Fundamentos da Bioenergética

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06/10/2013 
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Fundamentos de 
Bioenergética 
Introdução 
• Todos os seres vivos precisam realizar trabalho para manter a vida. 
 Trabalho químico: síntese de componentes celulares e biomoléculas 
• lipídios, carboidratos e proteínas 
• calor e energia 
 Trabalho osmótico: acúmulo e retenção de sais e outros compostos contra 
gradiente de concentração (ATPases) 
 Trabalho mecânico: contração muscular e movimentação de flagelos 
Introdução 
• Células e organismos necessitam realizar trabalho para: 
 manutenção da vida 
 crescimento 
 reprodução e diferenciação 
 
• Capacidade de controlar e direcionar a energia para realização de trabalho 
 propriedade fundamental de todos os seres vivos 
 variedade impressionante de transformações energéticas 
 utilizamos biomoléculas complexas como combustíveis biológicos 
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Introdução 
• Bioenergética 
 estuda a transferência de energia e a utilização nos sistemas biológicos 
A B 
 A variação de energia independe de como a reação ocorreu 
 Depende somente do estado inicial e do estado final 
 Fundamental para saber se a reação vai ocorrer espontaneamente 
 Todas partem de um nível maior para um nível menor de energia 
 Energia 
 Energia 
Introdução 
• Variação de energia livre (ΔG) 
Reações exergônicas Reações endergônicas 
Introdução 
• Variação de energia livre (ΔG) 
 Equação de Gibbs 
 ΔG = ΔH – T. ΔS 
 ΔH – entalpia: calor liberado ou absorvido durante a reação 
 ΔS – entropia: desorganização dos reagentes e produtos 
 T – temperatura absoluta (ºK) 
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Introdução 
• As Reações bioquímicas são reversíveis 
 A + B C + D 
ΔG ( – ) 
ΔG ( + ) 
 E
N
E
R
G
IA
 A + B C + D 
ΔG ( + ) 
 A + B C + D 
ΔG ( – ) 
endergônica 
exergônica 
Introdução 
• O que determina o valor do ΔG? 
 Pressão 
 Temperatura 
 Natureza química 
 Concentração 
• Condições padrão ΔGº 
 Pressão: 1atm 
 Temperatura: 25º C 
 Concentração: 1mol 
 pH: 7,0 
Introdução 
• O ΔG depende das concentrações dos produtos e reagentes 
4A 8B 
equilíbrio 
ΔG = 0 
1º condição 
8A 4B 
ΔG = muito (–) 
2º condição 
6A 6B 
ΔG = (–) 
3º condição ΔG = (zero) 
4A 8B 
4º condição ΔG = (+) 
2A 10B 
5º condição ΔG = muito (+) 
A 12B 
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Introdução 
• Fornecimento de energia pelo ΔG 
 reações com ΔGº muito (–) 
 fornecem muita energia 
 reações com ΔGº muito (+) 
 podem ser irreversível em condições celulares 
 
Reações acopladas 
Processo favorável ΔG (–) 
Processo não favorável ΔG (+) 
Acoplamento de um processo 
favorável ΔG (–) com um não 
favorável ΔG (+) para produzir 
um resultante negativo 
Energia térmica 
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Energia térmica 
Carboidratos – Lipídios – Proteínas 
Biomoléculas energéticas 
Fornecem energia térmica 
Realização de trabalho 
adenosina-tri-fosfato (ATP) 
Adenosina-Tri-Fosfato (ATP) 
Pi + ADP = ATP (reação endergônica) 
ATP – Pi = ADP (reação exergônica) - ATPases 
= 
Outras moléculas energéticas 
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Principal precursor do ATP  Acetil-CoA 
Ciclo de Krebs ATP 
Metabolismo dos carboidratos 
Glicólise 
Metabolismo dos lipídios 
β-oxidação de ácidos graxos 
De onde nossas células 
conseguem retirar a glicose? 
Metabolismo dos 
Carboidratos 
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digestão e absorção dos carboidratos 
pH 6,7 
HCl 
pH 0,9 
HCO3
- 
pH 8,3 
jejuno 
superior 
pâncreas 
dissacaridases 
isomaltose 
maltose 
glicose 
glicose 
isomaltase 
maltase 
sacarose glicose e frutose 
sacarase 
lactose glicose e galactose 
lactase 
hidrólise de ligações glicosídicas 
dissacarídeos 
jejuno 
superior 
pâncreas 
3 Na+ 
2 K+ 
glicose 
frutose 
galactose 
Co-transporte 
monossacarídeo Na+ 
GLUT-2 
circulação porta 
Fígado 
Célula borda de escova 
glicose e galactose 
Na+ 
frutose 
GLUT-5 
ATPase 
glicose  
frutose  
digestão e absorção dos carboidratos 
GLUT-2 
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 Diarréias osmóticas 
 Desidratação 
 Flatulência 
 Cólicas abdominais 
 Cefaléia 
DEGRADAÇÃO ANORMAL DE DISSACARÍDEOS 
 Deficiência de dissacaridases