METABOLISMO DE MACRONUTRIENTES E RESPIRAÇÃO CELULAR

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Metabolismo dos Macronutrientes
&
Respiração Celular (Metabolismo Celular)
Metabolismo x Respiração Celular
Metabolismo dos 
Macronutrientes:
GLICÍDIOS
PROTÍDIOS
LIPÍDIOS
Respiração Celular:
Obtenção de energia pelas células:
Glicólise
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
A metabolização dos macronutrientes da nossa alimentação fornece os substratos à RESPIRAÇÃO CELULAR.
OBJETIVO: Conhecer as Vias Metabólicas que conduzem os nutrientes até formação do ATP intracelular
 PARTE I: # Conceitos Fundamentais
 # ATP e Respiração Celular
 # Os Macronutrientes
 # Vias Metabólicas: Anabolismo
 Catabolismo
 PARTE II: # Formas de Absorção do Macronutrientes
 # Regulação do Metabolismo dos 
 Macronutrientes 
 PARTE III : 
 # Correlação do Metabolismo dos 
 Macronutrientes c/ a Respiração Celular
ATP
ATP: Adenosina Trifosfato
 
 “É o substrato enérgico fundamental do organismo”. 
Como a célula obtém ATP?
R: Através da respiração celular:
 Conjunto de reações bioquímicas intracelulares, com consumo de O2, visando obtenção de energia (ATP)
 Glicólise
 Ciclo de Krebs
 Cadeia Respiratória (fosforilação oxidativa)
 METABOLISMO CELULAR OU
 METABOLISMO ENERGÉTICO CELULAR 
Etapas da Respiração Celular:
Respiração Celular --> Fenômeno Bioquímico pelo qual as células retiram a energia acumulada nas substâncias orgânicas (alimentos).
- A respiração é um processo que libera energia, sendo que esta será utilizada na síntese de novos compostos pelas células, no transporte de substâncias, na divisão celular e vários outros processos.
- Na respiração, existe produção de CO2 e H2O e a energia é liberada lentamente e em grande parte acumulada numa substância denominada ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP). A energia acumulada no ATP será utilizada nas reações vitais.
Respiração Celular:
Respiração celular 
Respiração celular 
Etapas 
Glicólise: no citoplasma
Ciclo de Krebs: na matriz mitocondrial 
Cadeia respiratória: nas cristas mitocondriais 
Respiração celular 
Saldo de energia
Glicólise: 2 ATPs
Ciclo de Krebs: 2 ATPs
Cadeia respiratória: 32 ATPs
SALDO FINAL : 36 ATPs 
OU 38 ?
Macronutrientes 
 São nutrientes necessários ao organismo em grandes quantidades, constituindo a maior parte na dieta. 
 Fornecem energia e componentes 
 fundamentais para o crescimento e manutenção
 dos tecidos orgânicos como um todo. 
Glicídios
 Protídios
 Lipídios
ENERGIA
Como é o mecanismo de obtenção de energia a partir dos alimentos ? 
Como é regulado este mecanismo?
Qual o nome deste mecanismo?
Macronutrientes e seu Metabolismo
Metabolismo
OU
Metabolismo
Energético
GLICÍDIOS
PROTÍDIOS
LIPÍDIOS
 Macronutrientes
Crescimento &
Manutenção do corpo
Metabolismo dos Macronutrientes
Metabolismo
É o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos.
É um conjunto de reações bioquímicas que ocorre no organismo, com objetivo de regular funções celulares e teciduais, renovando componentes, processando nutrientes, produzindo energia, sintetizando, modificando, ou degradando inúmeras moléculas.
Metabolismo
É o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos.
É um conjunto de reações bioquímicas que ocorre no organismo, com objetivo de regular funções celulares e teciduais, renovando componentes, processando nutrientes, produzindo energia, sintetizando, modificando, ou degradando inúmeras moléculas.
Vias Metabólicas
 “ O metabolismo se desenvolve em vias metabólicas”
 São sequências de reações em que o produto de uma reação é utilizado como reagente na reação seguinte. Diferentes enzimas catalisam diferentes passos de vias metabólicas.
2 Tipos de Vias Metabólicas:
 
Anabolismo ou Vias Anabólicas
Catabolismo ou Vias Catabólicas
Anabolismo
 São reações químicas (ou vias metabólicas) que produzem nova matéria orgânica (que pode ser armazenada) nos seres vivos. Sintetizam-se novos compostos (moléculas mais complexas) a partir de moléculas simples (com consumo de energia). 
 Ex: Produção e armazenamento de glicogênio a partir da glicose
Catabolismo
 São reações (vias metabólicas) de decomposição /degradação. Podem produzir energia livre (sob a forma de ATP) a partir da decomposição (“quebra”) de moléculas complexas , ou simplesmente degradar e eliminar substâncias endógenas ou exógenas.
 
Catabolismo
 São reações (vias metabólicas) de decomposição /degradação. Podem produzir energia livre (gerando ATP) a partir da decomposição (“quebra”) de moléculas complexas , ou simplesmente degradar e eliminar substâncias endógenas ou exógenas.
 Ex: Glicogenólise e Glicólise com formação de ATP
 Metabolismo dos Macronutrientes
X
Metabolismo (respiração) Celular
MACRONUTRIENTES
&
METABOLISMO DOS MACRONUTRIENTES
METABOLISMO CELULAR
OU
RESPIRAÇÃO CELULAR:
 1)Glicólise
 2)Ciclo de Krebs
 3)Cadeia Respiratória 
 (ou fosforilação Oxidativa)
É o início do processo que vai oferecer substratos ao metabolismo celular
Processo final , intracelular, de obtenção de energia 
Qual o ELO?
Metabolismo dos Macronutrientes
Glicídios
Protídios
Lipídios
PROCESSO DE METABOLIZAÇÃO
Síntese moléculas complexas e
Armazenamento
Formação de substrato ENERGÉTICO:
Respiração celular:
Glicólise
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
VIAS
METABÓLICAS
ANABOLISMO
CATABOLISMO
Parte II
# Formas de Absorção do Macronutrientes
# Regulação do Metabolismo dos 
 Macronutrientes 
Questões básicas sobre a Absorção dos Macronutrientes:
Em que forma os Macronutrientes são absorvidos e metabolizados?
Quais os caminhos (vias metabólicas) que tomam?
Quem são os reguladores destas vias?
Forma/estrutura Bioquímica dos Macronutrientes
Glicídios, Protídios e Lipídios
Formas Complexas
Formas monoméricas 
(menores /mais simples): FORMA DE ABSORÇÃO
DIGESTÃO
Glicídios precisam passar pelas várias etapas da digestão até chegarem as suas formas monoméricas: MONOSSACARÍDEOS
 1.AMIDO.............. Somente GLICOSE
 2.SACAROSE......... GLICOSE E FRUTOSE
 3.LACTOSE ........... GLICOSE E GALACTOSE
 4.MALTOSE........... GLICOSE + GLICOSE 
FORMAS VIÁVEIS P/ ABSORÇÃO INTESTINAL
5. Frutose de forma
6. Glicose “livre”
7. Celulose(não digerida)
Protídios:(forma complexa= todas as 
 proteinas)
 As diversas proteínas devem ser digeridas até sua forma monomérica : 
diferentes AMINOÁCIDOS
Forma viável p/
ABSORÇÃO
 Lipídios: Triglicerídeos (++)
 Fosfolipídios
 Ésteres do colesterol
 Ácidos Graxos Livres
 
Deverão ser digeridos à forma MONOMÉRICA:
 
 ÁCIDOS GRAXOS
Forma de ABSORÇÃO
Monossacarídeos
Aminoácidos
Ácidos Graxos
ABSORVIDOS
GANHAM A CORRENTE SANGUÍNEA
PASSAM A SER REGULADOS PELOS: 
HORMÔNIOS REGULADORES DO METABOLISMO
Parte II:
 
 # Formas de Absorção do Macronutrientes
# Regulação do Metabolismo dos 
 Macronutrientes 
Regulação Endócrino-Metabólica dos Macronutrientes
Após absorvidos MONOSSACARÍDEOS ; ÁCIDOS GRAXOS; e AMINOÁCIDOS : Inicia-se a
 REGULAÇÃO ENDÓCRINA do METABOLISMO
 São regulados pela INSULINA 
 e seus 4 contrarreguladores: GLUCAGON
 CATECOLAMINAS
 CORTISOL
 HGH
 
A insulina é um potente
hormônio ANABOLIZANTE , com intensa atuação no metabolismo de todos os MACRONUTRIENTES
Os 4 contrarreguladores são essenciais para o equilíbrio metabólico
O que ocorre após a Absorção?
Os monossacarídeos, aminoácidos e ácidos graxos, entram na corrente sanguínea e passam a sofrer a ação regulatória de vários hormônios.
O próprio nível sanguíneo destes nutrientes no sangue influencia a secreção dos hormônios que os regulam.
 EX: A elevação da glicemia estimula a secreção de insulina.
Sistema de feedback ou
retroalimentação
+
“Há variações na secreção de Insulina e seus contrarreguladores, de acordo com a necessidade, para atingir-se o equilíbrio metabólico” 
 As Glândulas Endócrinas secretam coordenadamente os hormônios do METABOLISMO de acordo com a situação ou momento do dia.
Ex. 1: Após uma refeição Insulina se eleva
 Glucagon baixa
 Cortisol se eleva
Ex. 2: Ao amanhecer 
 Insulina está baixa
(A glicemia se eleva)
(A glicemia está baixa)
Regulação da Secreção de insulina
1) Regulação pela Glicemia : ação direta da 
 Glicose nas cels. Beta 
 Elevação da glicemia estimula a secreção 
2) Regulação pelas Incretinas (hormônios 
 proteicos Intestinais):GLP-1e GIP( 75% da secreção)
GLP-1 e GIP são secretados em resposta à ingestão de carbohidratos:
EIXO ENTERO-INSULAR
Incretinas:
GLP-1(glucagon like peptide)
GIP (peptídeo insulinotrópico glicose-dependente)
Hormônios produzidos no intestino após ingestão alimentar.
Principal função :
estimular produção de insulina (tanto GLP-1 como GIP) pelas células β, de forma glicose-dependente e suprimir a produção de glucagon (só o GLP-1) pelas células α pancreáticas.
Efendic S. et al. Overview of incretin hormones. Horm Met Res 2004; 36: 742-746.
Cels . K :
GIP
Cels. L: GLP-1
Resumo
Elevação da Glicemia: Estimula a Insulina
 Ação hipoglicemiante
 (regula a glicemia)
 
Queda da Glicemia e EXERCÍCIO:
 Estimulam HGH, Cortisol, Catecolaminas e Glucagon
 mobilizam glicose p/obter ENERGIA
 
A GLICEMIA É UMA VARIÁVEL CHAVE / FUNDAMENTAL PARA ATIVAÇÃO DOS MECANISMOS HORMONAIS DE REGULAÇÃO DO METABOLISMO DOS MACRONUTRIENTES
NA REGULAÇÃO DA GLICEMIA OCORREM VARIAÇÕES DA INSULINA E SEUS CONTRARREGULADORES FUNDAMENTAIS PARA O METABOLISMO DOS MACRONUTRIENTES
Resumo II
 EXERCÍCIO HIPOGLICEMIA 
 Secreção de: Secreção de: 
Adrenalina Insulina
Cortisol
Glucagon
HGH 
 
 Gliconeogênese
 Glicogenólise
 Lipólise 
Fornecimento de substrato p/ o METABOLISMO ENERGÉTICO / RESPIRAÇÃO CELULAR
A regulação hormonal do Metabolismo dos MACRONUTRIENTES “alimenta “ a RESPIRAÇÃO CELULAR 
AÇÕES DA INSULINA E SEUS CONTRARREGULADORES NO METABOLISMO:
 O Sistema Endócrino regula as ações ANABÓLICAS OU CATABÓLICAS (controlando as VIAS METABÓLICAS), que vão transformar alimento em ENERGIA.
 DEVEMOS CONHECER AS AÇÕES HORMONAIS MAIS RELEVANTES NA REGULAÇÃO DO METABOLISMO 
Efeitos da Insulina no Metabolismo dos Macronutrientes:
Promoção da entrada e armazenamento nas células de:
 Plasma Células (síntese) 
Glicose Glicogênio
Aminoácidos Proteinas
Ácidos Graxos Triglicerídeos
EFEITO ANABÓLICO
1- Ações da Insulina no metabolismo dos glicídios
1.1- Promover a entrada da glicose nas 
 células.
1.2- Induzir a Glicólise.
1.3- Estimular a Síntese do Glicogênio.
 Inibir a degradação do glicogênio
 (Glicogenólise).
1.4- Inibir a Gliconeogênese. 
1.1- Entrada da Glicose nas células
A insulina induz a ativação da proteína transportadora de glicose (GLUT 4):
 Células musculares:
 Adipócitos:
 
 Insulina Glicose
 R.I. GLUT 4
CONTRARREGULAÇÃO: HGH; CORTISOL e Catecolaminas geram resistência à insulina: inibem a entrada de glicose nas células
1.1- Entrada da Glicose nas células
Nem todas as células necessitam da insulina para entrada da glicose:
 a) Neurônios cerebrais
 b) Hepatócitos
 c) Cels. da medula renal
 d) Cels. do sangue (hemácias/ leucócitos)
1.1- Entrada da Glicose nas células
Nem todas as células necessitam da insulina para entrada da glicose:
 a) Neurônios cerebrais
 b) Hepatócitos
 c) Cels. da medula renal
 d) Cels. do sangue (hemácias/ leucócitos)
1.2 – Insulina:Estímulo à Glicólise
Oxidação da glicose até lactato e piruvato
 ( O piruvato vai p/ o Ciclo de Krebs)
Esta oxidação libera ATP p/ o metabolismo energético 
Cada glicose (hexose) ao converter-se em uma triose (piruvato) libera 4 ATPs (mas 2 são consumidos no processo: dá um balanço + de 2 ATPs)
 CONTRARREGULAÇÃO: GLUCAGON Inibe a Glicólise
1.3 – Insulina:Síntese de Glicogênio
 A insulina estimula a glicogênio sintetase enzima fundamental na formação do glicogênio a partir de molécula de glicose, principalmente nos músculos e fígado
A insulina inibe a enzima degradadora do glicogênio (bloqueia a GLICOGENÓLISE a nível hepático e muscular)
 
CONTRARREGULAÇÃO: GLUCAGON e HGH : Inibe a síntese de Glicogênio; estimula Glicogenólise. 
1.4 – insulina:Inibição da Gliconeogênese
 A insulina inibe várias etapas (enzimas) que a atuam na conversão de aminoácidos a glicose no fígado (80% ) e Rins (20%).
 A insulina reduz o débito hepático de glicose = reduz gliconeogênese e glicogenólise hepáticas.
 e reduz a produção renal de glicose.
CONTRARREGULAÇÃO: Glucagon, Catecolaminas, Cortisol : estimulam gliconeogênese hepática , não tem efeito na renal
2 – Insulina:Ação no metabolismo Lipídico
 Estímulo a lipogênese: formação e estocagem de TRIGLICERÍDEOS nos adipócitos , tornando-os maiores = ENGORDANDO
 3 ácidos graxos + 1 glicerol = TGL
 A insulina inibe a enzima lipase hormônio-sensível que degrada o TGL liberando ácidos graxos e glicerol na corrente sanguínea: Inibe a Lipólise.
CONTRARREGULAÇÃO: HGH, Glucagon e Catecolaminas estimulam a LIPÓLISE
2 – Insulina: Ação no metabolismo Lipídico
(Lipogênese)
 ADIPÓCITO
Glicose 
 Glicerol 
 + TGL
 Ac. Gx(3)
Ácidos Graxos 
A insulina tem ação anabólica (lipogênica) no metabolismo lipídico
3 – Insulina: Ação no Metabolismo dos Protídeos
Estimula a entrada dos aminoácidos nas células.
Estimula a Síntese proteica intracelular
Funciona como um hormônio anabolizante
Inibe a degradação proteica
CONTRARREGULAÇÃO: Cortisol em níveis elevados induz catabolismo proteico
PARTE III : 
 # Correlação do Metabolismo dos 
 macronutrientes c/ a Respiração
 Celular
 
Constatações sobre as funções Metabólicas :
 O Metabolismo dos Macronutrientes e o Metabolismo Energético são partes de um só Grande processo de reações metabólicas
Ambos estão diretamente conectados com o Metabolismo Celular e consequentemente com a Respiracão Celular
Conexão do Metabolismo dos Macronutrientes com a Respiração Celular
A respiração Celular produz ATP (energia) p/ a contração muscular.
Durante o Exercício (stress físico) :
 Sobem : Glucagon,HGH, Cortisol e Catecolaminas
 Desce : Insulina
Liberação de Glicose(Glicogenólise, Gliconeogênese) e Ácidos Graxos(lipólise) p/ o Ciclo de Krebs 
Constatações importantes:
O metabolismo dos Macronutrientes libera SUBSTRATO PARA PRODUÇÃO DE ATP no Ciclo de Krebs e na Cadeia Respiratória
A produção de ENERGIA no corpo ocorre a nível celular (RESPIRAÇÃO CELULAR), utilizando como substratos derivados do METABOLISMO DOS MACRONUTRIENTES
Metabolismo Celular:
a Respiração Celular
Etapas Sequenciais:
Glicólise: no citoplasma
Ciclo de Krebs: na matriz mitocondrial 
Cadeia respiratória (fosforilação oxidativa): nas cristas mitocondriais 
GLICÓLISE
CADEIA RESPIRATÓRIA
CICLO DE KREBS
2 ATP s
2 ATP s
32 ATP s
 
NAD e
FAD
ÁGUA
OXIGÊNIO
GLICOSE
2 PIRUVATOS
2 
PIRUVATOS
Acetil Co enzima A
MITOCÔNDRIA
8 H+
A insulina (c/ a Glicólise) oferece a glicose p/o sistema.
As catecolaminas no EXERCÍCIO promovem glicogenólise e Gliconeogênese: + Glicose p/ oxidação
4 ATPs
(2 / saldo)
2 ATPs
32 ATPs
Citoplasma
Glicólise:
NAD(nicotinamida-adenina-dinucleotídeo ):Aceptor de H+
Ciclo do Ácido Cítrico ou de Krebs: 
Glicólise.... Ácido Pirúvico(3C)....Oxidação = Acetil-coenzima A(2C)
Libera 2 ATPs
Na Matriz Mitocondrial
Oito hidrogênios liberados no ciclo de Krebs reagem com NAD e o FAD, que os conduzirão p/ cadeia respiratória: fornecerão energia para a síntese de ATP
FAD: Flavina-adenina dinucleotídeo
 Ácidos graxos e 
Aminoácidos também
podem ser utilizados 
como substrato p/ a
respiração celular 
via Ciclo de Krebs
GLICOSE
Aminoácidos
Ac. Graxos
Ação dos Aceptores de hidrogênio 
(NAD E FAD)na cadeia respiratória
NAD,  FAD e  citocromos que participam da cadeia respiratória captam hidrogênios e os transferem, através de reações que liberam energia
formação de moléculas de ATP por fosforilação oxidativa: Cada molécula de NADH2 que inicia a cadeia respiratória leva à formação de três moléculas de ATP
1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3P   
   1 H2O + 3 ATP + 1 NAD
CADA MOL DE ATP FORMADO NA RESPIRAÇÃO CELULAR GUARDA 7500 CAL NAS LIGAÇÕES ENTRE OS FOSFATOS
Ação dos Aceptores de hidrogênio 
(NAD E FAD)na cadeia respiratória
Cada molécula de FADH2 que inicia a cadeia respiratória leva à formação de duas moléculas de ATP
1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2P       1 H2O + 2 ATP + 1 FAD
Cadeia respiratória
Aceptores de H+: NAD & FAD
Cadeia de transporte de eletrons
32 ATP
36 ATPs
Saldo de energia
Glicólise: 2 ATPs
Ciclo de Krebs: 2 ATPs
Cadeia respiratória: 32 ATPs
 TOTAL : 1 mólecula de GLICOSE = 36 ATPs
Cadeia respiratória
Aceptores de H+: NAD & FAD
Cadeia de transporte de eletrons
32 ATP
36 ATPs
10 NADH 2 = 30 ATPs
2 FADH 2 = 4 ATPs
?
36 ou 38 ATP??
“ A membrana interna na mitocôndria é impermeável às moléculas de NADH formadas no citoplasma (2 unidades na glicólise). Assim, os eletrons (H+) transportados por estas moléculas são cedidos a duas molécula de FAD, formando só 4 moléculas de ATP e não 6. ” 
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NAD = 3 ATPs
FAD = 2 ATPs
 2NAD = 6 ATPs
2NAD = 4 ATPs
Cadeia respiratória
Cadeia de transporte de eletrons
32 ATP
36 ATPs
CITOPLASMA
2 NADH (6ATPs) 2 FADH (4 ATPs) 
36 ou 38 ATP??
“ A membrana interna na mitocôndria é impermeável às moléculas de NADH formadas no hialoplasma (2 unidades na glicólise). Assim, os eletrons (H+) transportados por estas moléculas são cedidos a duas molécula de FAD, formando só 4 moléculas de ATP ao invez de 6. ” 
 “ Contudo, por vezes, o NADH transfere os seus H+ para uma molécula de NAD+, presente na matriz mitocondrial, gerando 3 ATP por cada molécula de NADH resultante da glicólise.”
 “O balanço energético da respiração celular pode ser de 36 ATP ou de 38 ATP”
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● A Respiração Celular pode ser dividida em dois processos:
1. Respiração Aeróbia --> Ocorre na presença de oxigênio
2. Respiração Anaeróbia --> Ocorre na ausência de oxigênio
RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA
- É aquela que usa oxigênio para desdobrar a glicose em gás carbônico, água e energia. Produz 38 ATP de energia.
- É realizada parte no hialoplasma da célula e parte na mitocôndria.
- A fonte de energia mais utilizada é a glicose (não a mais energética), os aminoácidos e os ácidos graxos fornecem mais energia mas são menos utilizados. 
Equação da respiração aeróbica
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP