MATERIAL METABOLISMO

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Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
Módulo de Metabolismo 
 
Tutoria 1 
Objetivos: 
1. Elucidar a morfofisiologia do sistema digestório. 
GUYTON- O trato alimentar abastece o corpo com suprimento contínuo de 
água, eletrólitos, vitaminas e nutrientes. Isso requer (1) movimentação do 
alimento pelo trato alimentar; (2) secreção de soluções digestivas e 
digestão dos alimentos; (3) absorção de água, diversos eletrólitos, 
vitaminas e produtos da digestão; (4) circulação de sangue pelos órgãos 
gastrointestinais para transporte das substâncias absorvidas; (5) controle 
de todas essas funções pelos sistemas nervoso e hormonal locais. Cada 
parte está adaptada às suas funções específicas: algumas para a simples 
passagem do alimento, como o esôfago; outras para o armazenamento 
temporário do alimento, como o estômago; e outras para digestão e 
absorção, como o intestino delgado. 
O músculo liso do trato gastrointestinal é excitado por atividade elétrica 
intrínseca, contínua e lenta, nas membranas das fibras musculares. Essa 
atividade consiste em dois tipos básicos de ondas elétricas: (1) ondas lentas; 
e (2) potenciais em espícula. Além disso, a voltagem do potencial de 
repouso da membrana do músculo liso gastrointestinal pode ser feita para 
variar em diferentes níveis, o que também pode ter efeitos importantes no 
controle da atividade motora do trato gastrointestinal. 
Ondas Lentas. A maioria das contrações gastrointestinais ocorre 
ritmicamente, e o ritmo é determinado, em grande parte, pela frequência 
das chamadas “ondas lentas” do potencial da membrana do músculo liso. 
Não se conhece, exatamente, a causa das ondas lentas, mas elas parecem 
ser ocasionadas por interações complexas entre as células do músculo liso 
e células especializadas, denominadas células intersticiais de Cajal, que 
supostamente atuam como marca-passos elétricos das células do músculo 
liso. Essas células intersticiais formam rede entre si e interpõem-se nas 
camadas do músculo liso com contatos do tipo sináptico com as células do 
músculo liso. Os potenciais de membrana das células intersticiais de Cajal 
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passam por mudanças cíclicas, devido a canais iônicos específicos que, 
periodicamente, abrem-se, permitindo correntes de influxo (marca-passo) 
e que, assim, podem gerar atividade de onda lenta. As ondas lentas 
geralmente não causam, por si sós, contração muscular, na maior parte do 
trato gastrointestinal, exceto talvez no estômago. Mas basicamente 
estimulam o disparo intermitente de potenciais em espícula e estes, de 
fato, provocam a contração muscular. 
Potenciais em Espícula. Os potenciais em espícula são verdadeiros 
potenciais de ação. Ocorrem, automaticamente, quando o potencial de 
repouso da membrana do músculo liso gastrointestinal fica mais positivo 
do que cerca de −40 milivolts (o potencial de repouso normal da membrana, 
nas fibras do músculo liso do intestino, é entre −50 e −60 milivolts). Quanto 
maior o potencial da onda lenta, maior a frequência dos potenciais em 
espícula. Os potenciais em espícula no músculo gastrointestinal têm 
duração 10 a 40 vezes maior que os potenciais de ação nas grandes fibras 
nervosas. Cada potencial de ação gastrointestinal dura até 10 a 20 
milissegundos. Outra diferença importante entre os potenciais de ação do 
músculo liso gastrointestinal e os das fibras nervosas é o modo como são 
gerados. Nas fibras nervosas, os potenciais de ação são causados quase 
inteiramente pela rápida entrada de íons sódio pelos canais de sódio, para 
o interior das fibras. Nas fibras do músculo liso gastrointestinal, os canais 
responsáveis pelos potenciais de ação são diferentes; eles permitem que 
quantidade particularmente grande de íons cálcio entre junto com 
quantidades menores de íons sódio e, portanto, são denominados canais 
para cálcio-sódio. Esses canais se abrem e fecham com mais lentidão que 
os rápidos canais para sódio das grandes fibras nervosas. A lenta cinética de 
abertura e fechamento dos canais para cálcio-sódio é responsável pela 
longa duração dos potenciais de ação. A movimentação de quantidade de 
íons cálcio para o interior da fibra muscular durante o potencial de ação 
tem papel especial na contração das fibras musculares intestinais, como 
discutiremos em breve. 
O trato gastrointestinal tem um sistema nervoso próprio, denominado 
sistema nervoso entérico, localizado inteiramente na parede intestinal, 
começando no esôfago e se estendendo até o ânus. O número de neurônios 
nesse sistema entérico é de aproximadamente 100 milhões, quase a mesma 
quantidade existente em toda a medula espinal. Esse sistema nervoso 
entérico, bastante desenvolvido, é especialmente importante no controle 
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dos movimentos e da secreção gastrointestinal. O sistema nervoso entérico 
é composto basicamente por dois plexos, o plexo externo, disposto entre 
as camadas musculares longitudinal e circular, denominado plexo 
mioentérico ou plexo de Auerbach; e (2) plexo interno, denominado plexo 
submucoso ou plexo de Meissner, localizado na submucosa. O plexo 
mioentérico controla quase todos os movimentos gastrointestinais, e o 
plexo submucoso controla basicamente a secreção gastrointestinal e o 
fluxo sanguíneo local. 
DIFERENÇAS ENTRE OS PLEXOS MIOENTÉRICO E SUBMUCOSO 
O plexo mioentérico consiste, em sua maior parte, na cadeia linear de 
muitos neurônios interconectados que se estende por todo o comprimento 
do trato gastrointestinal. Como o plexo mioentérico se estende por toda a 
parede intestinal localizada entre as camadas longitudinal e circular do 
músculo liso intestinal, ele participa, sobretudo, no controle da atividade 
muscular por todo o intestino. Quando esse plexo é estimulado, seus 
principais efeitos são (1) aumento da contração tônica ou “tônus” da 
parede intestinal; (2) aumento da intensidade das contrações rítmicas; (3) 
ligeiro aumento no ritmo da contração; (4) aumento na velocidade de 
condução das ondas excitatórias, ao longo da parede do intestino, 
causando o movimento mais rápido das ondas peristálticas intestinais. O 
plexo mioentérico não deve ser considerado inteiramente excitatório, 
porque alguns de seus neurônios são inibitórios; nestes, os terminais de 
suas fibras secretam transmissor inibitório, possivelmente o polipeptídio 
intestinal vasoativo ou algum outro peptídeo inibitório. Os sinais inibitórios 
resultantes são especialmente úteis para a inibição dos músculos de alguns 
dos esfíncteres intestinais, que impedem a movimentação do alimento 
pelos segmentos sucessivos do trato gastrointestinal, como o esfíncter 
pilórico, que controla o esvaziamento do estômago para o duodeno, e o 
esfíncter da valva ileocecal, que controla o esvaziamento do intestino 
delgado para o ceco. Em contraste com o plexo mioentérico, o plexo 
submucoso está basicamente envolvido com a função de controle na 
parede interna de cada diminuto segmento do intestino. Por exemplo, 
muitos sinais sensoriais se originam do epitélio gastrointestinal e são 
integrados no plexo submucoso, para ajudar a controlar a secreção 
intestinal local, a absorção local e a contração local do músculo submucoso, 
que causa graus variados de dobramento da mucosa gastrointestinal. 
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TIPOS DE NEUROTRANSMISSORES SECRETADOS POR NEURÔNIOS 
ENTÉRICOS 
Na tentativa de melhor entender as múltiplas funções do sistema nervoso 
entérico gastrointestinal, pesquisadores identificaram uma dúzia ou mais 
de diferentes substâncias neurotransmissoras que são liberadas pelos 
terminais nervosos de diferentes tipos de neurônios entéricos, entre eles: 
(1) acetilcolina, (2) norepinefrina; (3) trifosfato de adenosina; (4) 
serotonina; (5) dopamina; (6) colecistocinina; (7) substância P; (8) 
polipeptídeo intestinal vasoativo; (9) somatostatina; (10) leuencefalina;(11) metencefalina; e (12) bombesina. As funções específicas de muitas 
delas ainda não estão suficientemente bem entendidas para justificar uma 
discussão das características além do destaque dos seguintes pontos. A 
acetilcolina, na maioria das vezes, excita a atividade gastrointestinal. A 
norepinefrina quase sempre inibe a atividade gastrointestinal, o que 
também é verdadeiro para a epinefrina, que chega ao trato 
gastrointestinal principalmente pelo sangue, depois de ser secretada na 
circulação pela medula adrenal. As outras substâncias 
neurotransmissoras, mencionadas antes, são mistura de agentes 
excitatórios e inibitórios. 
TORTORA- O sistema Digestório é constituído por um grupo de órgãos que 
decompõem o alimento que ingerimos em moléculas menores, que pode 
ser utilizada pelas células do corpo. O sistema digestório é constituído de 
dois grupos de órgãos: o tubo gastrointestinal e os órgãos acessórios da 
digestão. O tubo gastrointestinal (GI) ou canal alimentar é um tubo 
continuo que se estende da boca até o ânus através das cavidades torácica 
e abdominopélvica. Os órgãos do tubo GI compreende a boca, a faringe, o 
esôfago, o estômago, o intestino delgado e o intestino grosso. O 
comprimento do tubo GI é variável. Mede cerca de 5 a 7 metros no 
indivíduo vivo, quando os músculos ao longo da parede dos órgãos do tubo 
GI encontra-se em um estado de tônus (contração sustentada). É mais 
longo no cadáver (cerca de 7 a 9 metros), devido à perda do tônus muscular 
depois da morte. Os órgãos acessórios da digestão incluem os dentes, a 
língua, as glândulas salivares, o fígado, a vesícula biliar e o pâncreas. 
• Dentes: ajuda na decomposição mecânica do alimento; 
• Língua: auxilia na mastigação e na deglutição; 
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• Os outros órgãos acessórios da digestão nunca entram em contato 
direto com o alimento. Esses órgãos produzem ou armazenam 
secreções que fluem para o tubo GI por meio de ductos e que 
auxiliam na decomposição química do alimento. 
O trato GI contém o alimento do momento em que é ingerido até que seja 
digerido e absorvido ou eliminado. As contrações musculares na parede do 
trato GI decompõem mecanicamente o alimento, misturando-o 
vigorosamente e empurrando-o ao longo do trato, do esôfago até o ânus. 
As contrações também ajudam a dissolver os alimentos, misturando-os com 
os líquidos secretados no trato. As enzimas secretadas pelos órgãos 
acessórios da digestão e as células que revestem o trato decompõem o 
alimento quimicamente. 
O sistema digestório, de uma forma geral, realiza seis processos básicos: 
1.Ingestão. Este processo compreende a introdução de alimentos e líquidos 
na boca (comer). 
2. Secreção. Todos os dias, as células no interior das paredes do trato GI e 
dos órgãos acessórios da digestão secretam um total de aproximadamente 
7 litros de água, ácido, tampões e enzimas no lume (espaço interior) do 
trato. 
3. Mistura e propulsão. A contração e o relaxamento alternados do 
músculo liso nas paredes do trato GI misturam o alimento e as secreções, 
empurrando-os em direção ao ânus. Essa capacidade do trato GI de 
misturar e mover material ao longo de sua extensão é denominada 
motilidade. 
4. Digestão. Processos químicos e mecânicos decompõem o alimento 
ingerido em partículas menores. Na digestão mecânica, os dentes cortam e 
trituram o alimento antes de ser deglutido e, em seguida, os músculos lisos 
do estômago e intestino delgado misturam vigorosamente o alimento. 
Como resultado, as moléculas de alimento são dissolvidas e 
completamente misturadas com as enzimas digestivas. Na digestão 
química, grandes moléculas de carboidrato, lipídio, proteína e ácido 
nucleico, presentes no alimento, são fragmentadas em moléculas menores, 
por hidrólise. As enzimas digestivas produzidas pelas glândulas salivares, 
língua, estômago, pâncreas e intestino delgado catalisam essas reações 
catabólicas. Umas poucas substâncias presentes no alimento são 
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absorvidas sem digestão química, incluindo vitaminas, íons, colesterol e 
água. 
5. Absorção. A entrada de líquidos, íons e produtos da digestão secretados 
e ingeridos nas células epiteliais que revestem o lume do trato GI é 
chamada de absorção. As substâncias absorvidas passam para o sangue ou 
linfa e circulam por todo o corpo para as células. 
6. Defecação. Resíduos, substâncias indigeríveis, bactérias, células 
desprendidas do revestimento do trato GI e materiais digeridos que não 
foram absorvidos no processo pelo trato digestivo deixam o corpo através 
do ânus, em um processo chamado de defecação. O material eliminado é 
chamado de fezes. 
2. Explicar o metabolismo dos carboidratos (classificação dos 
carboidratos, enzimas, regulação neuroendócrina). 
Segundo o Lehninger, metabolismo é o “Conjunto de reações orgânicas que 
os organismos vivos realizam para obter energia e para sintetizar as 
substâncias de que necessitam”. O metabolismo pode ser dividido em dois 
tipos: O Catabolismo que degrada moléculas complexas para fornecer 
moléculas simples e energia; e o Anabolismo onde se sintetizam moléculas 
complexas a partir de moléculas simples com gasto de energia. 
Carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, ou 
substâncias que geram esses compostos quando hidrolisadas. Muitos 
carboidratos têm a fórmula empírica (CH2O)n; alguns também contêm 
nitrogênio, fósforo ou enxofre. 
A glicose desempenha um papel central em todos os metabolismos. Ela é o 
substrato energético universal para células humanas e a fonte de carbono 
para a síntese de muitos outros compostos. Todos os tipos de células 
humanas a utilizam para obter energia. A excreção de insulina e glucagon 
pelo pâncreas auxilia o uso e o armazenamento da glicose pelo organismo. 
Outros carboidratos da dieta (principalmente frutose e galactose) são 
convertidos em glicose ou em intermediários do metabolismo da glicose. A 
glicose é um precursor para a síntese de uma série de outros carboidratos 
requeridos para a produção de compostos especializados, como a lactose, 
antígenos da superfície das células, nucleotídeos ou glicosaminoglicanos, e 
é o precursor fundamental de compostos que não pertencem à classe dos 
carboidratos; ela pode ser convertida em lipídeo (incluindo ácidos graxos, 
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colesterol e hormônio esteróide), aminoácidos e ácidos nucleicos. Em 
humanos, somente aqueles compostos que são sintetizados a partir de 
vitaminas, aminoácidos essenciais e ácidos graxos essenciais não podem ser 
sintetizados a partir da glicose. Mais de 40% das calorias na dieta típica nos 
Estados Unidos são obtidos do amido, da sacarose e da lactose. Esses 
carboidratos da dieta são convertidos em glicose, galactose e frutose no 
trato digestivo. Os monossacarídeos são absorvidos pelo intestino, entram 
no sangue e são distribuídos aos tecidos onde são metabolizados. Após a 
glicose ser transportada para dentro das células, ela é fosforilada pela 
hexocinase para formar glicose-6-fosfato, a qual pode, então, entrar em 
diversas rotas metabólicas. As três rotas que são comuns a todos os tipos 
de células são a glicólise, a rota da pentose-fosfato e a síntese de glicogênio. 
Nos tecidos, a frutose e a galactose são convertidas em intermediários do 
metabolismo da glicose. Dessa forma, o destino desses monossacarídeos 
equipara-se ao da glicose. O principal destino da glicose-6-fosfato é a 
oxidação via rota de glicólise que promove uma porção de ATP para todos 
os tipos de células. Células que não possuem mitocôndria não podem oxidar 
outros substratos energéticos, elas produzem ATP a partir da glicólise 
anaeróbica (a conversão de glicose em ácido láctico). As que contêm 
mitocôndria oxidam glicose a CO2 e H2O via glicólise e ciclo TCA. Alguns 
tecidos, como o cérebro, dependem da oxidação da glicose em CO2e H2O 
a energia, porque eles têm uma capacidade limitada para utilizar outros 
substratos energéticos. A glicose produz os intermediários da glicólise e do 
ciclo TCA utilizados para a síntese de aminoácidos e o glicerol e os ácidos 
graxos constituintes dos triacilgliceróis. Outro importante destino da 
glicose-6-fosfato é a oxidação via rota da pentose-fosfato, que produz 
NADPH. Os equivalentes redutores de NADPH são usados para reações 
biossintéticas e para a prevenção de danos oxidativos das células. Nessa 
rota, a glicose é oxidativamente descarboxilada a monossacarídeos com 5 
carbonos (pentoses), os quais podem reentrar na via glicolítica e, também, 
ser usados para a síntese de nucleotídeos. Existem também reações não-
oxidativas, as quais provocam a interconversão de monossacarídeos com 6 
e 5 carbonos. 
Todas as células utilizam freqüentemente trifosfato de adenosina (ATP) e 
requerem um constante suplemento de substrato energético para prover 
energia para geração de ATP. A insulina e o glucagon são os dois principais 
hormônios que regulam a mobilização e o armazenamento desse substrato 
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energético. A função deles é assegurar que as células tenham uma 
constante fonte de glicose, ácidos graxos e aminoácidos para geração de 
ATP e para manutenção da célula (Figura 26.1). Devido ao fato de a maioria 
dos tecidos ser parcial ou totalmente dependente de glicose para geração 
de ATP e para produção de precursores de outras rotas metabólicas, a 
insulina e o glucagon mantêm a concentração sangüínea de glicose entre 
cerca de 80 a 100 mg/dL (90 mg/dL é o mesmo que 5 mM), embora o 
consumo de carboidrato varie consideravelmente durante o curso do dia. A 
manutenção da concentração sangüínea de glicose constante (glicose 
homeostase) requer que esses dois hormônios regulem o metabolismo de 
carboidratos, lipídeos e aminoácidos de acordo com as necessidades e 
capacidades próprias de cada tecido. Basicamente, os componentes da 
dieta são, com exceção daqueles com necessidade imediata, armazenados, 
e, quando ocorre a demanda, o substrato energético apropriado é 
mobilizado. Por exemplo, quando o consumo de glicose pela dieta não está 
disponível em quantidade sufi ciente para que todos os tecidos a utilizem, 
ácidos graxos são mobilizados e tornam-se disponíveis como substrato 
energético para serem utilizados pelo músculo esquelético, e o fígado pode 
convertê-los em corpos cetônicos a serem utilizados pelo cérebro. Ácidos 
graxos são fontes de reserva de glicose a ser utilizada pelo cérebro e por 
outros tecidos dependentes de glicose (como as células vermelhas do 
sangue). A concentração de insulina e glucagon no sangue regula a 
mobilização e o armazenamento de substrato energético (Figura 26.2). A 
insulina é liberada em resposta à ingestão de carboidratos, promove a 
utilização de glicose como substrato energético e seu armazenamento 
como gordura e glicogênio. Ela é também, o principal hormônio anabólico 
do organismo. Além disso, promove o aumento da síntese de proteínas e o 
crescimento celular, em adição ao armazenamento de substrato 
energético. A concentração de insulina sangüínea diminui quando a glicose 
é captada pelos tecidos e é utilizada. O glucagon, o principal hormônio 
contra-regulatório da insulina, está diminuído em resposta a uma refeição 
com carboidratos e tem sua concentração elevada no jejum. Sua 
concentração no sangue sinaliza a abstinência da glicose e promove a 
produção de glicose via glicogenólise (degradação do glicogênio) e 
gliconeogênese (síntese de glicose a partir do aminoácido e de outros 
precursores não-carboidratos). O aumento da concentração de glucagon 
em relação a insulina também estimula a mobilização dos ácidos graxos dos 
tecidos adiposos. A epinefrina (hormônio de fuga ou luta) e o cortisol (um 
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glicocorticóide liberado do córtex adrenal em resposta ao jejum ou estresse 
crônico) têm efeitos opostos aos da insulina no metabolismo de substratos 
energéticos. Esses dois hormônios são, portanto, também considerados 
hormônios contra-regulatórios da insulina. A insulina e o glucagon são 
hormônios polipeptídeos sintetizados como pró-hormônios nas células e, 
respectivamente, nas ilhotas de Langerhans no pâncreas. 
Existem três classes principais de carboidratos: monossacarídeos, 
dissacarídeos e polissacarídeos (a palavra “sacarídeo” é derivada do grego 
sakcharon, que significa “açúcar”). Os monossacarídeos, ou açúcares 
simples, são constituídos por uma única unidade poli-hidroxicetona ou poli-
hidroxialdeído. O monossacarídeo mais abundante na natureza é o açúcar 
de 6 carbonos D-glicose, algumas vezes chamado de dextrose. 
Monossacarídeos de quatro ou mais carbonos tendem a formar estruturas 
cíclicas. Os oligossacarídeos consistem em cadeias curtas de unidades de 
monossacarídeos, ou resíduos, unidas por ligações características 
chamadas de ligações glicosídicas. Os mais abundantes são os 
dissacarídeos, com duas unidades de monossacarídeos. Um dissacarídeo 
típico é a sacarose (açúcar de cana), constituído pelos açúcares de seis 
carbonos D-glicose e D-frutose. Todos os monossacarídeos e dissacarídeos 
comuns têm nomes terminados com o sufixo “-ose”. Em células, a maioria 
dos oligossacarídeos constituídos por três ou mais unidades não ocorre 
como moléculas livres, mas sim ligada a moléculas que não são açúcares 
(lipídeos ou proteínas), formando glicoconjugados. Os polissacarídeos são 
polímeros de açúcar que contêm mais de 20 unidades de monossacarídeo; 
alguns têm centenas ou milhares de unidades. Alguns polissacarídeos, 
como a celulose, têm cadeias lineares; outros, como o glicogênio, são 
ramificados. Ambos são formados por unidades repetidas de D-glicose, mas 
diferem no tipo de ligação glicosídica e, em consequência, têm 
propriedades e funções biológicas notavelmente diferentes. 
Os açúcares (também chamados de sacarídeos) são compostos que contêm 
um grupo aldeído ou cetona e dois ou mais grupos hidroxila. Os 
monossacarídeos geralmente contêm alguns carbonos quirais e, assim, 
existem em várias formas estereoquímicas, as quais podem ser 
representadas no papel como projeções de Fischer. Epímeros são açúcares 
que diferem na configuração de apenas um átomo de carbono. Os 
monossacarídeos comumente formam hemiacetais ou hemicetais internos, 
nos quais o grupo aldeído ou cetona se une a um grupo hidroxila da mesma 
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molécula, criando uma estrutura cíclica; isso pode ser representado como 
uma fórmula em perspectiva de Haworth. O átomo de carbono 
originalmente localizado no grupo aldeído ou cetona (o carbono 
anomérico) pode assumir uma de duas configurações, a e b, 
interconversíveis por mutarrotação. Na forma linear do monossacarídeo, 
em equilíbrio com as formas cíclicas, o carbono anomérico é facilmente 
oxidável, tornando o composto um açúcar redutor. Um grupo hidroxila de 
um monossacarídeo pode ser adicionado ao carbono anomérico de um 
segundo monossacarídeo, formando um acetal chamado de glicosídeo. 
Nesse dissacarídeo, a ligação glicosídica protege o carbono anomérico de 
oxidação, tornando-o um açúcar não redutor. Oligossacarídeos são 
polímeros curtos, com alguns monossacarídeos unidos por ligações 
glicosídicas. Em uma das extremidades da cadeia, a extremidade redutora, 
está uma unidade de monossacarídeo com seu carbono anomérico não 
envolvido em uma ligação glicosídica. A nomenclatura comum para di ou 
oligossacarídeos especifica a ordem das unidades de monossacarídeos, a 
configuração de cada carbono anomérico e os átomos de carbono 
participantes da(s) ligação(ões) glicosídica(s). 
ENZIMAS 
Enzimas são proteínas que agem como catalisadores, compostos que 
aumentam a velocidade das reações químicas. Os catalisadores enzimáticos 
se ligam a reagentes (substratos), convertem-nosem produtos e liberam os 
produtos. Embora as enzimas possam ser modificadas durante sua 
participação nessa seqüência de reação, elas retornam a sua forma original 
no final. Além de aumentarem a velocidade de reações, as enzimas 
fornecem um meio de regular a velocidade das vias metabólicas no corpo. 
Este capítulo descreve as propriedades das enzimas que permitem que elas 
funcionem como catalisadores. O próximo capítulo explica os mecanismos 
de regulação das enzimas. Sítios de ligação de enzimas: Uma enzima se liga 
aos substratos da reação e os converte em produtos. Os substratos são 
ligados a sítios de ligação específicos para o substrato na enzima por 
interações com resíduos de aminoácidos da enzima. A geometria espacial 
necessária para todas as interações entre o substrato e a enzima torna cada 
enzima seletiva para seu substrato e garante que apenas os produtos 
específicos sejam formados. Sítio catalítico ativo: Os sítios de ligação do 
substrato se localizam no sítio catalítico ativo da enzima, a região da enzima 
onde a reação ocorre. Dentro do sítio catalítico, os grupos funcionais 
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fornecidos por coenzimas, metais fortemente ligados e, evidentemente, 
resíduos de aminoácidos da enzima participam da catálise. Energia de 
ativação e estado transitório: Os grupos funcionais no sítio catalítico da 
enzima ativam os substratos e diminuem a energia necessária para formar 
o estágio intermediário de alta energia da reação, conhecido como 
complexo do estado transitório. Algumas estratégias catalíticas 
empregadas pelas enzimas, como catálise ácido-base geral, formação de 
intermediários covalentes e estabilização do estado transitório, são 
ilustradas pela quimotripsina. Características de pH e temperatura: As 
enzimas têm um espectro de pH funcional determinado pelos pKas dos 
grupos funcionais no sítio ativo e as interações necessárias para a estrutura 
tridimensional. Aumentos de temperatura não-desnaturantes aumentam a 
velocidade da reação. Mecanismo com base em inibidores. A efetividade de 
muitos fármacos e toxinas depende de sua habilidade de inibir uma enzima. 
Os inibidores mais fortes são inibidores covalentes, compostos que formam 
ligações covalentes com o grupo reativo no sítio ativo da enzima, ou 
análogos do estado transitório que mimetizam o complexo de estado 
transitório. Nomes de enzimas: A maioria dos nomes de enzimas termina 
em “ase”. As enzimas em geral têm um nome comum e uma classificação 
sistemática que inclui um nome e um número da Comissão de Enzimas (EC, 
do inglês Enzyne Commissin). 
As enzimas, em geral, fornecem controle de velocidade, especificidade e 
regulação para as reações no corpo. Elas geralmente são proteínas que 
agem como catalisadores, compostos que aumentam a velocidade das 
reações químicas. As reações catalisadas por enzimas têm três etapas 
básicas: 
(1) ligação de substrato: E + S ↔ ES 
(2) conversão do substrato ligado em produto ligado: ES ↔ EP 
(3) liberação do produto: EP ↔ E + P 
Uma enzima, ao se ligar aos substratos da reação, catalisa e coloca os 
substratos juntos na orientação correta para reagirem. A enzima, então, 
participa na formação e quebra de ligações necessárias para a formação dos 
produtos, libera os produtos e retorna a seu estado original uma vez que a 
reação esteja completa. As enzimas não inventam novas reações; elas 
simplesmente fazem as reações ocorrerem mais rápido. 
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No corpo, milhares de enzimas diferentes são reguladas para realizar suas 
funções individuais sem a perda de componentes da dieta. Assim, com 
alterações em estado fisiológico, horário da alimentação, ambiente, dieta 
ou idade, as velocidades de algumas enzimas podem aumentar e de outras 
diminuir. Neste capítulo, serão descritos os mecanismos para a regulação 
da atividade de enzimas e as estratégias empregadas para regular as vias 
metabólicas nas quais elas estão. Regulação corresponde à função. As 
alterações na velocidade de uma rota metabólica ocorrem porque pelo 
menos uma enzima naquela via, a enzima regulatória, foi ativada ou inibida, 
ou a quantidade de enzima foi aumentada ou diminuída. As enzimas 
regulatórias em geral catalisam a etapa limitante de velocidade, ou mais 
lenta, na via, de tal modo que um aumento ou uma diminuição de sua 
velocidade altera a velocidade de toda a rota (Figura 9.1). Os mecanismos 
utilizados para regular a enzima limitante de velocidade em uma rota 
refletem a função da via. Concentração do substrato. A velocidade de todas 
as enzimas é dependente da concentração de substrato. As enzimas exibem 
cinética de saturação; sua velocidade aumenta com o aumento da 
concentração do substrato [S], mas elas atingem uma velocidade máxima 
(Vmáx) quando estão saturadas com substrato. Para muitas, a equação de 
Michaelis-Menten descreve a relação entre vi (a velocidade inicial da 
reação), [S], Vmáx e Km (a concentração do substrato na qual vi= 1/2 Vmáx). 
Inibição reversível. As enzimas são reversivelmente inibidas por análogos 
estruturais e produtos. Esses inibidores são classifi cados como 
competitivo, não-competitivo ou incompetitivo, dependendo de seu efeito 
na formação do complexo enzima-substrato. Enzimas alostéricas. 
Ativadores ou inibidores alostéricos são compostos que se ligam a outros 
sítios, e não no sítio catalítico ativo, e regulam a enzima por alterações 
conformacionais afetando o sítio catalítico. Modificação covalente. A 
atividade da enzima também pode ser regulada por uma modificação 
covalente, como a fosforilação de um resíduo de serina, treonina ou tirosina 
por uma proteína-quinase. Interações proteína-proteína. A atividade da 
enzima pode ser modulada por ligação reversível de uma proteína 
moduladora, como Ca2+-calmodulina. As proteínas G monoméricas 
(proteínas ligadoras de GTP) ativam proteínas-alvo por ligação reversível. 
Quebra de zimogênio. Algumas enzimas são sintetizadas como precursores 
inativos, chamados de zimogênios, que são ativados pela proteólise (p. ex., 
a enzima digestiva quimotripsina). Alterações na concentração da enzima. 
A concentração pode ser regulada por alterações na velocidade de síntese 
13 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
de uma enzima (p. ex., indução de transcrição gênica) ou na velocidade de 
degradação. Regulação das vias metabólicas. Os mecanismos regulatórios 
para a enzima limitante de velocidade de uma rota sempre refletem a 
função da rota em um tecido particular. Na regulação por feedback 
(retroalimentação), o produto final de uma rota direta ou indiretamente 
controla sua própria velocidade de síntese; na regulação por feedforward 
(ântero-alimentação), o substrato controla a velocidade da via. As vias 
biossintéticas e de degradação são controladas por regulações diferentes, 
mas complementares. As vias também são reguladas por 
compartimentalização de enzimas. 
REGULAÇÃO NEUROENDOCRINA 
 O sistema endócrino, em conjunto com o sistema nervoso, regula e 
controla todas as funções de nosso organismo. Só para citar alguns poucos 
exemplos, o sistema endócrino atua no crescimento de tecidos, no 
equilíbrio hídrico do corpo, na reprodução e no metabolismo de 
carboidratos. Ele é formado por uma série de glândulas, chamadas de 
glândulas endócrinas. As glândulas endócrinas secretam os hormônios, 
substâncias que são lançadas na corrente sanguínea, atingindo as células 
dos diversos tecidos do corpo humano. Os hormônios podem estimular ou 
inibir as funções metabólicas. Cada hormônio atua apenas sobre algumas 
células específicas, são as chamadas células-alvo. Alguns hormônios 
também atuam em conjunto ou em oposição a outros. As principais 
glândulas endócrinas humanas são: a pineal, a hipófise, a tireoide, as 
paratireoides, as suprarrenais, o pâncreas, os ovários (nas mulheres) e os 
testículos (nos homens). 
O pâncreas é umaglândula mista localizada na região abdominal. Ele é 
chamado de glândula mista pelo fato de possuir tanto funções endócrinas 
quanto exócrinas. A função endócrina é realizada por diversos conjuntos de 
células chamadas de ilhotas de Langerhans. Dois dos principais hormônios 
produzidos pelas ilhotas de Langerhans são a insulina e o glucagon, ambos 
relacionados ao controle da concentração de glicose no sangue. A insulina 
estimula a absorção da glicose presente no sangue e o seu armazenamento 
no fígado, na forma de glicogênio. Já o glucagon estimula o aumento da 
concentração de glicose no sangue e a quebra do glicogênio. A deficiência 
de insulina provoca uma doença conhecida como diabete melito. A baixa 
concentração de insulina dificulta a absorção de glicose, afetando o 
14 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
metabolismo celular e, consequentemente, provocando um aumento dessa 
substância no sangue. 
3. Entender o transporte, absorção e eliminação dos carboidratos. 
Nos mamíferos, o transporte transmembranar de glicose e outros açúcares 
é levado a cabo por duas famílias de proteínas transportadoras: uma, 
formada por transportadores ativos, que requerem o consumo de ATP e 
dependentes do íon sódio (SGLT), e outra, formada por transportadores de 
glicose por difusão facilitada (GLUT), que não requerem energia 
transportando a glicose a favor do seu gradiente de concentração. Através 
destes transportadores, o gradiente eletroquímico do íon sódio gerado pela 
bomba de sódio e potássio (ATPase-Na+/K+) é utilizado para transportar a 
glicose contra o seu gradiente de concentração (transporte ativo 
secundário). Destes transportadores transmembranares, o SGLT1 é 
proeminentemente expresso no epitélio do intestino delgado (duodeno, 
jejuno e íleo). Quanto ao outro mecanismo de transporte, engloba uma 
família de catorze membros de transportadores facilitados de glicose 
(GLUT1-GLUT14, genes da família SLC2) independentes do sódio, que 
utilizam o gradiente de concentração da glicose, ou de outros 
monossacarídeos, para realizar a sua função de transporte. 
ABSORÇÃO INTESTINAL DE GLICOSE: MODELO CLÁSSICO E MODELO DO 
GLUT2 APICAL: 
Absorção intestinal de glicose, esta é captada ativamente do lúmen 
intestinal para o interior do enterócito pelo SGLT1, localizado na membrana 
apical). O SGLT1 possui um local de ligação ao sódio, e é essa ligação que 
induz uma alteração conformacional no transportador, tornando-o 
acessível à glicose. Desse modo, por cada molécula de glicose transportada, 
dois iões sódio, cujo gradiente transmembranar é gerado pela ATPase-
Na+/K+ localizada na membrana basolateral, são transportados na mesma 
direção. Depois, a glicose acumulada é libertada passivamente do 
enterócito para a circulação sanguínea através de duas vias distintas: a) 
uma, maioritária, que envolve o GLUT2 e outra b) por transporte 
envolvendo vesículas intracelulares, que requer fosforilação da glicose a 
glicose-6-fosfato, transferência da glicose-6-fosfato para o retículo 
endoplasmático e posterior libertação da glicose livre (desfosforilada) para 
a corrente sanguínea. Simultaneamente, durante o transporte intestinal de 
glicose via SGLT1, outras moléculas são também transportadas com vista a 
manter a osmolaridade do conteúdo absorvido: a) dois aníons, o cloreto e 
o bicarbonato, acompanham, por uma via distinta do SGLT1, o transporte 
15 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
de sódio com vista a manter a eletro neutralidade, e b) água (funcionando 
o SGLT1 como um canal específico de transporte de água – aquaporina). O 
SGLT1 transporta glicose e galactose com afinidades semelhantes e 
elevadas mas com capacidade de transporte baixa, sendo a sua atividade 
inibida pela floridzina. Relativamente ao GLUT2, trata-se de um 
transportador de glicose por difusão facilitada, independente do sódio, com 
baixa afinidade e alta capacidade de transporte de glicose, e que para além 
da glicose transporta também a frutose, a galactose e a manose. Ao nível 
da membrana apical, várias evidências demonstraram a existência de um 
segundo mecanismo de transporte de glicose, para além daquele via SGLT1, 
que poderá corresponder a: a) transportador de por difusão facilitada com 
baixa afinidade e alta capacidade, não dependente do sódio e insensível à 
floridzina (1,4-6); b) um transportador activo, com alta afinidade e baixa 
capacidade e sensível à floridzina, ou seja, um segundo SGLT (SGLT2, SGLT3, 
SGLT4, SGLT5 ou SGLT6, ou até um novo SGLT1, nSGLT1). Esta hipótese foi 
recentemente reforçada com a identificação do GLUT2 ao nível da 
membrana apical intestinal. De acordo com a hipótese do GLUT2 apical, 
alguns minutos após a glicose ser transportada pelo SGLT1, ocorre um 
rápido recrutamento e inserção de transportadores GLUT2, provenientes 
de vesículas intracelulares localizadas nas imediações da membrana, na 
membrana apical, e um aumento da atividade intrínseca dos GLUT2 já 
existentes na membrana. Este mecanismo de transporte cooperativo entre 
o SGLT1 e o GLUT2 opera somente quando estão presentes altas 
concentrações de glicose no lúmen intestinal, ou seja, durante a digestão 
de uma refeição rica em glicídios, promovendo desse modo uma absorção 
facilitada de glicose várias vezes superior àquela proporcionada só pelo 
SGLT1 Pelo contrário, antes de uma refeição, quando os níveis de glicose 
luminais são baixos, a presença de GLUT2 na membrana apical é reduzida 
(bem como a sua atividade intrínseca) e o GLUT2 basolateral opera na 
direção oposta, fornecendo glicose da corrente sanguínea para o 
enterócito, o que contribui para o equilíbrio energético do mesmo Em 
suma, podemos verificar que o SGLT1, além da função de transportador de 
glicose, funciona igualmente como um sensor de glicose, controlando a 
inserção membranar do GLUT2 após ingestão de uma refeição. Depois, à 
medida que a glicose é absorvida e a sua concentração no lúmen intestinal 
diminui, todo o sistema de sinalização é revertido, permitindo que o GLUT2 
seja maioritariamente inativado e removido da membrana apical, 
regressando-se à situação pré-prandial inicial. 
Liberação de Energia dos Alimentos e o Conceito de "Energia Livre" 
16 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
Todos os alimentos energéticos —carboidratos, gorduras e proteínas —
podem ser oxidados nas células e, durante esse processo, grande 
quantidade de energia é liberada. A energia que os processos fisiológicos 
celulares necessitam não consiste em calor e, sim, em energia para os 
movimentos mecânicos para concentrar solutos no caso da secreção 
glandular e para efetuar outras funções celulares. "Energia Livre”. A 
quantidade de energia liberada pela oxidação completa de um alimento é 
chamada energia livre de oxidação dos alimentos. 
O Trifosfato de Adenosina É a "Moeda de Energia” do Corpo 
O trifosfato de adenosina (ATP) é o elo essencial entre as funções que 
utilizam energia e as funções que produzem energia no organismo. Por esse 
motivo, o ATP foi chamado de moeda de energia do organismo, e pode ser 
obtida e consumida repetidamente. A energia derivada da oxidação dos 
carboidratos, proteínas e das gorduras é usada para converter o difosfato 
de adenosina (ADP) em ATP que é, então, consumido pelas diversas reações 
do corpo, necessárias para (1) transporte ativo das moléculas através das 
membranas; (2) contração dos músculos e desempenho do trabalho 
mecânico; (3) diversas reações sintéticas que criam hormônios, membranas 
celulares e muitas outras moléculas essenciais do organismo; (4) condução 
de impulsos nervosos; (5) divisão celular e crescimento; e (6) muitas outras 
funções fisiológicas que são necessárias para manter e propagar a vida. O 
ATP é composto químico lábil presente em todas as células. O ATP é uma 
combinação de adenina, ribose e três radicais fosfato. A quantidade de 
energia livre em cada um desses elos de alta energia por mol de ATP é cerca 
de 7.300calorias sob as condições-padrão e cerca de 12.000 caloriassob as 
condições usuais de temperatura e concentrações dos reagentes no corpo. 
Consequentemente, no organismo, a remoção de cada um dos dois últimos 
radicais fosfato libera em torno de 12.000 calorias de energia. Após a perda 
de um radical fosfato do ATP, o composto se torna ADP e, após perder o 
segundo radical fosfato, se torna monofosfato de adenosina(AMP). ATP 
está presente em toda parte no citoplasma e no nucleoplasma de todas as 
células e, essencialmente, todos os mecanismos fisiológicos que requerem 
energia para o seu funcionamento a obtêm diretamente do ATP (ou de um 
outro composto de alta energia similar —trifosfato de gua-nosina [GTP]). 
Por sua vez, o alimento nas células é gradativamente oxidado e a energia 
liberada é usada para formar novo ATP, mantendo assim, sempre reserva 
dessa substância. Todas estas transferências de energia ocorrem por meio 
de reações acopladas. 
 
Papel Central da Glicose no Metabolismo dos Carboidratos 
17 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
os produtos finais da digestão dos carboidratos, no aparelho digestório, são 
quase que só glicose, frutose e galactose —com a glicose representando, 
em média, cerca de 80%. Após absorção a partir do trato intestinal, grande 
parte da frutose e quase toda galactose são rapidamente convertidas em 
glicose no fígado. Consequentemente, existe pouca frutose ou galactose no 
sangue circulante. A glicose, assim, passa a ser a via final comum para o 
transporte de quase todos os carboidratos para as células. Além do mais, a 
dinâmica das reações é tal que quando o fígado libera os monossacarídeos 
de volta para o sangue, o produto final é quase inteiramente glicose. Logo, 
a glicose-6-fosfato pode ser degradada em glicose e fosfato, e a glicose 
pode então ser transportada de volta para o sangue, através das 
membranas das células hepáticas. 
Transporte da Glicose através da Membrana Celular 
Antes que a glicose possa ser utilizada pelas células dos tecidos do corpo, 
ela deve ser transportada, através da membrana, para o citoplasma celular. 
No entanto, a glicose não pode se difundir facilmente pelos poros da 
membrana celular porque o peso molecular máximo das partículas, com 
difusão imediata, se situa em torno de 100 e a glicose apresenta peso 
molecular de 180. Permeando a matriz lipídica da membrana celular existe 
grande quantidade de moléculas de proteínas carreadoras, que podem se 
ligar à glicose. A glicose, nessa forma ligada, pode ser transportada, pelo 
carreador, de um lado para o outro da membrana, quando é então liberada. 
O transporte de glicose através das membranas da maioria das células é 
bem diferente do que ocorre através da membrana gastrointestinal ou 
através do epitélio dos túbulos renais. Nestes dois casos, a glicose é 
transportada pelo mecanismo de cotransporte ativo de sódio e glicose, em 
que o transporte ativo do sódio fornece energia para absorver a glicose 
contra diferença de concentração. 
 
Facilitação do Transporte da Glicose pela Insulina 
A intensidade do transporte da glicose, assim como o transporte de outros 
monossacarídeos, aumenta muito devido à insulina. Quando o pâncreas 
secreta grandes quantidades de insulina, o transporte de glicose na maioria 
das células, aumenta por 10 ou mais vezes, relativamente ao valor medido 
na ausência de secreção da insulina. 
Logo após sua entrada nas células, a glicose se liga a um radical fosfato. Essa 
fosforilação é promovida principalmente, pela enzima glicocinaseno fígado 
e pela hexocinase na maioria das outras células. A fosforilação da glicose é 
quase inteiramente irreversível, exceto nas células hepáticas, nas células do 
epitélio tubular renal e do epitélio intestinal; nessas células existe outra 
18 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
enzima, a glicose fosfatase que quando é ativada é capaz de reverter a 
reação. Na maioria dos tecidos do corpo, a fosforilação tem como finalidade 
mantera glicose no interior das células. 
O Glicogênio É Armazenado no Fígado e nos Músculos 
Depois de sua captação para o interior da célula, a glicose pode ser usada, 
imediatamente, para liberar energia ou pode ser armazenada sob a forma 
de glicogênio, que é um grande polímero da glicose. Todas as células 
docorpo são capazes de armazenar, pelo menos, algum glicogênio, mas 
algumas células são capazes de armazená-lo em grande quantidade, 
especialmente as células hepáticas. Essa conversão dos monossacarídeos 
em composto precipitado de elevado peso molecular (glicogênio) 
possibilita armazenar grandes quantidades de carboidratos, sem alterar 
significativamente a pressão osmótica dos líquidos intracelulares. 
Concentrações elevadas de monossacarídeos solúveis de baixo peso 
molecular, alterariam as relações osmóticas entre os líquidos intra e 
extracelulares. 
Glicogênese —Formação de Glicogênio 
A glicose-6-fosfato pode se tornar glicose-1-fosfato-, esta, por sua vez, é 
convertida em uridinadifosfatoglicose que, finalmente, é convertida em 
glicogênio. São necessárias diversas enzimas específicas para promover 
essas conversões e qualquer monossacarídeo capaz de ser convertido em 
glicose, pode entrar nestas reações. Alguns compostos menores, inclusive 
o ácido lático, glicerol, ácido pirúvico e alguns aminoácidos desaminados, 
também podem ser convertidos em glicose ou em compostos muito 
próximos e, em seguida, em glicogênio. 
Glicogenólise —Quebra do Glicogênio Armazenado 
Glicogenólise significa a ruptura do glicogênio celular armazenado para 
formar, novamente, glicose nas células. A glicose pode então ser utilizada 
de modo a fornecer energia. A glicogenólise não ocorre pela reversão das 
mesmas reações químicas que formam o glicogênio; ao contrário, cada 
molécula de glicose sucessiva, em cada ramo do polímero de glicogênio, se 
divide por meio de fosforilação catalisada pela enzima fosforilase. 
Ativação da Fosforilase pela Epinefrina ou pelo Glucagon. 
Dois hormônios, a epinefrinae o glucagon,são capazes de ativar a fosforilase 
e, assim, causar glicogenólise rápida. 
A epinefrina é liberada pela medula da glândula adrenal, quando o sistema 
nervoso simpático é estimulado. Consequentemente, uma das funções do 
sistema nervoso simpático é a de aumentar a disponibilidade da glicose 
para o metabolismo energético rápido. O glucagon é o hormônio secretado 
pelas células alfa do pâncreas, quando a concentração sérica da glicose está 
19 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
excessivamente baixa. Ele estimula a formação do AMP cíclico, 
principalmente pelas células hepáticas que, por sua vez, promove a 
conversão do glicogênio hepático em glicose e sua liberação para o sangue, 
elevando desse modo a concentração sanguínea de glicose. 
Glicólise—Clivagem da Glicose para Formar Ácido Pirúvico 
O modo mais importante de liberar energia da molécula de glicose é 
iniciado pela glicólise. Os produtos finais da glicólise são então oxidados 
para fornecer energia. Glicólise significa a divisão da molécula de glicose de 
modo a formar duas moléculas de ácido pirúvico. 
Conversão do Ácido Pirúvico em Acetil Coenzima A 
O próximo estágio na degradação da glicose é a conversão, em duas etapas, 
das duas moléculas de ácido pirúvico em duas moléculas de acetil coenzima 
A(acetil -CoA). A partir dessa reação, pode-se ver que duas moléculas de 
dióxido de carbono e quatro átomos de hidrogênio são liberados dessa 
reação, enquanto as porções restantes das duas moléculas de ácido 
pirúvico se associam à coenzima A, um derivado da vitamina ácido 
pantotênico, para formar duas moléculas de acetil-CoA. Nessa conversão, 
não se forma ATP, mas até seis moléculas de ATP são formadas, quando os 
quatro átomos de hidrogênio liberados são posteriormente oxidados. 
 
Romero, Carla Eduarda Machado; Zanesco, Angelina. O papel dos 
hormônios leptina e grelina na gênese da obesidade. Rev. 
Nutr. vol.19 no.1 Campinas, 2006. 
 
A leptina é um pepitídeo que desempenha importante papel na regulação 
da ingestão alimentar e no gasto energético,gerando um aumento na 
queima de energia e diminuindo a ingestão alimentar. Além dos avanços 
no estudo da célula adiposa, um novo hormôrnio relacionado ao 
metabolismo foi descoberto recentemente, a grelina. A grelina é um 
peptídeo produzido nas células do estômago, e está diretamente envolvida 
na regulação do balanço energético a curto prazo. A leptina reduz o apetite 
a partir da inibição da formação de neuropeptídeos relacionados ao apetite, 
como o neuropeptídeo Y, e também do aumento da expressão de 
neuropeptídeos anorexígenos (hormônio estimulante de a-melanócito (a-
MSH), hormônio liberador de corticotropina (CRH) e substâncias 
sintetizadas em resposta à anfetamina e cocaína. Assim, altos níveis de 
leptina reduzem a ingestão alimentar enquanto que baixos níveis induzem 
hiperfagia. Isso é comprovado em animais de laboratório obesos que 
20 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
apresentam baixos níveis de leptina ou total deficiência. No entanto, 
indivíduos obesos apresentam elevados níveis plasmáticos de leptina, cerca 
de cinco vezes mais que aqueles encontrados em sujeitos magros. As 
mulheres possuem maior concentração plasmática de leptina que os 
homens. 
A grelina é um novo hormônio gastrointestinal identificado no estômago do 
rato, em 1999. O nome grelina significa crescimento. Ghre (grow hormone 
release) descreve uma das principais funções desse peptídeo, responsável 
pelo aumento da secreção do hormônio do crescimento (GH). A grelina é 
composta de 28 aminoácidos com uma modificação octanóica no seu grupo 
hidroxil sobre a serina 3, que é essencial para o desempenho de sua função 
liberadora de GH. Ela foi, primeiramente, isolada da mucosa oxíntica do 
estômago, sendo produzida, predominantemente, pelas células Gr do trato 
gastrointestinal. É também produzida em menores quantidades no sistema 
nervoso central, rins, placenta e coração. A grelina está diretamente 
envolvida na regulação a curto prazo do balanço energético. Níveis 
circulantes de grelina encontram-se aumentados durante jejum prolongado 
e em estados de hipoglicemia, e têm sua concentração diminuída após a 
refeição ou administração intravenosa de glicose. 
 
Em um artigo da newslab, eles afirmam que a grelina, vai possuir um efeito 
contrário ao da leptina. 
Entre os peptídeos que fazem essa regulação estão 
os orexígenos (estimulam o apetite) e os anorexígenos (inibem o apetite). 
As rotas metabólicas são maneiras diferentes de reações bioquímicas que 
as moléculas sofrem, para que possam realizar sua função no organismo. 
Ocorrem no citoplasma e na mitocôndria das células. 
As vias metabólicas mais importantes são: 
Glicólise- oxidação da glicose, afim de obter ATP; 
Ciclo de Krebs- oxidação da acetil-coA a fim de obter energia; 
Fosforilação oxidativa- eliminação dos elétrons libertados na oxidação da 
glicose e da acetil-CoA. 
21 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
A insulina estimula a entrada de glicose no musculo, a síntese de 
glicogênio e a síntese de glicogênio e a síntese de triacilglicerideos pelo 
tecido adiposo inibem a degradação do glicogênio e a gliconeogenese. O 
glucagon é produzido pelo pâncreas quando os níveis de glicose no sangue 
baixam muito, e tem efeitos contrários aos da insulina. 
 
O glicogênio é encontrado no musculo, fígado e rins. 
Degradação do glicogênio 
- enzima desramificadora 
-glicogênio fosforilase 
-fosfoglicomutase. 
Destinos da glicose 
- para animais a glicose é armazenada sobre forma de glicogênio, nos 
vegetais amido e sacarose. 
O metabolismo energético é definido como o conjunto de reações químicas 
que se processam no organismo. Essas reações liberam energia que 
permitem o funcionamento do nosso corpo. O conjunto de reações que 
permitem a formação de moléculas de maior complexidade é denominado 
reações de síntese ou anabolismo. Quando as reações se processam na 
decomposição das estruturas mais complexas em novas mais simples são 
conhecidas como reações de degradação ou catabolismo. Temos como 
exemplo de catabolismo o processo da digestão, quando as moléculas são 
degradadas em substâncias menores absorvíveis; e como exemplo de 
anabolismo a união de aminoácidos para a formação de proteínas, como a 
melanina. A liberação da energia presente em moléculas orgânicas, como a 
glicose, por exemplo, acontece por meio da oxidação aeróbica. Nesse 
processo de degradação se formam água e gás carbônico, liberando energia 
para as atividades celulares. Durante esse processo ocorrem transferências 
de elétrons entre as substâncias participantes, através de reações de 
oxirredução. Assim, enquanto uma substância ganha elétrons durante a 
reação (redução), outra substância ganha elétrons (oxidação) durante a 
mesma reação. 
Essa geração de energia permite a existência e o funcionamento de nosso 
organismo. 
 
22 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
respiração celular é o processo pelo qual a energia química de moléculas 
de “comida” é libertada e parcialmente captada sob a forma de ATP. 
Os hidratos de carbono, gorduras, proteínas e podem ser utilizados como 
combustíveis na respiração celular, mas a glucose é mais vulgarmente 
utilizada como um exemplo para examinar as reações e as vias envolvidas. 
Podemos dividir a respiração celular em três processos 
metabólicos: glicólise, o ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa. 
Cada um destes ocorre numa região específica da célula: 
1. Glicólise ocorre no citosol. 
2. O ciclo de Krebs tem lugar na matriz da mitocôndria. 
3. Fosforilação oxidativa por meio da cadeia de transporte elétron é 
realizado na membrana mitocondrial interna. 
Na ausência de oxigênio, a respiração é constituída por duas vias 
metabólicas: glicólise e de fermentação. Ambos ocorrem no citosol. 
A respiração celular refere-se ao caminho bioquímico pelo qual as células 
liberam energia a partir das ligações químicas de moléculas dos alimentos 
e fornecem a energia para os processos essenciais da vida. 
Todas as células vivas devem realizar a respiração celular. 
Ele pode ser a respiração aeróbica, na presença de oxigênio ou de 
respiração anaeróbia. 
A energia é obtida dos nutrientes dos alimentos, como a glicose, as 
proteínas e os carboidratos. Para começo de conversa, energia não é 
nenhuma molécula: é a capacidade que nosso corpo tem de realizar 
trabalho, ou seja, fazer força ou provocar deslocamentos. 
Fechamento da intermediaria 
Objetivo 1: explicar a importância da mitocôndria no processo de 
produção de energia. 
De acordo com Lima, as mitocôndrias são organelas citoplasmáticas 
presentes nas células humanas que possuem uma forma cilíndrica rígida e 
alongada, são ramificadas, filamentosas, com um diâmetro de 0,5 a 1µm e 
são formadas por estruturas complexas (variando assim de forma e de 
tamanho), com duas membranas altamente especializadas, uma externa e 
outra interna. Possuem o espaço intermembranal e o espaço interno da 
matriz onde estão presentes o DNA mitocondrial, os ribossomos 
mitocondriais, os RNAs e várias enzimas. Essas organelas têm funções 
23 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
essenciais nas células humanas como: a produção de energia (ATP) para as 
atividades do organismo, atuação na morte celular por apoptose, produção 
de calor e contribuição genética a partir do DNA mitocondrial. A grande 
síntese de energia e o metabolismo para o oxigênio das células 
eucarióticas, são possíveis através desta importante organela. 
De acordo com Guyton, as mitocôndrias, são chamadas “casa de força” da 
célula. Sem elas, as células seriam incapazes de extrair energia suficiente 
dos nutrientes e essencialmente todas as funções celulares cessariam. 
Sendo assim, as mitocôndrias estão concentradas nas porções da célula 
responsáveis pela maior parte do seu metabolismo energético. Além disso, 
a cavidade interna da mitocôndria é preenchida por uma matriz que contém 
grandes quantidades de enzimas dissolvidas, necessáriaspara a extração de 
energia dos nutrientes. Essas enzimas operam em associação às enzimas 
oxidativas nas cristas, oxidando os nutrientes, formando, desse modo, 
dióxido de carbono e água e, ao mesmo tempo, liberando energia. A 
energia liberada é usada para sintetizar a substância de “alta energia”, 
chamada trifosfato de adenosina (ATP). O ATP é, então, transportado para 
fora da mitocôndria e se difunde pela célula para liberar sua própria energia 
onde ela for necessária para realizar as funções celulares. As mitocôndrias 
são autorreplicantes. De fato, a mitocôndria contém DNA similar ao 
encontrado no núcleo da célula. 
Objetivo 2: descrever a importância do oxigênio no metabolismo. 
De acordo com o Silverthorn, as vias metabólicas que rendem a maior 
quantidade de ATP são as que requerem oxigênio – as vias aeróbias, ou 
oxidativas. As vias anaeróbias, que são as que não precisam de oxigênio, 
também produzem moléculas de ATP, mas em quantidades menores. O 
menor rendimento de ATP das vias anaeróbias significa que a maioria dos 
animais (incluindo os seres humanos) é incapaz de sobreviver por longos 
períodos apenas com o metabolismo anaeróbio. 
As vias aeróbias para produção de ATP são um bom exemplo de 
compartimentalização dentro das células. As enzimas da glicólise estão 
localizadas no citosol, e as enzimas do ciclo do ácido cítrico estão nas 
mitocôndrias. Dentro da mitocôndria, a concentração de íons H no 
compartimento intemembrana armazena a energia necessária para formar 
a ligação do ATP. Contudo, o que acontece a uma célula cujo suprimento de 
oxigênio não pode manter o ritmo com a sua demanda de ATP, como muitas 
24 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
vezes acontece durante o exercício extenuante? Nesse caso, o metabolismo 
da glicose muda de aeróbio para o metabolismo anaeróbio, a partir de 
piruvato. No metabolismo da glicose anaeróbia, o piruvato é convertido 
em lactato, em vez de ser transportado para a mitocôndria. O piruvato é 
um ponto de intersecção das vias metabólicas, como as cidades centrais em 
um mapa rodoviário. Dependendo da necessidade de uma célula e do 
conteúdo de oxigênio, o piruvato pode ser levado ao ciclo do ácido cítrico 
ou para a produção de lactato até que o oxigênio aumente. A baixa 
eficiência do metabolismo anaeróbio limita bastante a sua utilidade na 
maioria das células dos vertebrados, cuja demanda de energia metabólica 
é maior do que o metabolismo anaeróbio pode fornecer. Algumas células, 
como as células do músculo em exercício, podem tolerar o metabolismo 
anaeróbio por um período limitado de tempo. Eventualmente, no entanto, 
elas precisam voltar ao metabolismo aeróbio. 
RESUMINHO DA BAHIA: O metabolismo catabólico pode ser dividido 
também em relação à presença de oxigênio (metabolismo aeróbio) e na 
ausência de oxigênio (metabolismo anaeróbio). O metabolismo aeróbico 
refere-se às reações catabólicas geradoras de energia nas quais o oxigênio 
funciona como um aceitador final de elétrons na cadeia respiratória e se 
combina com o hidrogênio para formar água. A presença de oxigênio no 
“final da linha” determina em grande parte a capacidade para a produção 
de ATP. No metabolismo anaeróbio não há formação de água a partir do 
oxigênio durante a oxidação de combustíveis metabólicos. 
Objetivo 3: diferenciar os processos anabólicos e catabólicos. 
De acordo com Silverthon, o metabolismo refere-se a todas as reações 
químicas que ocorrem em um organismo. Essas reações (1) extraem energia 
das biomoléculas dos nutrientes (como proteínas, carboidratos e lipídeos) 
e (2) sintetizam ou degradam moléculas. O metabolismo frequentemente é 
dividido em catabolismo, reações que liberam energia através da 
degradação de biomoléculas grandes, e anabolismo, reações consumidoras 
de energia que resultam na síntese de biomoléculas grandes. As reações 
anabólicas e catabólicas ocorrem simultaneamente nas células por todo o 
corpo, de modo que, em qualquer momento, algumas biomoléculas estão 
sendo sintetizadas, ao passo que outras estão sendo degradadas. A energia 
liberada ou armazenada nas ligações químicas das biomoléculas durante o 
metabolismo é geralmente medida em quilocalorias (kcal). Uma 
25 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
quilocaloria é a quantidade de energia necessária para elevar a 
temperatura de 1 litro de água em 1 grau Celsius. Uma quilocaloria é o 
mesmo que uma Caloria, com C maiúsculo, usada para quantificar o 
conteúdo de energia do alimento. Uma quilocaloria também é igual a 1.000 
calorias (c minúsculo). Muita da energia liberada durante o catabolismo é 
armazenada em ligações fosfato de alta energia do ATP ou em elétrons de 
alta energia do NADH, FADH2 ou NADPH. As reações anabólicas, então, 
transferem energia desses transportadores temporários para as ligações 
covalentes das biomoléculas. O metabolismo é uma rede extremamente 
coordenada de reações químicas, na qual as atividades que ocorrem em 
uma célula em um dado momento são adaptadas às necessidades da célula. 
Cada passo em uma rota metabólica é uma reação enzimática diferente, e 
as reações de uma rota metabólica acontecem em sequência. 
De acordo, com a aula da professora google (tom de ironia), O Metabolismo 
celular é o conjunto de reações químicas que acontecem nas células dos 
organismos vivos, para que estes transformem a energia, conservem sua 
identidade e se reproduzam. Todas as formas de vida (desde as algas 
unicelulares até os mamíferos) dependem da realização simultânea de 
centenas de reações metabólicas, reguladas com absoluta precisão. 
Existem dois grandes processos metabólicos: anabolismo ou biossíntese e 
catabolismo. 
Anabolismo. São os processos biossintéticos a partir de moléculas 
precursoras simples e pequenas. As vias anabólicas são processos 
endergônicos e redutivos que necessitam de fornecimento de energia. O 
anabolismo, ou metabolismo construtivo, é o conjunto das reações de 
síntese necessárias para o crescimento de novas células e a manutenção de 
todos os tecidos. 
Catabolismo. São os processos de degradação das moléculas orgânicas 
nutrientes e dos constituintes celulares que são convertidos em produtos 
mais simples com a liberação de energia. As vias catabólicas são processos 
exergônicos e oxidativos. O catabolismo, ou metabolismo oxidativo é um 
processo contínuo, centrado na produção da energia necessária para a 
realização de todas as atividades físicas externas e internas. O catabolismo 
engloba também a manutenção da temperatura corporal. Esse processo 
catabólico implica na quebra de moléculas químicas complexas em 
substâncias mais simples, que constituem os produtos excretados pelo 
26 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
corpo. A excreção dos produtos do metabolismo é feita por diferentes 
órgãos como os rins, o intestino, os pulmões e a pele. As principais fontes 
de energia metabólica são os carboidratos, lipídios (gorduras) e proteínas, 
produtos de alto conteúdo energético ingerido pelos animais, para os quais 
constituem a única fonte energética e de compostos químicos para a 
construção de células. Estes compostos seguem rotas metabólicas 
diferentes, que têm como finalidade produzir compostos finais específicos 
e essenciais para a vida. 
Objetivo 4: elucidar os processos da via metabólica. = FALTA 
GLICOGENOLISE 
GLICÓLISE 
Glicólise—Clivagem da Glicose para Formar Ácido Pirúvico 
O modo mais importante de liberar energia da molécula de glicose é 
iniciado pela glicólise. Os produtos finais da glicólise são então oxidados 
para fornecer energia. Glicólise significa a divisão da molécula de glicose de 
modo a formar duas moléculas de ácido pirúvico. 
A glicólise ocorre mediante 10 reações químicas sucessivas. Cada etapa é 
catalisada, pelo menos, por enzima proteica específica. Observe que a 
glicose é primeiro convertida em frutose-1,6-difosfato e depois, é 
fracionada em duas moléculascom três átomos de carbonos, o 
gliceraldeído-3-fosfato, e cada uma delas é então convertida por mais cinco 
etapas adicionais em ácido pirúvico. 
Formação de ATP Durante a Glicólise. Apesar das diversas reações químicas 
nas séries glicolíticas, apenas pequena uma porção da energia livre na 
molécula de glicose é liberada na maioria das etapas. Entretanto, entre os 
estágios do ácido 1,3-difosfoglicérico e o ácido 3-fosfoglicérico e de novo, 
nos estágios do ácido fosfoeno-lpirúvico e do ácido pirúvico, a quantidade 
de energia liberada é superior a 12.000 por mol, a quantidade necessária 
para formar o ATP, e as reações são acopladas de tal maneira que é formado 
ATP. Assim, o total de 4 moles de ATP é formado para cada mol de frutose-
1,6-difosfato, que se divide em ácido pirúvico. Mesmo assim, 2 moles de 
ATP são necessários para fosfo-rilar a glicose original, de modo a formar a 
frutose-l,6-difos-fato, antes de ser possível iniciar a glicólise. Portanto, o 
ganho líquido em moléculas de ATP em todo o processo glicolítico é apenas 
2 moles para cada mol de glicose utilizada. Isso corresponde a 24.000 
calorias de energia transferida para o ATP, mas durante a glicólise, o total 
de 56.000 calorias de energia foi perdido da glicose original, dando a 
27 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
eficiência global para a formação de ATP, de apenas de 43%. Os restantes 
57% de energia se perdem sob a forma de calor. 
GLICÓLISE 
Etapa I. A primeira reação da glicólise é a conversão de glicose a glicose 
6fosfato. 
A glicose 6fosfato, ao contrário da glicose, é incapaz de atravessar a 
membrana plasmática, o que garante a sua permanência dentro das células. 
A fosforilação da glicose a partir de glicose e fosfato inorgânico é uma 
reação inviável, por ter ΔGo′ positivo (Capítulo 4). Por isto, os organismos 
utilizam outra reação, que tem ΔGo′ negativo, e na qual o ATP é o doador 
de grupo fosfato. Esta reação é irreversível e catalisada por hexoquinases. 
As hexoquinases compõem uma família de enzimas ubíquas, que atuam 
sobre diversas hexoses. Nos tecidos de vertebrados, são encontradas 
quatro isoenzimas de hexoquinases, denominadas I a IV, que diferem por 
suas propriedades catalíticas, reguladoras, pela distribuição tecidual e 
localização intracelular. A hexoquinase IV é a isoenzima predominante em 
hepatócitos e células β do pâncreas; É comumente chamada de 
glicoquinase, embora não seja específica para glicose, podendo atuar com 
menor afinidade sobre outras hexoses. Segue-se a isomerização da glicose 
6fosfato a frutose 6fosfato, por ação da fosfoglicoisomerase, e nova 
fosforilação, análoga à anterior, também utilizando ATP e também 
irreversível, catalisada pela fosfofrutoquinase 1 (6fosfofruto1quinase). 
Forma-se, então, uma hexose com dois grupos fosfato: a frutose 
1,6bisfosfato1. 
Etapa II. A frutose 1,6bisfosfato é clivada em duas trioses isômeras, 
dihidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3fosfato, por ação da aldolase. O 
gliceraldeído 3fosfato é o substrato da próxima enzima da via glicolítica, 
mas as duas trioses fosforiladas são interconvertidas por ação da triose 
fosfato isomerase. A conversão de dihidroxiacetona fosfato em 
gliceraldeído 3fosfato possibilita que uma molécula de glicose (C6) seja 
convertida em duas moléculas de gliceraldeído-3fosfato (2 × C3). Da reação 
da triose fosfato isomerase em diante, a via tem todos os seus 
intermediários duplicados e todos os carbonos da glicose são convertidos 
em piruvato. A clivagem de frutose 1,6bisfosfato e a isomerização de 
dihidroxiacetona fosfato em gliceraldeído 3fosfato são reações com ΔGo′ 
positivo. Isto significa que, nos respectivos equilíbrios, predominam frutose 
1,6bisfosfato e dihidroxiacetona fosfato, respectivamente. Apesar disto, as 
duas reações processam-se no sentido da formação de gliceraldeído 
3fosfato, porque a retirada contínua deste composto pelas reações 
28 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
subsequentes torna negativo o sinal de ΔG′ das duas reações com ΔGo′ 
positivo. 
Etapa III. As duas moléculas de gliceraldeído-3fosfato obtidas por 
fosforilação à custa de 2 ATP são oxidadas e novamente fosforiladas, agora 
por fosfato inorgânico, formando duas moléculas de 1,3bisfosfoglicerato. 
Este composto é um anidrido misto de um ácido carboxílico e o ácido 
fosfórico, um anidrido carboxílicofosfórico, que é um composto rico em 
energia.Trata-se de uma reação de oxidação redução/ fosforilação 
complexa, catalisada pela gliceraldeído 3fosfato desidrogenase. Para 
facilitar a compreensão, a reação pode ser desmembrada em duas reações 
parciais: 
1.oxidação do aldeído (gliceraldeído 3fosfato) a ácido carboxílico, com 
redução de NAD+a NADH, que é termodinamicamente favorável 
2. ligação do ácido carboxílico com o ácido fosfórico (HPO42– a pH 7,4), 
formando um anidrido carboxílicofosfórico, que é endergônica. 
Etapa IV. Compreende dois eventos de fosforilação de ADP a ATP por 
compostos com alto potencial de transferência do grupo fosforila: 
1,3bisfosfoglicerato e fosfoenolpiruvato. No primeiro, na reação catalisada 
pela fosfoglicerato quinase, o grupo fosfato da ligação anidrido carboxílico 
fosfóricodo 1,3bisfosfoglicerato, uma ligação rica em energia, é transferido 
ao ADP, produzindo ATP. O segundo evento de síntese de ATP depende da 
conversão de uma ligação éster fosfato em uma ligação fosfoenol, rica em 
energia. Esta conversão iniciasse com a transferência intramolecular do 
grupo éster fosfato do 3fosfoglicerato, do carbono 3 para o carbono 2, 
catalisada pela fosfoglicerato mutase3. O processo envolve a formação 
intermediária de um composto bifosforilado, o 2,3bisfosfoglicerato, 
originado por doação de um grupo fosfato da própria enzima ao substrato. 
Em seguida, a enolase promove a desidratação do 2fosfoglicerato, 
originando o fosfoenolpiruvato. A formação deste composto rico em 
energia possibilita a síntese de ATP na reação subsequente, irreversível, 
catalisada pela piruvato quinase. 
FERMENTAÇÃO LÁTICA 
Na fermentação lática, como acontece nas reações com participação de 
NAD+, o piruvato recebe dois elétrons e um próton do NADH e um próton 
do meio, reduzindo-se a lactato. Este é o processo utilizado por diversos 
microrganismos e por determinadas células e tecidos de mamíferos: 
hemácias, espermatozoides, medula renal, músculos esqueléticos etc. 
29 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
Quando os músculos esqueléticos realizam contração vigorosa, o oxigênio 
trazido pela circulação torna-se insuficiente para promover a oxidação da 
grande quantidade de NADH resultante do trabalho muscular e as fibras 
musculares ficam submetidas a uma anaerobiose relativa. A oxidação do 
NADH pelo piruvato gera o lactato caracteristicamente produzido por 
músculos em esforço intenso, permitindo que, pela regeneração do NAD+, 
a glicólise possa prosseguir, formando ATP. Nas situações de atividade 
muscular extenuante, costumasse afirmar, erroneamente, que é produzido 
ácido lático, que ao dissociar-se, causaria acidose (aumento da quantidade 
plasmática de prótons) — a reação da lactato desidrogenase forma lactato 
e não ácido lático e a formação de lactato consome prótons e não os 
produz. A acidose decorre do transporte conjunto (simporte) de lactato e 
prótons para o plasma; Os prótons originam-se da intensa hidrólise de ATP, 
vigente nessa situação. Somando a equação de conversão de glicose a 
piruvato à de conversão de piruvato a lactato obtém-se a equação geral da 
fermentação lática. 
CONVERSÃO DE PIRUVATO A ACETIL-COA 
Em condições aeróbias, o primeiro passo para a oxidação total do piruvato 
é a sua conversão a acetil-CoA. Nas células eucarióticas, o piruvato é 
transportado do citosol para a mitocôndria, onde é transformado em acetil-
CoA, conectando a glicólise e o ciclo de Krebs. O piruvato deixa de ser o 
aceptor dos elétrons do NADH produzido pela glicólise e está coenzima é 
oxidada pelo oxigênio, o aceptor final de elétrons no metabolismo aeróbio, 
porum processo indireto. O processo é irreversível e consiste na 
transferência do grupo acetila, proveniente da descarboxilação do piruvato, 
para a coenzima A. Esta coenzima tem justamente a função de carregadora 
de grupos acila, aos quais se liga por seu grupo sulfidrila terminal, 
estabelecendo uma ligação tioéster rica em energia. A oxidação de piruvato 
a acetil-CoA é um exemplo notável da utilização de vitaminas no 
metabolismo. Esta única transformação não pode ser realizada sem o 
concurso de quatro vitaminas. A primeira etapa é a descarboxilação do 
piruvato e a ligação do grupo hidroxietila ao TPP, catalisada pela piruvato 
desidrogenase. Esta mesma enzima é responsável pela oxidação do grupo 
hidroxietila a acetila e sua transferência à forma oxidada (forma dissulfeto) 
do ácido lipoico, que se reduz a ácido acetillipoico. 
A próxima enzima do complexo, a dihidrolipoil transacetilase, transfere o 
grupo acetila para a coenzima A, formando acetil-CoA e a forma dissulfidrila 
do ácido lipoico. Esta forma reduzida do ácido lipoico é oxidada pela 
terceira enzima, a dihidrolipoil desidrogenase, uma flavoproteína contendo 
30 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
FAD, que recebe os prótons e elétrons e os transfere finalmente para o 
NAD+, que incorpora um próton e dois elétrons. O NADH formado é 
oxidado na cadeia de transporte de elétrons. 
Uma só partícula do complexo piruvato desidrogenase é maior do que um 
ribossomo e consiste na união, por ligações não covalentes, de dezenas de 
moléculas de cada uma das três enzimas componentes do complexo. A 
associação das enzimas permite que essa reação complexa ocorra rápida e 
coordenadamente. Fazem parte ainda da partícula várias moléculas de 
enzimas reguladoras. 
Ciclo de Krebs 
O ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos 
inicia-se com a condensação de acetil-CoA e oxaloacetato, formando 
citrato, uma reação catalisada pela citrato sintase1. O citrato é isomerizado 
a isocitrato, com a formação de um intermediário, o cisaconitato, por ação 
da aconitase. A aconitase, nos mamíferos, ocorre como duas isoenzimas, 
uma mitocondrial, que participa do ciclo de Krebs, e outra citoplasmática. 
O centro ativo das aconitases inclui um centro ferroenxofre (essencial para 
a catálise). Quando há baixa disponibilidade de ferro, a isoenzima 
citoplasmática perde o centro ferroenxofre e a atividade de aconitase: a 
apoproteína resultante exibe uma função diferente, a capacidade de ligar-
se a RNA, regulando a síntese de proteínas envolvidas no metabolismo do 
ferro. A aconitase é um exemplo clássico de contradição do dogma: um 
gene → uma proteína → uma função. A isocitrato desidrogenase promove 
a oxidação de isocitrato a αcetoglutarato, com redução de NAD+ e liberação 
de CO2. No citosol e nas mitocôndrias das células de eucariotos, existem 
isoenzimas da isocitrato desidrogenase que utilizam NADP+ como coenzima 
e cuja função seria realmente produzir NADPH, um importante agente 
redutor utilizado em processos celulares antioxidantes e em sínteses 
redutoras. O αcetoglutarato é transformado em succinil-CoA, graças à 
atuação do complexo αcetoglutarato desidrogenase, semelhante ao 
complexo piruvato desidrogenase quanto à estrutura e ao mecanismo de 
reação. Trata-se, em ambos os casos, da descarboxilação oxidativa de um 
αcetoácido (piruvato ou αcetoglutarato) e ligação do grupo remanescente 
(acetila ou succinila) à coenzima A, formando um tioéster (rico em energia), 
com participação de TPP, ácido lipoico, FAD e NAD+, que é reduzido a 
NADH. A seguir, succinil-CoA é convertida a succinato, acoplada à síntese 
de outro composto rico em energia, um nucleosídio trifosfato (NTP) a partir 
de um nucleosídio difosfato (NDP) e Pi; A reação é catalisada pela succinil-
CoA sintetase (ou succinatoCoA ligase). Existem várias isoenzimas da 
31 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
succinil-CoA sintetase que diferem quanto aos organismos onde são 
expressas e quanto à especificidade para os nucleotídeos sobre os quais 
atuam: permitem a formação de ATP a partir de ADP e Pi ou de GTP 
(guanosina trifosfato a partir de GDP (guanosina difosfato) e Pi. A succinil-
CoA sintetase encontrada em plantas origina ATP; Nas bactérias, 
dependendo da espécie considerada, pode-se formar ATP ou GTP, ou 
ambos; Em mamíferos, incluindo os seres humanos, as duas isoenzimas são 
expressas e as suas quantidades relativas variam segundo o tecido. O GTP 
pode ser utilizado em reações dele dependentes, ou pode transferir um 
grupo fosfato ao ADP, produzindo ATP, por ação da nucleosídio difosfato 
quinase. A próxima reação é catalisada pela única enzima do ciclo de Krebs 
que é parte integrante da membrana interna da mitocôndria; As demais 
estão em forma solúvel na matriz mitocondrial. Trata-se de uma 
flavoproteína, a succinato desidrogenase, também denominada succinato 
ubiquinona oxidação redução ou Complexo II da cadeia respiratória. Na 
primeira etapa da reação, o succinato é oxidado a fumarato e o FAD é 
reduzido a FADH2. FAD, diferentemente de NAD+, ligase covalentemente à 
enzima, consistindo em um grupo prostético. Os elétrons e prótons do 
FADH2 são transferidos para a ubiquinona ou coenzima Q (CoQ), este sim, 
um composto que se difunde livremente na bicamada lipídica da membrana 
interna da mitocôndria. Ainda assim, considerasse FADH2 como um 
produto do ciclo de Krebs, e de outras vias metabólicas que incluem 
flavoproteínas, para viabilizar o cômputo da quantidade de ATP sintetizado 
a partir de coenzimas reduzidas. 
O fumarato é hidratado a malato pela fumarase. A malato desidrogenase 
oxida o malato a oxaloacetato, reduzindo NAD+ e fechando o ciclo. Como o 
oxaloacetato é sempre regenerado ao final de cada volta, o ciclo de Krebs 
pode oxidar acetil-CoA continuamente, sem gasto efetivo de oxaloacetato. 
Em paralelo a esta oxidação são reduzidos 3 NAD+ e 1 FAD. Observa-se, pela 
descrição das reações que o compõem, que o ciclo de Krebs é uma via 
eminentemente oxidativa para a acetil-CoA: os átomos de carbono do seu 
grupo acetila são estequiometricamente convertidos a CO2. Esta oxidação 
tem consequências fundamentais para o metabolismo de mamíferos. Como 
a degradação de ácidos graxos gera unicamente acetil-CoA, que é 
completamente oxidada no ciclo de Krebs, os ácidos graxos são convertidos 
totalmente a CO2. Em razão desta conversão, os ácidos graxos não podem 
gerar glicose. A maioria das reações do ciclo de Krebs é reversível, mas o 
sentido do ciclo é determinado pela irreversibilidade das reações 
catalisadas pela citrato sintase e pela αcetoglutarato desidrogenase. Esta 
32 
 
Julyana de Aquino Guerreiro Araújo 
última reação mantém baixas as concentrações de αcetoglutarato e, 
indiretamente, de isocitrato. Assim, apesar de o equilíbrio da reação 
catalisada pela aconitase favorecer acentuadamente a formação de citrato, 
este composto não se acumula na mitocôndria enquanto se processar a 
oxidação de isocitrato. 
GLICONEOGÊNESE 
A gliconeogênese, o processo pelo qual glicose é sintetizada a partir de 
precursores não-carboidratos, ocorre principalmente no fígado sob 
condições de jejum. Sob condições mais extremas de jejum prolongado, o 
córtex renal também pode produzir glicose. Na maior parte, a glicose 
produzida no córtex renal é utilizada na medula renal, mas uma parte pode 
entrar na corrente sanguínea. Iniciando com piruvato, a maioria das etapas 
da gliconeogênese é simplesmente o reverso daquelas da glicólise. De fato, 
essas rotas diferem apenas em três pontos. As enzimas envolvidas em 
catalisar essas etapas são reguladas de tal modo que glicólise ou 
gliconeogênese predomina, dependendo das condições fisiológicas. A 
maioria das etapas da gliconeogênese utiliza as mesmas enzimas que 
catalisam o processo de glicólise. O fluxo de carbono, é claro, ocorre na 
direção inversa. Três sequências de reações diferem das etapas 
correspondentes na glicólise. Elas envolvem a conversão