7 METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

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Metabolismo dos carboidratos I
Profᵃ. Lilian Kirdeika Martins
Introdução
Para manterem-se vivos e desempenharem diversas funções biológicas, os seres vivos necessitam continuamente de ENERGIA
Seres humanos são quimiotróficos – obtém energia oxidando compostos encontrados no meio ambiente
Substâncias orgânicas: carboidratos, lipídeos e proteínas
Reação de oxidação-redução
As moléculas de nutrientes têm energia associada com os elétrons que formam as ligações entre seus átomos
Introdução
Nutrientes providos da alimentação são oxidados e perdem prótons e elétrons (átomos de H) 
A energia derivada desta oxidação é utilizada para sintetizar um composto rico em energia ATP
Introdução
ATP (adenosina trifosfato) - possui ligações de alta energia
Energia química armazenada no ATP é utilizada em processos de síntese, contração muscular, condução de estímulos nervosos e transporte de nutrientes pelas membranas
ATP = ADP + P
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Metabolismo dos carboidratos
Os carboidratos são as principais moléculas de obtenção de energia
Glicose é o carboidrato fornecedor de energia mais comum
Ingerida na dieta sob forma de amido, sacarose e lactose
Metabolismo dos carboidratos
Para obterem ATP a partir da glicose, todas as células promovem sua oxidação parcial a piruvato
Ocorre através de uma sequência de reações denominada GLICÓLISE
GLICÓLISE – oxidação da glicose a piruvato
GLICÓLISE
Via Ebden-Meyerhof – presente em todos os seres vivos
Enzimas (desidrogenases) catalisam a quebra da glicose no citoplasma
Coenzima NAD+ – nicotinamida adenina dinucleotídeo – transferência de 1 átomo de H e se reduz a NADH
Glicose (6C)
Etapa preparatória 
(gasto de 2 ATP)
Gliceraldeído-3-fosfato
(3C)
Etapa de recuperação de energia 
(produz 4 ATP e 2 NADH)
Gliceraldeído-3-fosfato
(3C)
Ácido pirúvico ou piruvato
Glicose (6C)
Etapa preparatória 
Gliceraldeído-3-fosfato 
(3C)
Gliceraldeído-3-fosfato 
(3C)
ATP
ADP
ATP
ADP
Etapa de recuperação de energia
Gliceraldeído-3-fosfato 
(3C)
Ácido pirúvico 
(3C)
2 NAD+
2 NADH
4 ADP
4 
ATP
2 X
2 X
Glicólise – rendimento energético
1ª etapa: -2 ATP
2ª etapa: +4 ATP
Saldo final: 2 ATP
A glicólise acontece no citoplasma celular e independe da presença de O2
2 NADH
Em condições de aerobiose o piruvato continua sendo oxidado para maior produção de energia – Respiração celular
Respiração celular compreende o Ciclo de Krebs e a Cadeia respiratória (na mitocondria) onde o aceptor final de elétrons é o O2
Em condições de redução de O2 a respiração celular fica limitada e ocorre a fermentação
Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico
Homenagem ao bioquímico alemão Hans Krebs (1937)
Acontece dentro da mitocôndria (matriz mitocondrial) e dá início ao processo de respiração celular
O ácido pirúvico não pode entrar diretamente no ciclo de Krebs
Glicólise
Ciclo de Krebs
Em um passo preparatório, dentro da mitocôndria, piruvato perde uma molécula de CO2 (descarboxilação) e se torna um composto de 2 carbonos (grupo acetil)
Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico
Acetil-CoA é a principal molécula precursora da síntese do ATP
Responsável por iniciar o principal grupo de reações bioquímicas que desencadearão a síntese de ATP
Pode ser fornecida por carboibratos, triacilgliceróis, e glicogênio
O ciclo de Krebs é uma série de reações bioquímicas na qual uma grande quantidade da energia química armazenada na acetil-CoA é liberada por etapas
Coenzima NAD+ – nicotinamida adenina dinucleotídeo – transferência de 1 átomo de H e se reduz a NADH
Coenzima FAD – flavina adenina dinucleotídeo – transferência de 2 átomos de H e se reduz a FADH2
Ciclo de Krebs
Acetil-CoA (2C)
Ácido oxaloacético
(4C)
CoA
Ácido cítrico (6C)
3 NAD+
3 NADH
2 CO2
ADP + P
ATP
FAD
FADH2
Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico
Até o ciclo de Krebs são produzidos 4 ATP a nível de substrato e algumas coenzimas são reduzidas contendo prótons e elétrons com energia potencial para formação de ATP na cadeia respiratória
Da glicólise até o ciclo de Krebs a glicose é totalmente oxidada a CO2 que é o resíduo expelido pelos pulmões
Ciclo de Krebs – rendimento energético
2 ATP (2 moléculas de acetil-CoA)
6 NADH (2 moléculas de acetil-CoA)
2 FADH2 (2 moléculas de acetil-CoA)
NADH e FADH2 fornecerão energia para produção de ATP na proxima etapa da respiração celular – cadeia respiratória
2 NADH formação do aceti-Coa
Cadeia respiratória
Ocorre na membrana interna da mitocôndria
NADH e FADH2 são agora oxidados (perdem prótons e elétrons do átomo de H) e liberados para a glicólise e ciclo de Krebs
Cadeia respiratória
Os elétrons liberados passam por uma cadeia de moléculas carreadoras liberando energia (cadeia de transporte de elétrons)
No final esses elétrons são captados pelo O2
Sequência de moléculas carreadoras contidas em complexos (I, II, III e IV) são capazes de realizar oxidação e redução
Enquanto os elétrons passam ao longo da cadeia ocorre liberação gradual de energia que é utilizada conduzir geração quimiosmótica de ATP
Moléculas carreadoras da cadeia respiratória: Flavoproteínas (FMN), citocromos (cit b, cit c1, cit c, cit a, cit a3, ubiquinonas (coenzima Q)
A estratégia utilizada pelas células consiste em utilizar a energia contida nas coenzimas reduzidas em um gradiente de prótons e utilizar esse gradiente para promover síntese de ATP
Mecanismo quimiosmótico de geração de ATP
Resultado energético final
Glicólise
2 ATP
2 NADH
Ciclo de Krebs
2 ATP
2 NADH
6 NADH
2 FADH2
Cadeia respiratória
Cada NADH produz 3 ATP
Cada FADH2 produz 2 ATP
+
=
4 ATP
10 NADH
2 FADH2
4 ATP
30 ATP
4 ATP
Total= 38 ATP
Fermentação
Exercida por hemácias (não possuem mitocôndria), fibras musculares de contração rápida e fibras musculares em geral quando submetidas a esforço intenso 
Fermentação
Nos humanos o piruvato é convertido em ácido lático (lactato)
Excesso de ácido lático causa cãibras 
Saccharomyces cerevisiae
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