Bioenerg-Metabol

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BIOENERGÉTICA E INTRODUÇÃO 
AO METABOLISMO
Paulo Preté
Os organismos necessitam de energia concomitantemente a fim de
manterem-se vivos e desempenharem suas diversas funções biológicas
(crescer , reproduzir e envelhecer).
A capacidade de aproveitamento da energia de várias fontes e canaliza-lá
para a realização de trabalhos biológicos são propriedades fundamentais
de todos os organismos vivos.
CONCEITO DE BIOENERGÉTICA
Descreve como os 
organismos vivos 
capturam, transformam e 
usam energia 
Todos os organismos vivos derivam sua energia direta ou indiretamente da 
energia da luz solar. Os organismos vivos são interdependentes, trocando 
energia e matéria através do meio ambiente
De acordo com a forma que os organismos obtém energia necessária para
realizar suas funções, podemos dividi-los em dois grupos:
AUTÓTROFOS
Sintetizam seus próprios constituintes celulares a partir 
de moléculas simples
HETERÓTROFOS
Os seres heterotróficos obtêm energia oxidando os 
compostos encontrados no meio ambiente, ou seja, 
sintetizados pelos seres autotróficos.
CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS EM 
AUTÓTROFOS E HETERÓTROFOS
Os nutrientes ao serem oxidados, perdem prótons e elétrons e têm seus átomos de carbonos (C)
convertidos a CO2. A energia derivada desta oxidação é utilizada para regenerar ATP a partir de
ADP + Pi. Essa energia será usada para promover os processos biológicos que consomem
energia.
USO DO ATP EM PROCESSOS BIOLÓGICOS DIVERSOS
Todas as reações químicas em uma célula seguem as mesmas leis 
que governam todos os demais processos naturais. 
Demonstração da origem evolucionária comum dos organismo
ASPECTOS TERMODINÂMICOS
Primeira Lei: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”, 
Segunda Lei: “o universo tende a desordem cada vez maior de forma atingir o equilíbrio”, 
APLICAÇÃO DAS LEIS DA TERMODINÂMICA EM 
SISTEMAS BIOLÓGICOS
Exotérmica
Endotérmica
Nível de 
energia
Nível de 
energia
Reagentes
Produtos
Reagentes
ProdutosREAGENTES/PRODUTOS:
C6H1206 + 02
CO2 + H2O
REAÇÕES QUÍMICA
Para a reação abaixo, 
DEFINIÇÃO DE ΔG (ENERGIA LIVRE DE GIBBS)
ΔG = ΔH - TΔS
G = Energia livre: 
Energia capaz de realizar 
trabalho durante uma 
reação a T e P constante:
Se a reação libera energia 
livre G = (-) exergônico
Se ganha energia livre
G = (+) endergônico
S = Entropia:
Expressão 
quantitativa para 
desordem e caos: 
Se os produtos são 
menos complexos e 
mais desordenados:
ganho de entropia
S = (+)
H = Entalpia:
Conteúdo de calor de 
um sistema de reação; 
reflete o número e o 
tipo de ligações nos 
reagentes e produtos
H reg > H prod:
H = (-) exotémico
H reg  H prod:
H = (+) endotérmico
G°’ ESTÁ RELACIONADO COM A 
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DA REAÇÃO
Energia Livre
Relação entre Constante de Equilíbrio, Energia livre e critério de espontaneidade:
REAÇÕES NÃO ESPONTÂNEAS OCORRE 
ATRAVÉS DE DUAS OU MAIS REAÇÕES 
ENTENDENDO O USO DE ATP
COMPOSTOS BIOLÓGICOS FOSFORILADOS DE ALTA ENERGIA
COMPOSTOS BIOLÓGICOS FOSFORILADOS DE ALTA ENERGIA
ACOPLAMENTO ENERGÉTICO EM UM PROCESSO QUÍMICO
G = +13,8 kJ mol-1 G = -31 kJ mol-1 G = -17,2 kJ mol-1
ATP E AS COENZIMAS ATUAM COM IMPORTANTE ELO ENTRE PROCESSOS 
DISTINTOS DO METABOLISMO. 
VISÃO GERAL DO METABOLISMO
MAPA METABÓLICO
POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS
GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS
Acetil-CoA (2)
Oxaloacetato (4) Citrato (6)
Isocitrato (6)
Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
Fumarato (4)
Malato (4)
Gly
Ala
Ser
Cys
Leu
Ile
Lys
Phe
GluAsp
Piruvato (3)
CO2
CO2
CO2
CO2

MAPA II
Fosfoenolpiruvato (3)
CO2
ESTRUTURA DA COENZIMA NICOTINAMIDA ADENINA 
DINUCLEOTÍDEO (NAD). REDUZIDA E OXIDADA. 
ESTRUTURA DA COENZIMA FLAVINA ADENINA 
DINUCLEOTÍDEO (FAD). REDUZIDA E OXIDADA. 
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE APROVEITAMENTO 
DE ENERGIA NA SÍNTESE DE ATP
FADH2
NADH H++
H2O
ADP Pi
ATP
+ENERGIANAD
+
FAD
CO2
GLICOSE
ÁCIDO GRAXO
AMINOÁCIDOS
AR EXPIRADO
O2
AR INSPIRADO
PROCESSOS QUÍMICOS
PROCESSOS OSMÓTICOS
PROCESSOS ELÉTRICOS
PROCESSOS MECÂNICOS
DESTINO DA GLICOSE PROVENIENTE DA ALIMETAÇÃO
Glicólise
Sínt. de Glicogênio
Sínt de Ácidos Graxos
Sangue
GLICOSE
LACTATO
Proteínas
Aminoácido
s
Uréia
GLICOSE
CO2 + H2O
ATP
Proteínas
Ácidos 
Graxos
CO2 + H2O
ATP
Ácidos 
Graxos
Piruvato
Ácidos GraxosVLDL
GLICOSE
GLICOGÊNIO
Quilomicrons
Tecidos
GLICOSE
CO2 + H2O
ATP
Triacilglicerol
Glicerol
Glicogênio
ESTADO METABÓLICO
ABSORTIVO
HORMÔNIOS CATABÓLICOS
GLUCAGON  PRODUZIDO NO PÂNCREAS EM RESPOSTA A
HIPOGLICEMIA.
ADRENALINA  PRODUZIDO NA SUPRA-RENAL EM REPOSTA A
DIVERSOS FATORES: SUSTO REAL OU IMAGINÁRIO, HIPOGLICEMIA,
EXERCÍCIOS.
CORTISOL  PRODUZIDO NA SUPRA-RENAL EM REPOSTA AO
ESTRESSE, FRIO E EXERCÍCIOS.
NORADRENALINA  PRODUZIDO NA SUPRA-RENAL.
TIROXINA  PRODUZIDO NA TIREÓIDE.
SINALIZAÇÃO DO CONTROLE HORMONAL E 
MODIFICAÇÕES COVALENTES DE ENZIMAS
ESTRUTURA DO RECEPTOR E DA PROTEÍNA G
GLUCAGON  PRIMEIRO MENSAGEIRO 
SITUAÇÃO METABÓLICA DE JEJUM
VIAS DE DEGRADAÇÃO  CATABOLISMO
ETAPAS DA ATIVAÇÃO DO CATABOLISMO PELO 
GLUCAGON E ADRENALINA NO FÍGADO E NO MÚSCULO
ENZIMA ADENILATO CICLASE E SÍNTESE DO AMPc
ATIVAÇÃO DA PROTEÍNA QUINASE PELO AMPc
PKA Inativa
Subunidade Regulatória
Subunidade Catalítica
FOSFORILAÇÃO
INTEGRAÇÃO CATABÓLICA
Pâncreas -células alfa
Glucagon
Glicogênio
Glicose
Sangue
Glicose
Glicose
CO2 + H2O
ATP
Lactato
Glicose
Ácidos Graxos
ATP
CO2 + H2O
ATP
Triacilglicerol
Glicerol
Ácidos GraxosÁcidos Graxos
CO2 + H2O
ATP
JEJUM CURTO
ESTADO METABÓLICO
GLICOSE
CO2 + H2O
ATP
Sangue
GLICOSE
Lactato
GLICOSE
GLICOSE
Alanina
Proteínas
Aminoácidos
JEJUM PROLONGADO
Triacilglicerol
Glicerol
Ácidos Graxos
CO2 + H2O
ATP
Corpos 
Cetônicos
Ácidos Graxos
ATP
CO2 + H2OCorpos 
Cetônicos
ATP
ESTADO METABÓLICO