares.
Inicialmente as quatro fontes de energia estão disponíveis para o músculo. Quando a 
creatina fosfato esgota-se, restam as outras fontes. Quando o glicogênio muscular ter-
mina, o estímulo anaeróbio fornecido por ele diminui proporcionalmente, e, quando o 
glicogênio hepático acaba, resta apenas o metabolismo aeróbio a dióxido de carbono e 
água. Atletas bem condicionados e treinados apresentam um maior número de mito-
côndrias em suas células musculares. Um grande atleta americano, Greg LeMond, foi 
vítima de um tiro de chumbo grosso nas costas durante uma caçada. Ele se recuperou, 
mas apesar de ganhar mais prêmios em competições, nunca se sentiu realmente bem 
novamente. Começou a ganhar peso e a não responder ao treinamento. Depois de al-
guns exames descobriu que tinha uma rara condição chamada miopatia mitocondrial. 
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Quando ele treinava intensamente, suas mitocôndrias começavam a desaparecer. Ele 
era essencialmente um atleta aeróbio sem a capacidade de processar combustível ae-
robiamente. Daí se pode avaliar a importância da cadeia transportadora de elétrons e 
das mitocôndrias para o atleta (Campbell & Farrel, 2008).
@
Sites
www.biotopics.co.uk/a2/electrontransportchain.html
vcell.ndsu.edu/animations/etc/movie.htm
Referências 
CAMPBELL, M. K.; FARREL, S. O. Bioquímica. Vol 3. São Paulo: Thomson 
Learning - 2008. No Capítulo 20 do vol. 3, o assunto Cadeia de Transporte de 
Elétrons é abordado de forma muito didática.
CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica Ilustrada. 4ª 
Ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. Na Unidade II do livro, no Capítulo 6, são 
apresentados tópicos relativos ao assunto abordado. O livro é ricamente ilus-
trado tornando o assunto de fácil compreensão.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica Básica. 2ª ed. 1999. Rio de 
Janeiro: Editora Guanabara Koogan S. A. O Capítulo 11 da Parte 3 desse 
livro explana de forma bastante compreensiva o assunto Cadeia de Trans-
porte de Elétrons.
SMITH, C.; MARKS, A. D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica Médica Básica de 
Marks – Uma abordagem clínica. 2ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. O Capí-
tulo 21 do livro aborda o assunto com muito detalhamento e de forma didática.
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Capítulo
Fosforilação oxidativa e 
 lançadeiras de elétrons
9
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Bioquímica 137
Objetivos
 • Conhecer as lançadeiras de elétrons e o gradiente de prótons gerados nes-
ses processos.
 • Diferenciar e definir desacopladores e inibidores da fosforilação oxidativa.
 • Descrever a teoria de Mitchell, para o acoplamento de elétrons durante a 
fosforilação oxidativa.
Intordução
A transferência de elétrons ao longo da cadeia de transporte de elétrons é 
energeticamente favorecida, já que o NADH é um forte doador de elétrons, 
e o oxigênio molecular é um grande aceptor de elétrons. O fluxo de elétrons 
do NADH para o oxigênio, porém, não resulta diretamente na síntese de ATP. 
Os componentes da cadeia de transporte de elétrons apresentam-se organi-
zados em ordem crescente de potenciais de óxido-redução, desde as coenzi-
mas reduzidas até ao Oxigênio. 
As transferências de elétrons se processam com liberação de energia, 
aproveitada para sintetizar ATP. Uma parte da energia liberada pelas reações 
de oxidação na cadeia transportadora de elétrons é usada para acionar a 
fosforilação do ADP. As reações de oxidação que liberam energia originam 
o bombeamento de prótons e, consequentemente, o gradiente de pH pela 
membrana mitocondrial interna. Além do gradiente de pH, há uma diferença 
de voltagem pela membrana, gerada pelas diferenças de concentração de 
íons nos lados interno e externo. A energia do potencial eletroquímico (queda 
de voltagem) pela membrana é convertida em energia química armazenada 
pelo ATP pelo processo de acoplamento. Como ocorre a conexão entre o 
Transporte de Elétrons e a Fosforilação é uma pergunta que exige resposta.
É necessário um fator de acoplamento para ligar a oxidação e a 
fosforilação. Esse acoplamento é explicado pela teoria quimiosmótica co-
nhecida também como hipótese de Mitchell. O transporte de elétrons está 
acoplado à fosforilação do ADP pelo bombeamento de prótons através da 
membrana mitocondrial interna. Esses prótons são bombeados da matriz para 
o espaço intermembranas. 
Esse processo cria, através da membrana mitocondrial interna, um gra-
diente elétrico (com mais cargas positivas no lado externo da membrana do que 
no lado interno) e um gradiente de pH (o meio externo da membrana está em pH 
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LIBERATO, M. C. T. C.; OLIVEIRA, M. S. C.
138
mais baixo do que o meio interno). A energia gerada por esse gradiente de pró-
tons é suficiente para impulsionar a síntese de ATP. Assim, o gradiente de prótons 
funciona como o intermediário comum que acopla a oxidação à fosforilação.
Um complexo proteico oligomérico, conhecido como ATP sintase, sepa-
rado dos complexos de transporte de elétrons, exerce a função de sintetizar 
ATP. A ATP sintase compreende dois componentes, cada um, constituído por 
várias cadeias polipeptídicas. 
1. ATP – Sintase
Fica nas microesferas que estão na face interna da membrana interna da mi-
tocôndria. As microesferas são ligadas à membrana por pequenas hastes. A 
ATP-Sintase compreende dois componentes:
1. Porção esférica chamada: Fator de acoplamento 1 (F1) (corresponde às 
microesferas que contêm os sítios de síntese de ATP).
2. A porção 2 fica embebida na membrana interna constituindo um canal atra-
vés do qual os prótons retornam à matriz mitocondrial. É chamada Fo por-
que contém o sítio de ligação para oligomicina (um antibiótico que inibe a 
síntese de ATP, pois se liga ao Fo da ATP sintase, que se torna impermeável 
à proteína).
Em conformidade com o que propõe a teoria quimiosmótica após os pró-
tons serem transferidos para o lado citosólicoda membrana mitocondrial interna, 
eles retornam à matriz mitocondrial. A membrana interna da mitocôndria é im-
permeável a prótons em toda a sua extensão exceto na ATP sintase. É por esse 
canal que os prótons atravessam a membrana, de volta à matriz mitocondrial.
As velocidades do transporte de elétrons e da síntese de ATP são regu-
ladas pela concentração de ADP. Porém as necessidades celulares de ATP 
variam de acordo com o estado fisiológico. Por exemplo: uma fibra muscular 
pode ter suas necessidades aumentadas de 100 vezes em segundos, quando 
passa do repouso para o exercício intenso. 
Para promover o ajuste da produção de ATP ao seu gasto, o transporte 
de elétrons e a síntese de ATP são acoplados, em outras palavras, só há oxida-
ção de coenzimas se houver síntese de ATP, e vice-versa. Essa regulação da 
velocidade de oxidação das coenzimas (equivalente à velocidade de consumo 
de oxigênio) exercida pela concentração de ADP (tem concentração limitante) 
chama-se controle respiratório. O resultado do controle respiratório é um per-
feito ajuste entre a velocidade de produção de coenzimas reduzidas e a veloci-
dade de sua oxidação pela cadeia de transporte de elétrons, com produção de 
ATP. É esse ajuste que vai regular a produção de energia pela célula.
O salicilato, quel é um 
produto da degradação da 
aspirina nos humanos, é 
solúvel em lipídeos e tem um 
próton dissociável. Em altas 
concentrações, como no 
envenenamento por salicilato, 
ele é capaz de desacoplar 
parcialmente a mitocôndria. 
O declínio da concentração 
de ATP na célula e 
consequente aumento de 
AMP no citosol estimulam a 
glicólise. A superestimulação 
da rota glicolítica resulta em 
níveis aumentados de ácido 
lático no sangue e acidose 
metabólica.
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Bioquímica 139
2. Desacopladores
Desacopladores são compostos que inibem a fosforilação do ADP sem afetar 
o transporte de elétrons. Um modo de ação razoável para os desacopladores 
pode ser proposto com base na existência de um gradiente de prótons. 
Um exemplo de desacoplador é o 2,4-dinitrofenol que é um ácido; sua 
base conjugada, o ânion dinitrofenolato, é o verdadeiro desacoplador, uma 
vez que pode reagir com prótons no espaço intermembranas, reduzindo, 
dessa forma, a diferença na concentração de prótons entre os dois lados da 
membrana mitocondrial interna. Antibióticos como valinomicina e gramicidina 
A são desacopladores. Eles são ionóforos, e criam um canal pelo qual íons 
como H+, K+ e Na+ podem atravessar a membrana. O gradiente de prótons 
então é anulado, levando ao desacoplamento da oxidação e da fosforilação.
Quando os processos de oxidação mitocondrial estão operando nor-
malmente, o transporte de elétrons do NADH ou do FADH2 para o oxigênio 
resulta na produção de ATP. Quando um desacoplador está presente, o oxi-
gênio ainda é reduzido a H2O, porém não se produz ATP. Se o desacoplador 
for removido, a síntese de ATP ligada ao transporte de elétrons é reiniciada. 
Portanto, desacopladores são substâncias capazes de dissociar o 
transporte de elétrons da fosforilação oxidativa. Quando os dois processos 
são desacoplados, o transporte de elétrons pode prosseguir, porém a síntese 
de ATP para. A energia produzida pelo transporte de elétrons é liberada em 
forma de calor, ao invés de sintetizar ATP. Um exemplo é a aspirina e outros 
salicilatos que desacoplam a fosforilação oxidativa. Superdosagem dessas 
substâncias dão como resultado um aumento da temperatura corporal.
3. Inibidores
Existem drogas capazes de agir de modo específico sobre cada um dos com-
plexos da cadeia de transporte de elétrons, impedindo o prosseguimento da 
transferência de elétrons. São os inibidores. O resultado disso é a paralisação 
do transporte de elétrons e das vias metabólicas que dependem da cadeia 
para a reoxidação de coenzimas. 
Assim, um transportador reduzido, incapaz de passar adiante seus elé-
trons, é também incapaz de receber elétrons do transportador antecedente. 
Dessa forma os componentes da cadeia localizados antes do ponto de atua-
ção da droga estarão reduzidos, e a cadeia torna-se inoperante. Sem o trans-
porte de elétrons não se forma o gradiente de prótons e, consequentemente, 
não há síntese de ATP. Os inibidores são divididos em:
1. Inibidores característicos da cadeia respiratória.
2. Inibidores da fosforilação oxidativa.
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Inibidores que paralisam a respiração pelo bloqueio da cadeia respira-
tória atuam em três locais:
1. Impedindo a oxidação de substratos que se comunicam diretamente com 
a cadeia respiratória, via uma desidrogenase dependente de NAD, por blo-
quear a transferência de elétrons da Flavoproteína NADH redutase para a 
CoQ. Ex: Barbituratos, e Rotenona.
2. Inibindo a cadeia respiratória entre os citocromos b, CoQ e o citocromo c1. 
Ex.: Antimicina A (antibiótico).
3. Inibindo a transferência de elétrons do citocromo aa3 para o oxigênio (podem 
paralisar totalmente a respiração). São inibidores muito potentes, como, por 
exemplo: Azida (N3
-), Monóxido de carbono (CO) e cianeto (CN-).
Quadro
INIBIDORES DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E O COMPLEXO EM QUE ATUAM
Inibidores Complexo
Barbituratos (hipnóticos) I
Rotenona (inseticida)
Malonato (análogo do succinato, inibidor competitivo da 
succinato desidrogenase)
II
Antimicina A III
Cianeto, monóxido de carbono, ácido sulfúrico, azida sódica IV
3.1. Fosforilação no Nível do Substrato
É a síntese de ATP obtida diretamente em reações que fazem parte da glicó-
lise e do ciclo de Krebs e que utilizam como substratos compostos ricos em 
energia: 1,3 – Bisfosfoglicerato; Fosfoenolpiruvato; Succinil – CoA. A fosforila-
ção no nível do substrato não é afetada por desacopladores. A produção de 
ATP pela fosforilação no nível do substrato responde por uma pequena fração 
do total produzido em condições aeróbias e, por ser independente do trans-
porte de elétrons, não é afetada por desacoplado.
4. Cadeias de Transporte de Elétrons Bacteriano
Nas bactérias, encontram-se cadeias de transporte de elétrons bem mais di-
versificadas. Nelas, além das coenzimas reduzidas, podem ser fornecedores 
de elétrons: NH4
+, NO2
-, H2S, H2, S e Fe. O aceptor final também pode variar, e 
além do O2, podem ter esta função: NO3
-, NO2
-, SO4
2-, CO3
2 e substâncias or-
gânicas, como o fumarato. Quando o aceptor final é diferente do O2, a cadeia 
é dita anaeróbia e caracteriza a respiração anaeróbia.
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Bioquímica 141
5. Circuitos de Transporte ou Lançadeiras
A membrana interna da mitocôndria é impermeável a NAD+ e NADH e, portanto, 
a oxidação do NADH citosólico não pode ser feita diretamente pela cadeia de 
transporte de elétrons. Porém, as coenzimas reduzidas no citosol podem ser in-
diretamente oxidadas pela cadeia de transporte de elétrons; graças a sistemas 
designados circuitos ou lançadeiras. Nelas, os elétrons do NADH são transferi-
dos para um composto citosólico, que, reduzido, pode atravessar a membrana 
interna da mitocôndria. 
Alternativamente, os elétrons são transferidos para um composto que, 
pode transferir elétrons para um componente da membrana interna. Por qual-
quer dos dois processos, o composto que transporta os elétrons é reoxidado; 
ao doá-lo, retorna ao citossol e pode participar de um novo ciclo. Há dois tipos 
de lançadeiras: Glicerol – Fosfato e Malato – Aspartato
5.1. Lançadeira glicerol-fosfato
É um sistema transportador que foi muito estudado no músculo do vôo de 
insetos. Nesse mecanismo é usada uma enzima dependente de FAD presente 
na face externa da membrana mitocondrial interna que oxida o glicerol fosfato. 
O glicerol fosfato é produzido pela redução de diidroxiacetona fosfato; no 
curso da reação o NADH é oxidado a NAD+. 
Nessa reação, o agente oxidante (que também é reduzido) é o FAD, e 
o produto é o FADH2, que passaentão os elétrons pela cadeia transportadora 
de elétrons, levando à produção de 1,5 mol de ATP para cada mol de NADH 
citosólico. Esse mecanismo também foi observado no músculo e no cérebro 
de mamíferos.
5.2. Lançadeira Malato-Aspartato
Nas células hepáticas, cardíacas e renais de mamíferos o NADH citossólico 
reduz oxaloacetato, em uma reação catalisada pela malato desidrogenase ci-
tossólica. O malato formado entra na mitocôndria, onde é oxidado pela malato 
desidrogenase mitocondrial, que também utiliza, NAD+ como coenzima. Este 
processo produz NADH mitocondrial a partir de NADH citossólico, apesar da 
impermeabilidade da membrana interna da mitocôndria ao NADH. 
O oxaloacetato formado na mitocôndria não atravesssa a membrana 
interna, mas pode receber um grupo amino do glutamato formando aspartato, 
que sai da mitocôndria e no citossol, refenera o oxaloacetato. A passagem de 
malato e aspartato através da membrana interna da mitocôndria é efetuada 
por proteínas presentes nesta membrana. Resumindo pode-se dizer que esta 
lançadeira é usada para transportar equivalentes redutores do NADH citos-
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sólico para a matriz mitocondrial no rim, fígado e coração dos mamíferos. O 
malato pode transpor a membrana mitocondrial, mas o oxaloacetato não.
Atividades de avaliação
1. Citar três inibidores da cadeia de transporte de elétrons, indicando os trans-
portadores sobe os quais atuam.
2. Verificar se é possível a oxidação de malato e de succinato em presença 
de rotenona.
3. Descrever a hipótese do acoplamento quimiosmótico para a fosforila-
ção oxidativa.
4. Indicar o número de ATP sintetizados para cada NADH e FADH2 oxidados.
5. Definir desacoplador e citar um exemplo.
6. Definir inibidor de fosforilação oxidativa e citar um exemplo.
7. Definir controle respiratório.
8. Definir fosforilação ao nível do substrato e citar as reações onde ocorre esta 
fosforilação.
9. A membrana interna da mitocôndria é impermeável a ATP e NADH. Mos-
trar como:
a) O NADH produzido na via glicolítica pode ser oxidado na cadeia respira-
tória (lançadeiras do malato e do glicerol-fosfato).
b) O ATP produzido na mitocôndria pode ser utilizado no citosol.
Texto complementar
Tecido adiposo marrom: um caso de ineficiência útil
Quando o transporte de elétrons gera um gradiente de prótons, parte da energia pro-
duzida assume a forma de calor. Há duas situações nas quais a dissipação da energia 
como calor é útil para o organismo: a termogênese sem tremores induzida pelo frio 
(produção de calor) e a termogênese induzida pela dieta. A termogênese sem tre-
mores, induzida pelo frio, permite que os animais sobrevivam em baixas temperatu-
ras após terem se adaptado a essas condições, e a termogênese induzida pela dieta 
evita o desenvolvimento da obesidade apesar da alimentação excessiva prolongada. 
(A energia é dissipada como calor na medida em que as moléculas de alimento são 
metabolizadas em vez de serem armazenadas como gordura.) Esses dois processos 
podem ser bioquimicamente iguais, ocorrendo, principalmente, se não exclusivamen-
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Bioquímica 143
te, no tecido adiposo marrom (TAM), que é rico em mitocôndrias (O tecido adiposo 
marrom obtém sua cor por causa do grande número de mitocôndrias presentes nele, 
em vez das gorduras brancas usuais.) A chave para esse uso “ineficiente” de energia 
no tecido adiposo marrom parece ser uma proteína mitocondrial chamada termoge-
nina, também conhecida como “proteína desacopladora”. Quando tal proteína ligada 
à membrana é ativada na termogênese, ela funciona como um canal de prótons pela 
membrana mitocondrial interna. Como todos os outros desacopladores, ela “abre um 
buraco” na membrana mitocondrial e diminui o efeito do gradiente de prótons. Os 
prótons fluem de volta para a matriz por meio da termogenina, desviando-se do com-
plexo ATP sintase. Poucas pesquisas sobre a bioquímica ou a fisiologia do tecido adipo-
so marrom foram realizadas em humanos. Recentemente os pesquisadores dedicaram 
grandes esforços para identificar o gene que codifica a proteína desacopladora envol-
vida na obesidade. Alguns pesquisadores também propuseram uma ligação entre a 
síndrome de morte súbita do lactente e o metabolismo do tecido adiposo marrom. 
Acreditam que uma ausência de TAM, ou mesmo uma mudança para tecido adiposo 
normal muito precocemente, poderia levar ao resfriamento da temperatura corporal 
de um modo capaz de afetar o sistema nervoso central.
Referências 
CAMPBELL, M. K.; FARREL, S. O. Bioquímica. Vol 3. São Paulo: Thomson 
Learning - 2008. No Capítulo 20, do vol. 3, o assunto Fosforilação Oxidativa e 
Inibidores e Desacopladores da Cadeia de Transporte de Elétrons são abor-
dados de forma muito didática.
CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica Ilustrada. 4ª 
Ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. Na Unidade II do livro, no Capítulo 6, são 
apresentados tópicos relativos ao assunto abordado. O livro é ricamente ilus-
trado tornando o assunto de fácil compreensão.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica Básica. 2ª ed. 1999. Rio de 
Janeiro: Editora Guanabara Koogan S. A. O Capítulo 11 da Parte 3 desse livro 
explana de forma bastante compreensiva o assunto Cadeia de Transporte de 
Elétrons e Fosforilação Oxidativa.
SMITH, C.; MARKS, A. D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica Médica Básica de 
Marks – Uma abordagem clínica. 2ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. O Ca-
pítulo 21 do livro aborda o assunto com muito detalhamento.
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Capítulo
Metabolismo de carboidratos
glicólise e formação 
 de Acetil-CoA
10
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Bioquímica 147
Objetivos
 • Entender o metabolismo dos carboidratos
 • Fixar as etapas reacionais da glicose ao piruvato
 • Compreender o processo de oxidação do piruvato até Acetil-CoA
 • Analisar a produção de energia em cada etapa reacional
 • Entender o metabolismo das fermentações
Introdução
O uso da glicose como fonte energética pode ser considerada universal, pois 
dos microorganismos ao homem quase todas as células são potencialmente 
capazes de atender suas demandas energéticas apenas a partir deste açú-
car. A glicose é o principal açúcar da dieta e o carboidrato que circula no san-
gue para garantir que todas as células tenham um fornecimento de substrato 
energético contínuo. 
A glicose é armazenada nas células como glicogênio, o qual pode for-
necer uma fonte interna de substrato energético para a glicólise em situações 
de emergência. Assim sendo pode-se dizer que a glicose é prontamente dis-
ponível a partir da dieta, de reservas internas de glicogênio e do sangue. Ela é 
imprescindível para algumas células e tecidos, como hemácias e tecido ner-
voso, por constituir o único substrato que estes tecidos são capazes de oxidar 
para obter energia. O cérebro utiliza glicose quase exclusivamente como um 
substrato energético.
O primeiro estágio do metabolismo da glicose é chamado glicólise. A 
glicólise é um processo anaeróbio que, sozinho, produz apenas duas molécu-
las de ATP. A oxidação aeróbia completa da glicose em dióxido de carbono e 
água (envolvendo a glicólise, o ciclo do ácido cítrico e a fosforilação oxidativa) 
produz energia equivalente a 32 moléculas de ATP. 
Durante atividades físicas vigorosas, o corpo metaboliza aerobiamente 
os carboidratos, as gorduras e as proteínas para gerar combustível; entretan-
to, mais carboidratos são utilizados conforme a intensidade da atividade física 
aumenta. Além de servir como uma fonte anaeróbica e aeróbica de ATP, a 
glicólise é uma rota anabólica que fornece precursores para a biossíntese. 
Por exemplo, no fígado e no tecido adiposo, essa rota produz piruvato como 
um precursor para abiossíntese de ácidos graxos. A glicólise também forne-
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ce precursores para a síntese de compostos, como aminoácidos e ribose-5-
-fosfato, o precursor de nucleotídeos.
Em corridas de 400 metros, em que ocorrem explosões repentinas de 
gasto de energia, o corpo utiliza os carboidratos mais rapidamente do que 
pode processá-los de modo aeróbio. A glicose será metabolizada por meio da 
glicólise, com o piruvato sendo o produto final. O piruvato será convertido em 
ácido láctico, que, consequentemente, será exportado dos músculos para o 
fígado. Assim, os dois ATP da glicólise anaeróbia serão uma fonte de energia 
adicional nessas condições. Sob condições aeróbias, o principal objetivo da 
glicólise é alimentar o piruvato no ciclo do ácido cítrico, em que as etapas 
metabólicas posteriores gerarão um aumento considerável na síntese de ATP.
Portanto, todas as células oxidam glicose a piruvato para obter ATP; o 
piruvato pode ser oxidado a CO2, aumentando muito a produção de ATP. Nas 
células anaeróbias, a degradação da glicose para no piruvato.
Nas células aeróbias, o piruvato é subsequentemente oxidado, com 
grande ganho de ATP.
1. Esquema da oxidação completa da glicose
Na glicólise, no citosol, a glicose é convertida em frutose-1,6-bisfosfato, que 
gera duas moléculas de piruvato. Quando o piruvato é formado, ele pode ter 
vários destinos. No metabolismo aeróbio, o piruvato perde dióxido de car-
bono, e os dois átomos de carbono restantes ficam ligados à coenzima A 
como um grupo acetila para formar a acetil-CoA, que, então, entra no ciclo 
do ácido cítrico.
No metabolismo anaeróbio existem dois destinos para o piruvato. Em 
organismos capazes de fermentação alcoólica, o piruvato perde dióxido de 
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Bioquímica 149
carbono, dessa vez produzindo acetaldeído, que será então reduzido a etanol. 
O destino mais comum para o piruvato no metabolismo anaeróbio é a sua re-
dução a lactato, chamada glicólise anaeróbia para distinguir da conversão de 
glicose a piruvato que é conhecida simplesmente como glicólise. O metabolis-
mo anaeróbio é a única fonte de energia nas hemácias dos mamíferos, assim 
como em diversas espécies de bactérias, como o Lactobacillus no soro do 
leite e o Clostridium botulinum em alimentos enlatados estragados. Em todas 
essas reações a conversão de glicose ao produto é uma reação de oxidação, 
exigindo reações de redução em que NAD+ é convertido em NADH.
Glicólise: Oxidação de Glicose a Piruvato
Na glicólise ocorre, portanto, duas fosforilações por ATP e duas fosfori-
lações por fosfato inorgânico. Os quatro grupos fosfato são transferidos para 
ADP, formando quatro ATP.
A glicólise pode ser dividida em quatro etapas. Estas quatro etapas são 
compostas por dez reações sequenciais que compõem a glicólise.
Etapa I: Ocorre uma dupla fosforilação da hexose, à custa de 2 ATP, originan-
do uma hexose com 2 grupos fosfato. Na primeira reação da glicólise, os or-
ganismos efetuam a fosforilação da glicose através de uma reação que utiliza 
ATP como doador de grupo fosfato. A reação é essencialmente irreversível e 
catalisada por quinases. Quinases são enzimas que transferem um grupo fos-
fato de um composto de alta energia (em geral ATP) para um composto acep-
tor. Na maioria dos organismos e tecidos, a enzima hexoquinase é quem atua 
catalisando a fosforilação da glicose. No fígado, quem atua é a glicoquinase. 
Em seguida, ocorre a isomerização da glicose 6-fosfato a frutose 6-fosfato, por 
ação da isomerase, a fosfoglicoisomerase, e nova fosforilação, utilizando ATP 
catalisada pela fosfofrutoquinase. Forma-se então uma hexose com 2 grupos 
fosfato: a 1,6-bisfosfato.
Etapa II: Ocorre a clivagem da frutose 1,6 – bisfosfato, produzindo duas trio-
ses fosforiladas: diidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato. Essa reação 
é catalisada por aldolase. As duas trioses fosforiladas são isômeras e devem 
ser interconvertidas por ação de uma isomerase específica a triose fosfato 
isomerase. A conversão de diidroxiacetona fosfato em gliceraldeído 3-fosfato 
possibilita que todos os carbonos da glicose sejam oxidados a piruvato, ape-
sar de apenas o gliceraldeído 3-fosfato ser substrato da próxima enzima e 
poder, portanto, prosseguir pela via glicolítica. 
Etapa III: Nesta etapa ocorre oxidação e nova fosforilação, desta vez por fos-
fato inorgânico (Pi), das trioses fosfato, formando duas moléculas de um inter-
mediário com 2 grupos fosfato. As duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato 
obtidas por fosforilação à custa de 2 ATP são novamente fosforiladas, agora 
por fosfato inorgânico, formando duas moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato; as-
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sim, o substrato, um aldeído, é oxidado a um ácido. Esta etapa é cumprida por 
uma reação de óxido-redução complexa, catalisada pela gliceraldeído 3-fos-
fato desidrogenase.
Etapa IV: Compreende dois eventos de formação de ATP. Ocorre transfe-
rência dos grupos fosfato deste intermediário para ADP, formando 4 ATP e 
2 moléculas de piruvato. A glicólise tem, portanto, um rendimento de 2 ATP: 
para cada molécula de glicose são produzidos 4 ATP (2 por triose), dos quais 
devem ser descontados os 2 ATP consumidos na Etapa I.
Fonte: http://www.fortunecity.com
2. Glicólise anaeróbia: fermentações
O NADH produzido na glicólise pode ser oxidado anaerobiamente: o piruvato 
é convertido a lactado ou etanol
Equação geral da glicólise (eq. 1) é:
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Bioquímica 151
A redução de NAD+ está associada à oxidação da glicose e à produção 
de ATP. Como o NAD+ existe nas células em concentrações limitantes, muito 
inferiores às dos substratos, a manutenção do funcionamento da glicólise de-
pende da reoxidação do NADH. Os organismos regeneram o NAD+ através de 
dois processos diferentes, segundo a disponibilidade de oxigênio. Quando em 
situação de aerobiose, utilizam o oxigênio para oxidar o NADH enquanto no 
caso de haver anaerobiose, o próprio piruvato produzido pela glicólise serve 
como aceptor dos elétrons do NADH, sendo reduzido a lactato (equação 2):
 Piruvato Lactato 
Algumas espécies de bactérias, as hemácias, fibras musculares de 
contração rápida (fibras brancas) e fibras musculares em geral, quando sub-
metidas a esforço intenso, utilizam esse processo. Nestas condições, o oxigê-
nio trazido pela circulação torna-se insuficiente para promover a oxidação da 
grande quantidade de NADH resultante do trabalho muscular e a fibra mus-
cular fica submetida a uma anaerobiose relativa. A oxidação do NADH pelo 
piruvato gera, então, o lactato caracteristicamente produzido por músculos 
em anaerobiose, permitindo que, pela regeneração do NAD+, a glicólise possa 
prosseguir, formando ATP.
Glicose Lactato
A equação acima é a soma da equação de conversão de glicose a 
piruvato (equação 1) com a de conversão de piruvato a lactato (equação 2) e 
chama-se equação geral da conversão de glicose a lactato. 
Em leveduras e algumas bactérias, a regeneração do NAD+ é feita por 
outro processo: o piruvato é descarboxilado, originando acetaldeído, que, ser-
vindo como aceptor de elétrons do NADH, reduz-se a etanol:
Acidose Lática
A deficiência da enzima 
piruvato desidrogenase 
evita a oxidação do piruvato, 
levando a seu acúmulo no 
citoplasma. Isto aumenta 
a conversão de piruvato 
em lactato e produz um 
aumento do lactato e piruvato 
sanguíneos. Os prótons 
que acompanham esses 
ânions são neutralizados pelo 
bicarbonato sérico, criando 
uma acidose metabólica 
com uma elevada diferença 
de ânions. A acidose lática 
é uma das várias acidoses 
metabólicas causadas pelo 
acúmulo de ácidos orgânicos 
no sangue.
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As fermentações diferem nas reações que regeneram o NAD+, depen-
dendo das enzimas utilizadas no processo e no produto final da reação ou 
seja, o piruvato pode ser convertido a lactato, etanol, butirato, propionato, etc. 
Então, pode-se afirmar que existe fermentação lática, fermentação alcoólica, 
fermentação propiônica etc.
3. Conversão de Piruvato a Acetil-CoA
Em aerobiose, a conversão do piruvato em acetil-CoA é o primeiro passo 
para sua oxidação total. Nas células eucarióticas, o piruvato do citosol entra 
na mitocôndria, através de uma translocase específica, e é transformado em 
acetil-CoA, conectando, portanto, a glicólise e o Ciclo de Krebs. 
Assim sendo, o piruvato deixa de ser o aceptor dos elétrons do NADH 
produzido pela glicólise e esta coenzima não será regenerada no citosol; será 
oxidada pelo oxigênio, aceptor final de elétrons no metabolismo aeróbio. O 
piruvato é convertido a acetil-CoA, através de uma descarboxilação oxidativa, 
de acordo com a equação:
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CICLO DE KREBS
Fonte: http://www.tudomaisumpouco.com/aula6respiração
3.1. Via das pentoses fosfato (ou rota da hexose monofosfato)
A rota da hexose monofosfato consiste em duas reações oxidativas irrever-
síveis, seguidas de uma série de conversões reversíveis açúcar-fosfato. Ne-
nhum ATP é consumido ou produzido diretamente no ciclo o carbono 1 da 
glicose 6-fosfato é liberado como CO2, e dois NADH são produzidos para 
cada glicose 6-fosfato, que entra na parte oxidativa da rota. 
Esta via ocorre no citosol da célula, e fornece uma importante porção do 
NADH da célula, que funciona como um redutor bioquímico. É particularmen-
te importante no fígado e glândulas mamárias, que são ativos na biossíntese 
de ácidos graxos, e no córtex adrenal, o qual é ativo na síntese de esteroides 
dependente de NADH. Esta via também produz ribose-fosfato, necessária 
para a biossíntese de nucleotídeos e dá condições para o uso de açúcares de 
cinco carbonos.
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VIA DAS PENTOSES FOSFATO
Fonte: http://www.bioq.unb.br/htm/textos_explic/via_pentoses.htm
4. Metabolismo de carboidratos Monossacarídeos
Os carboidratos são entregues às células principalmente na forma de glicose, 
juntamente com quantidades menores de outros monossacarídeos. A frutose 
e a galactose são convertidas em glicose no fígado. A maior parte da glicose 
é oxidada pelo ciclo do ácido cítrico para atingir as necessidades de energia 
imediatas de todos os tecidos. 
Um pouco de glicose é convertida em: ribose, frutose (para espermato-
zoides), desoxirribose, glicosamina e galactosamina, e esqueletos de carbono 
para a produção de aminoácidos não essenciais. Carboidrato em excesso 
é convertido em glicogênio ou ácidos graxos, que são depois armazenados 
como triglicerídeos no tecido adiposo.
 • Galactose: É convertida no fígado em UDFG (uridina difosfato glicose) que 
pode ser incorporada no glicogênio ou convertida em glicose-1-PO4 e me-
tabolizada pelas vias da glicose.
 • Frutose: Sua entrada na célula não é insulino-dependente. Pode ser con-
vertida em glicose; aumenta a glicose ou triglicerídeos no sangue em indiví-
duos suscetíveis com diabetes não insulino-dependentes.
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Bioquímica 155
A frutose e a galactose não são dependentes da insulina para entrar na célula.
4.1. Glicogênio, amido, sacarose e lactose
 • Glicogênio: É sintetizado principalmente pelo fígado e músculos quan-
do a oferta de glicose supera as necessidades energéticas imediatas 
destes órgãos.
 • Glicogênio Hepático: Produz glicose (por degradação), que é exportada 
para manter a glicemia (concentração de glicose sanguínea) nos períodos 
entre as refeições e no jejum noturno.
 • Glicogênio Muscular: Provê energia apenas para a fibra muscular em con-
tração intensa, quando a demanda energética ultrapassa o aporte de O2.
A degradação do glicogênio produz 1-fosfato. A glicose 1-fosfato é con-
vertida pela fosfoglixomutase. A glicose 6-fosfato que pode ser degradada pela 
glicólise, formando lactato, no músculo. No fígado, a glicose 6-fosfato é prefe-
rencialmente hidrolisada por ação da glicose6-fosfatase, produzindo glicose, 
que é liberada na circulação. A síntese de glicogênio utiliza como precursor 
uma forma ativada de glicose e gasta 2 ATP por glicose incorporada.
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LIBERATO, M. C. T. C.; OLIVEIRA, M. S. C.
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Quadro
DOENÇAS HEREDITÁRIAS DO METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
Tipo Enzima deficiente Consequências
I von Gierke Glicose 6-fosfatase
Acúmulo de glicogênio hepático e aumento do 
fígado; inabilidade de corrigir a glicemia no jejum.
II Pompe Α-1,4 Glicosidase1 Acúmulo generalizado de glicogênio, insuficiência 
cardiorrespiratória e morte precoce.
III Cori Enzima desramificadora
Glicogênio com ramificações curtas, resultantes 
da ação do glicogênio fosforilase.
IV Andersen Enzima ramificadora
Glicogênio com cadeias muito longas não 
ramificadas; morte precoce. 
V McArdle Glicogênio fosforilase muscular Incapacidade de realizar exercícios intensos.
VI Hers Glicogênio fosforilase hepática Semelhantes às do tipo I, mas menos intensas.
VII - Fosfofrutoquinase muscular Semelhantes à do tipo V.
VIII Tarui Fosforilase quinase hepática Semelhantes às do tipo I, mas menos intensas.
IX - Glicogênio sintase hepática Diminuição do glicogênio hepático.
1 Enzima lisossômicas que hidrolisa os segmentos lineares do glicogênio; em indivídu-
os normais, constitui uma via secundária do metabolismo do glicogênio.
Atividades de avaliação
1. Quantas moléculas de piruvato se formam a partir de uma molécula 
de glicose?
2. Que hexose dá origem a trioses?
3. Indicar as reações de óxido-redução.
4. Indicar os compostos ricos em energia.
5. Identificar as reações catalisadas pelos seguintes tipos de enzimas:
a) Quinase.
b) Isomerase.
c) Aldolase.
d) Desidrogenase.
6. Considerando o nº de moléculas de ATP consumidas e formadas, estabele-
cer o saldo final de ATP na degradação de uma molécula de glicose pela 
via glicolítica.
7. Citar os compostos que devem ser fornecidos à via glicolítica para:
a)iniciá-la (haver formação de lactato).
b)mantê-la em funcionamento.
8. Indicar a função da via glicolítica.
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Bioquímica 157
9. Esquematizar as reações de fermentação alcoólica que possibilitam a ob-
tenção de NAD+ na forma oxidada. 
10. Citar as vitaminas necessárias para as seguintes conversões:
a) Glicose → Lactato
b) Lactato → Glicose
11. Escrever a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar: 
a) – As 5 coenzimas necessárias; b) – As vitaminas envolvidas; c) – A lo-
calização celular.
Texto complementar
As cáries dentárias estão entre as doenças mais frequentes nos Estados Unidos e, pos-
sivelmente, no mundo, embora tratamentos modernos, como aplicações de flúor e 
uso do fio dental, tenham reduzido a sua incidência entre os jovens. 
Os fatores que contribuem para a cárie dentária são uma combinação de uma dieta 
com alto teor de açúcar refinado, o desenvolvimento da placa dentária e o metabo-
lismo anaeróbico. A dieta com alto teor de açúcar permite o pronto crescimento de 
bactérias na boca, e a sacarose talvez seja o açúcar mais facilmente usado por elas. 
Por outro lado, as bactérias podem fazer a sua “cola” de polissacarídeos a partir desse 
açúcar não-redutor. As bactérias desenvolvem-se ampliando suas colônias pegajosas, 
formando placas na superfície dos dentes. 
As bactérias que crescem debaixo da superfície da placa fazem metabolismo ana-
eróbico, já que o oxigênio não se difunde pela superfície encerada da placa dental. 
Os dois produtos predominantes, o lactato e o piruvato, são ácidos orgânicos rela-
tivamente fortes,