Estudo Dirigido Metabolismo Energético

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ATIVIDADE
FÍSICA/IDOSOS
25-ESTUDO DIRIGIDO-
METABOLISMO
ENERGÉTICO
CRIAÇÃO, COORDENAÇÃO E SELEÇÃO DE TEXTOS Prof
Pedro Norberto
estudo dirigido de metabolismo energético:
Definições De metabolismo anaeróbico
1. Defina os seguintes termos: metabolismo,
catabolismo, anabolismo, reações endergônicas
e exergônicas, reações de oxidação e redução.
Metabolismo: conjunto de reações químicas
de um organismo vivo; processo geral pelo
qual os sistemas vivos adquirem e usam
energia livre para realizar suas funções.
Catabolismo: processo pelo qual os
nutrientes e os constituintes celulares são
degradados para gerar energia e matéria
prima.
Anabolismo: processo no qual as
biomoléculas são sintetizadas a partir de
componentes mais simples.
Reações exergônicas: reações que liberam
energia.
Reações endergônicas: reações que
consomem energia.
Reações de oxidação: reações em que há
perda de hidrogênios.
Reações de redução: reações em que há
ganho de hidrogênios.
Reações de oxidação-redução: reações de
transferência de átomos de hidrogênio.
2. De que forma as reações do catabolismo e do
anabolismo estão relacionadas?
As reações catabólicas e anabólicas são
tipicamente reações acopladas, em que a
energia (ATP) e o potencial redutor (NADH)
gerados pelas primeiras, são utilizados pelas
segundas.
3. Como a energia fica armazenada na molécula
do ATP? (Que tipo de energia é essa: térmica,
mecânica, química, elétrica?)
A energia fica armazenada na molécula do
ATP nas suas ligações fosfato de alta energia.
Assim, a energia liberada pelos processos
catabólicos fica conservada como energia
química na estrutura molecular do ATP.
4. Qual a função do NAD+? Que outra
molécula tem a mesma função que o NAD+ nos
organismos vivos?
O NAD+ tem como função transportar e
transferir átomos de hidrogênio de uma
molécula a outra. A outra molécula que
exerce essa mesma função é o FAD.
5. O que é metabolismo aeróbico? E
anaeróbico?
O metabolismo aeróbico é aquele em que se
tem a produção de energia (ATP) com a
participação de oxigênio; já o chamado
metabolismo anaeróbico é aquele em que a
produção de ATP não necessita da
participação de O2.
Estudo Dirigido:Glicólise, Fermentação
Láctica:
1. O que é glicólise? Quais são os produtos
finais da glicólise? Em que local da célula
ocorre a glicólise?
Glicólise é a via metabólica de quebra da
glicose e ocorre no citoplasma de todas as
células. Durante a glicólise, a molécula de
glicose é degradada e convertida em 2
moléculas de piruvato; simultaneamente, são
produzidos 2 ATP e 2 NADH.
2. O que ocorre na primeira etapa da glicólise?
E na segunda?
Na primeira etapa da glicólise, etapa de
investimento de energia, a molécula de
glicose é fosforilada e preparada para ser
degradada. Para tanto, a célula gasta 2
ATPs. Ao final da primeira etapa da glicólise,
uma molécula de glicose é clivada em duas
moléculas de três carbonos, o gliceraldeído
fosfato e a dihidroxiacetona. Na segunda
etapa da glicólise, etapa de recuperação de
energia, são produzidos 2 ATPs para cada
molécula de gliceraldeído fosfato que inicia
esta etapa, sendo produzidos no total 4
ATPs; como na primeira etapa haviam sido
gastos dois ATPs, o ganho líquido é de 2
ATPs. Cada molécula de gliceraldeído fosfato
é transformado em piruvato numa seqüência
de 5 reações, em que há também produção de
um total de 2 NADHs.
3. O que são enzimas chaves?
Enzimas chave são enzimas específicas de
uma via metabólica e que, em geral,
catalisam reações essencialmente
irreversíveis daquela via. As enzimas chave
de uma via metabólica são também aquelas
que têm a suas atividades regulada,
regulando, assim, o funcionamento da via
como um todo.
4. O que é a carga energética de uma célula?
A carga energética de uma célula se refere a
quantidade de ATP disponível. Quando há
muito ATP disponível, diz-se que a carga
energética está alta, ao passo que, quando a
quantidade de ATP disponível é pequena,
diz-se que a carga energética da célula está
baixa.
5. De que forma a carga energética da célula
influencia a glicólise?
Quando a carga energética da célula está
alta, a glicólise encontra-se inibida, enquanto
que, se a carga energética da célula estiver
baixa, a glicólise é ativada.
6. Como é regulada a via glicolítica?
A glicólise é regulada pela regulação da
atividade de suas enzimas chave. O ATP atua
como um inibidor dessas enzimas, enquanto
que o ADP ativa as enzimas chave da
glicólise.
7. Qual o destino do piruvato em anaerobiose?
E qual a importância dessa transformação?
Na ausência de oxigênio, o piruvato gerado
pela glicólise é convertido a lactato. A
importância dessa transformação reside no
fato de que, durante essa transformação, o
piruvato recebe hidrogênios do NADH, e o
NAD+ é regenerado, estando novamente apto
a receber os hidrogênios provenientes da
glicólise. Assim a glicólise pode continuar e a
célula pode continuar a produzir ATP
anaerobicamente.
ESTUDO DIRIGIDO: CICLO DE CORI,
GLICONEOGÊNESE, GLICOGENÓLISE
E GLICOGÊNESE
1. Descreva o ciclo de Cori?
O ciclo de Cori é a transferência de lactato e
glicose entre o músculo e o fígado. O lactato
produzido no músculo é transportado para o
fígado, onde é transformado em glicose, a
qual é transportada do fígado de volta para o
músculo.
2. Defina gliconeogênese e diga onde ela
ocorre e qual a sua importância:
Gliconeogênese é a síntese de glicose a partir
de precursores não-glicídicos. Ela ocorre
principalmente no fígado (90%) e, em
pequena quantidade, nos rins (10%). Ela é
importante para garantir que os níveis de
glicose do sangue sejam mantidos
relativamente constantes.
3. A gliconeogênese consome energia?
Sim. Como toda via biossintética, a
gliconeogênese necessita de ATP, ou seja,
consome energia.
4. Que classe de biomoléculas são utilizadas
pelo fígado para a gliconeogênese?
Lactato, glicerol e aminoácidos.
5. No fígado, a gliconeogênese e a glicólise
funcionam ao mesmo tempo?
Não! Quando uma está ativa, a outra está
inibida! Ou seja, quando o fígado está
produzindo glicose pela gliconeogênese para
liberá-la para a corrente sangüínea, essa
glicose não é consumida pela glicólise!
6.Em que situações fisiológicas a
gliconeogênese estará ativa?
Em situações que diminuem a glicose
sangüínea, ou seja, durante o jejum e
durante atividade física vigorosa.
7. Defina glicogenólise e glicogênese:
Glicogenólise é a via metabólica de
degradação do glicogênio, enquanto que
glicogênese é a via de síntese de glicogênio.
8. Em que órgãos o metabolismo do glicogênio
é especialmente importante?
No fígado e nos músculos esqueléticos.
9. Quais são as enzimas chave da glicogênese e
glicogenólise, respectivamente? Quando a carga
energética da célula está alta, qual das duas está
ativa?
A glicogênio sintase é a enzima específica da
via de síntese do glicogênio (glicogênese),
enquanto que a glicogênio fosforilase é a
enzima específica da via de degradação do
glicogênio. Quando a carga energética da
célula está alta, não há necessidade de se
degradar glicose para produção de ATP e,
portanto, a glicose é armazenada na forma
de glicogênio; sendo assim, quando a carga
energética da célula está alta, é a glicogênio
sintase está ativa, enquanto que a glicogênio
fosforilase está inibida.
10. Qual o destino da glicose liberada pela
glicogenólise hepática? E o da glicose liberada
pela glicogenólise muscular?
A glicogenólise hepática visa liberar glicose
para a corrente sangüínea, enquanto a
glicogenólise muscular fornece glicose para
ser degradada pelo próprio músculo para a
produção de ATP.
11. As vias biossintéticas e de degradação de
uma molécula são o simples inverso um do
outro? Qual a importância deste fato?
Os caminhos de síntese NÃO são
simplesmente o inverso dos caminhos de
degradação, e isso é importante poisproporciona uma melhor capacidade de
regulação das vias metabólicas.
12. De que forma o fígado repõe a glicose
sangüínea?
Uma das principais funções do fígado é atuar
na manutenção dos níveis de glicose
sangüínea. O fígado repõe a glicose
sangüínea tanto pela degradação do
glicogênio (glicogenólise), quanto pela síntese
de glicose (gliconeogênese).
ESTUDO DIRIGIDO DE METABOLISMO
AERÓBICO:
CICLO DE KREBS E FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
1. Que classe de biomoléculas pode ser
utilizada para a produção de ATP em
anaerobiose? E em aerobiose?
Em anaerobiose, somente os carboidratos
podem ser utilizados como combustíveis para
a produção de ATP, enquanto que, em
aerobiose, tanto carboidratos, quanto
lipídeos e proteínas podem ser oxidados para
a produção de energia.
2. Quais são as vias metabólicas do
metabolismo oxidativo (aeróbico)?
O metabolismo aeróbico de carboidratos
inicia-se com a glicólise, e é seguido pelas
vias específicas do metabolismo aeróbico,
que são o ciclo de Krebs e a fosforilação
oxidativa.
3. Qual o papel da mitocôndria na célula?
A mitocôndria é a usina de força da célula! É
nela que é produzido grande parte do ATP
celular pelas vias do metabolismo aeróbico
(ciclo de Kresbs, transporte de elétrons e
fosforilação oxidadtiva).
4. Descreva a morfologia da mitocôndria:
A mitocôndria é uma organela celular de
formato ovalado e apresenta duas
membranas, uma externa e lisa, e uma
interna e cheia de invaginações denominadas
cristas mitocondriais. A membrana interna
divide a mitocôndria em dois
compartimentos, o espaço intermembrana e
a matriz mitocondrial.
5. Uma célula que não contenha mitocôndrias
apresenta metabolismo aeróbico?
Não, sem mitocôndria não há metabolismo
aeróbico!
6. Cite exemplo de uma célula que não contém
mitocôndria:
Os glóbulos vermelhos do sangue (hemácias)
têm como função transportar oxigênio e não
possuem mitocôndrias, ou seja, assim essas
células não consomem o oxigênio que devem
transportar. Portanto, para obter energia, as
hemácias realizam o tempo todo
metabolismo anaeróbico (fazem fermentação
láctica o tempo todo).
7. Qual o destino do piruvato em aerobiose?
Em aerobiose, o piruvato é transportado
para a mitocôndria, onde será
completamente degradado. Inicialmente, o
piruvato sofre uma descaboxilação, gerando
acetil-CoA, o qual entra no ciclo de Krebs
para a produção de energia (lembrar que os
NADH e FADH gerados no ciclo de Krebs
vão doar seus hidrogênios para o oxigênio e,
assim, a célula produzirá ATP).
8. Onde ocorre a descarboxilação do piruvato?
Que enzima catalisa essa reação?
O piruvato é descarboxilado na matriz
mitocondrial em reação catalizada pela
piruvato desidrogenase.
9. E quais são os produtos da descarboxilação
do piruvato?
Para cada piruvato que é descarboxilado, são
formados um acetil-CoA e um NADH e uma
molécula de CO2 é liberada.
10. Onde ocorre o ciclo de Krebs?
O ciclo de Krebs ocorre na matriz
mitocondrial.
11. Que molécula inicia o ciclo de Krebs?
A molécula chave que entra no ciclo de
Krebs para ser degradada é o acetil-CoA.
12. Quais são os produtos do ciclo de Krebs?
Os produtos do ciclo de Krebs são: 2 CO2, 3
NADH, 1 FADH2 e 1 ATP.
13. Qual a principal função do ciclo de Krebs?
A principal função do ciclo de Krebs é
remover hidrogênios e a energia associada a
esses hidrogênios de vários combustíveis
metabólicos.
14. O ciclo de Krebs funciona em anaerobiose?
Justifique!
Não, o ciclo de Krebs não funciona em
anaerobiose! Na ausência de oxigênio, não
existe quem receba os hidrogênios do NADH
e do FADH2 gerados no ciclo de Krebs; como
o NADH e o FADH2 não têm como passar a
diante seus hidrogênios eles não podem mais
receber os hidrogênios das moléculas que são
degradadas pelo ciclo de Krebs; assim, o
ciclo de Krebs pára.
15. Onde está localizada a cadeia de transporte
de elétrons?
A cadeia de transporte de elétrons se
encontra na membrana mitocondrial
interna.
16. Quando se fala em transporte de elétrons na
cadeia respiratória, “quem” está transferindo
elétrons para “quem”?
O transporte de elétrons ocorre, porque o
NADH e o FADH2 transferem os seus
elétrons para o oxigênio; ou seja, o NADH e
o FADH2 são oxidados pelo O2, que é
reduzido a H2O.
17. Quantos ATPs são produzidos para cada
NADH que transfere seus hidrogênios e
elétrons ao O2? E quando o FADH2 é o doador
de hidrogênios e elétrons?
Para cada NADH que transfere seus
hidrogênios e elétrons ao O2 são produzidos
3 ATPs, enquanto que, quando é o FADH2 o
doador de hidrogênios e elétrons, são
produzidos 2 ATPs.
18. O que é fosforilação oxidativa?
Fosforilação oxidativa é a síntese de ATP
promovida pelo gradiente de prótons.
19. Explique as seguintes expressões: “teoria
quimiosmótica” e “força próton-motriz”.
A teoria quimiosmótica diz que a energia do
transporte de elétrons é conservada pelo
bombeamento de H+ da matriz mitocondrial
para o espaço intermembrana, criando um
gradiente eletroquímico de H+ através da
membrana mitocondrial interna, e que a
energia desse gradiente é aproveitada para a
síntese de ATP. A energia seqüestrada pelo
gradiente prótons é denominada de força
próton-motriz.
20. Qual o papel e a importância do oxigênio no
metabolismo aeróbico?
O papel do oxigênio no metabolismo
aeróbico é atuar como aceptor final de
elétrons!
21. Compare o balanço energético do
metabolismo anaeróbico (fermentação) com o
do metabolismo aeróbico (respiração):
O metabolismo anaeróbico da glicose produz
apenas 2 ATPs, enquanto que o metabolismo
aeróbico da glicose produz 38 ATPs, ou seja,
19 vezes mais!
22. Quais são as vias metabólicas de produção
de energia a partir da glicose em anaerobiose? E
em aerobiose?
Em anaerobiose: sistema fosfagênico;
glicólise seguida de fermentação láctica.
Em aerobiose: glicólise, ciclo de Krebs,
transporte de elétrons e pela fosforilação
oxidativa.
23. Em que situação fisiológica (em que tipo e
momento do exercício) as vias anaeróbicas
estão mais ativas? E as aeróbicas?
No exercício físico de explosão, ou seja, de
curta duração e alta intensidade, estão mais
ativas as vias anaeróbicas de produção de
ATP. Já as vias aeróbicas prevalecem no
exercício prolongado.
ESTUDO DIRIGIDO DE METABOLISMO
DE LIPIDEOS
1. De onde vem as fontes de lipídeos para
degradação?
Os lipídeos utilizados para fins energéticos,
os triglicerídeos, são oriundos dos óleos e
gorduras da alimentação (fonte exógena) e
da gordura armazenada no tecido adiposo
(fonte endógena).
2. Onde e como é metabolizado o glicerol?
O glicerol proveniente da degradação dos
triglicerídeos é metabolizado no fígado, onde
é convertido a diidroxiacetona fosfato, um
intermediário da glicólise e da
gliconeogênese; assim, dependendo do estado
fisiológico do organismo, o glicerol tanto
pode participar da glicólise hepática, quanto
servir como substrato para a gliconeogênese
do fígado.
3. Qual o papel da albumina no metabolismo de
lipídeos?
A albumina é um proteína encontrada no
plasma humano e atua no metabolismo de
lipídeos transportando os ácidos graxos
provenientes da degradação dos
triglicerídeos do tecido adiposo através da
corrente sangüínea.
4. O catabolismo de lipídeos ocorre em
anaerobiose?
Não, os lipídeos não são degradados para fins
energéticos em anaerobiose. O catabolismo
de lipídeos é exclusivamente aeróbico.
5. Em que local são degradados os ácidos
graxos?
Os ácidos graxos são degradados na matriz
mitocondrial.
6. Qual o papel da carnitina no metabolismo de
ácidos graxos?
A carnitina tem a função de transportar os
ácidos graxos através da membrana
mitocondrial interna do citoplasma da célula
para a matriz mitocondrial.
7. Como se chama a via de degradação dos
ácidos graxos e onde ela ocorre?
A via de degradação dos ácidos graxos
chama-se ��-oxidação e ocorre na matrizmitocondrial.
8. Que produtos são gerados após um ciclo
de �-oxidação?
O principal produto da ��-oxidação é o acetil-
CoA. Além disso, a cada ciclo de ��-oxidação
são formados um NADH e um FADH2.
9. Qual o destino dos produtos da �-oxidação?
O acetil-CoA gerado pela ��-oxidação entra
no ciclo de Krebs, onde será completamente
degradado para a geração de energia (a
energia será produzida subseqüentemente
pelo transporte de elétrons e fosforilação
oxidativa). O NADH e o FADH2 irão
transferir seus elétrons/hidrogênios ao
O2 pelo transporte de elétrons e fosforilação
oxidativa.
10. A degradação completa de um ácido graxo
com 18 carbonos passa por quantos ciclos de �-
oxidação? Neste caso, são formados quantos
acetil-CoA, NADH e FADH2?
A degradação completa de um ácido graxo
com 18 carbonos passa por 8 ciclos de ��-
oxidação, sendo formadas 9 moléculas de
acetil-CoA, 8 NADH e 8 FADH2.
11. Quantos ATPs são gerados pela degradação
de um ácido graxo com 18 carbonos?
São gerados 148 ATPs, menos 2 ATPs
utilizados na ativação do ácido graxo,
portanto o ganho líquido é de 146 ATPs.
12. Qual ou quais as vantagens de se armazenar
energia na forma de gordura?
O armazenamento de energia na forma de
gordura é duplamente vantajoso, pois pesa
menos e gera mais energia.
13. Defina cetogênese:
Cetogênese é a via metabólica de síntese de
corpos cetônicos que ocorre no interior das
mitocôndrias hepáticas a partir do excesso de
acetil-CoA.
14.O que são corpos cetônicos? Quais são os
corpos cetônicos?
Corpos cetônicos são substâncias produzidas
pelo fígado durante o jejum. São três os
compostos referidos como corpos cetônicos:
aceto-acetato, acetona e ��-hidroxi-butirato.
15. Onde e como são produzidos os corpos
cetônicos?
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