Introdução ao Metabolismo

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Uma célula viva é um sistema isotérmico 
de macromoléculas que se autocontém, 
automonta, autoajusta e autoperpetua, e 
que extrai energia livre do seu meio 
ambiente. 
 
 
As células e os organismos vivos 
dependem de um suprimento de energia 
para manter suas funções vitais. Por isso, 
desenvolveram mecanismos para capturar 
energia do sol ou extraí-la de alimento 
oxidáveis. 
 
Metabolismo 
 
 Conjunto altamente organizado e 
complexo de reações catalisadas e 
reguladas por enzimas. Estas reações se 
organizam em sequências enzimáticas → 
vias metabólicas 
 
 
 Sequência de reações enzimáticas 
específicas em que o produto de uma 
reação é o substrato da reação seguinte 
 
A B C 
 
A: Substrato 
B: Produto/substrato 
C: Produto 
 
Funções do metabolismo 
 
1. Obter energia química: 
degradação de nutrientes ricos em 
energia obtidos do meio ambiente. 
2. Converter as moléculas dos 
nutrientes em moléculas com 
características próprias de cada 
 
 
célula, inclusive os precursores das 
macromoléculas. 
3. Formas macromoléculas, tais como 
proteínas, ácidos nucleicos e 
polissacarídeos a partir de 
precursores monoméricos. 
4. Sintetizar e degradar biomoléculas 
necessárias a funções celulares 
especializadas, tais como lipídios de 
membrana, mensageiros 
intracelulares e pigmentos. 
 
Bioenergética 
 
As reações de transformação de energia das 
células obedecem às leis da termodinâmica: 
- Primeira lei: Princípio da conservação de 
energia → a energia pode mudar de forma ou 
ser transportada de uma região para outra, 
mas não pode ser criada ou destruída. 
 
- Segunda lei: O universo sempre tende a 
desordem cada vez maior → os organismos 
mantem seus altos níveis de organização às 
custas do aumento de desordem do ambiente 
(ex: ingestão de polissacarídeos e liberação de 
CO2 e H2O) 
 
Os organismos trocam energia e matéria com o 
meio ambiente: 
- Um objeto no alto de um plano inclinado 
apresenta uma certa quantidade de energia 
potencial devido à sua altura. Quando esse 
objeto desliza para baixo a sua energia 
potencial de posição pode ser acoplada para 
realizar uma certa quantidade de trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Enzima 1 Enzima 2 
As moléculas apresentam uma certa 
quantidade de energia potencial química, 
parte desta energia pode ser utilizada para 
realizar trabalho. 
 
 
 
 Energia livre (G) 
↑ energia livre = ↑ G 
↓ estável 
↑ capacidade de gerar trabalho 
 
 
 
↓ energia livre = ↓ G 
↑ estável 
↓ capacidade de gerar trabalho 
 
Energia livre 
 
ΔG = variação de energia livre (energia 
livre para realizar trabalho), aproxima-se 
de zero à medida que a reação se aproxima 
do equilíbrio e prediz se a reação é 
favorável. 
 
- Variação da energia livre: quantidade 
máxima que pode ser utilizada na 
conversão de reagentes (A) em produtos 
(B) 
 
A → B 
 
ΔG = GB - GA 
Onde: GA é a energia livre dos reagentes 
e GB a energia livre dos produtos 
 
Essa variação é um critério importante 
para avaliar se a reação ocorre 
espontaneamente ou não: 
 
ΔG < 0 = espontânea (exergônica) 
 
 
 
 
 
 
 
ΔG > 0 = não espontânea (endergônica) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ΔG = 0 → equilíbrio 
 
Acoplamento de reações 
 
É comum encontrar reações que 
ocorrem com absorção de energia livre, 
portanto endergônicas e que, pela sua 
natureza, são processos não espontâneos. 
Com isso, precisam se acoplar a reações 
exergônicas que fornecem energia para 
permitir sua ocorrência em velocidade e 
quantidade apreciáveis à manutenção da 
vida 
 
A → B ΔG’10 
B → C ΔG’20 
A → C ΔG’10 + ΔG’20 
 
Se o valor for < 0, a reação global é 
exergônica. Se for > 0, a reação global é 
endergônica 
 
Classificação das vias metabólicas 
 
Catabolismo: degradação de moléculas 
orgânicas 
• Nutrientes energéticos → 
produtos finais sem energia 
• Reação exergônica 
• Oxidativo 
• Libera energia 
• Convergentes (mais substratos = 
menos produtos) 
• Captura energia química obtida de 
moléculas ricas em energia 
formando ATP 
 
 
 
Permite que moléculas da dieta ou 
armazenadas nas células sejam 
convertidas em blocos constituintes 
 
Anabolismo: síntese de moléculas 
orgânicas (biossíntese) 
• Moléculas precursoras → 
macromoléculas celulares 
• Reação endergônica 
• Redutor 
• Consome energia 
• Divergentes (menos substratos = 
mais produtos) 
• Reúnem moléculas pequenas, como 
aminoácidos para formar 
moléculas complexas, como as 
proteínas 
 
 
 
Precisam de energia gerada pelas 
reações catabólicas (fornecido pelo ATP) 
 
 OU SEJA 
 
“ O catabolismo libera a energia que 
será utilizada no anabolismo” através da 
transferência de energia na forma de pares 
de elétrons do átomo de hidrogênio na 
forma de compostos fosfatados 
 
Reações de óxido-redução 
 
Os organismos extraem a energia dos 
nutrientes por meio de reações de óxido-
redução: 
• Oxidação: molécula perde 
elétrons e hidrogênio 
• Redução: molécula ganha 
elétrons e hidrogênio 
 
Durante as reações catabólicas, os 
nutrientes (carboidratos, lipídios, 
proteínas) são oxidados (perdem elétrons) 
e, os elétrons são transferidos para 
coenzimas como NAD+ e FAD que e tornam 
reduzidas (ganham elétrons) 
 
Transportadores de elétrons 
 
• NAD 
 
NAD+ + 2e + 2H+ → NADH+H+ (reduzida) 
 
• FAD 
 
FAD + 2e + 2H+ → FADH2 (reduzida) 
 
• NADP 
 
NADP + 2e + 2H+ → NADPH2 (reduzida) 
 
 
 
 
 
 
FADH2 e NADH+H+ transferem os elétrons 
para complexos transportadores de 
elétrons localizados na membrana interna 
da mitocôndria → a energia liberada 
durante essa transferência de elétrons é 
utilizada para produzir ATP para a célula 
 
Adenosina Trifosfato (ATP) 
 
• Síntese de ATP a partir de ADP + 
fosfato requer energia do 
catabolismo (exergônico) 
• Hidrólise do ATP a ADP + fosfato 
produz energia para o trabalho 
celular (endergônico) 
 
 
 
 
 
 
Todos atuam da 
mesma forma