Bioenergética: Princípios e Sistemas Energéticos

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● Princípios de bioenergética 
A Primeira Lei da Termodinâmica é fundamentada no Princípio da Conservação de 
Energia que diz: 
 
"A energia não pode ser criada nem destruída apenas transformada de uma 
forma em outra". 
Bioenergética: conceitos básicos 
 Estudo das transformações de energia que ocorrem 
na células vivas e dos processos químicos envolvidos 
nessas transformações. 
 
 
 A Bioenergética dedica-se ao estudo dos vários 
processos químicos que tornam possível a vida celular 
do ponto de vista energético. 
Como a célula obtém energia para cumprir suas funções metabólicas? 
Célula Animal 
Célula Vegetal 
A célula é constituída de biomoléculas e para a sua produção faz-se necessário 
energia. 
Mecanismo para manutenção da demanda energética 
Respiração 
Alimentos 
Respiração 
Energia 
Oxigênio 
(O2) 
Moléculas 
Orgânicas 
(C6H12O6) 
Gás Carbônico 
(CO2) 
Crescimento, 
reprodução, 
movimento, e 
outros C6H12O6 + O2 
CO2 + H2O + Energia 
ATP como transportador de energia 
ATPase 
Liberação de energia 
A relação ATP e ADP que gerencia todo metabolismo do organismo 
Metabolismo celular 
Anabolismo: fase do metabolismo que se refere às 
reações de biossíntese, a partir de moléculas 
precursoras menores e mais simples. 
Estoque de ATP 
Catabolismo: fase do metabolismo em que ocorre a 
degradação pelo organismo das macromoléculas 
nutritivas, com liberação de energia. 
Formação de ADP 
Consumo de energia 
Equilíbrio dinâmico entre taxas de degradação e síntese de ATP 
Sistemas Energéticos 
● Imediato ou Fosfagênico 
● Anaeróbio 
● Oxidativo ou Aeróbio 
 Por exemplo, nas atividades que se caracterizam por 
esforços de intensidade máxima, o músculo recorre a 
fontes energéticas imediatas, designadas por 
fosfagênicas: 
 
● Adenosina trifosfato (ATP) 
● Fosfocreatina (CP) 
Sistema Imediato ou Fosfagênico 
 Produtos finais da digestão dos alimentos são 
transportados para as células via corrente sanguínea e 
são oxidados, formando ATP e mantendo um constante 
suprimento de energia. 
Estoque de ATP 
 No caso específico da fibra muscular, essa energia 
química armazenada (ATP) é depois transformada em 
energia mecânica. 
 Apesar da extrema importância do ATP nos 
processos de transferência de energia, este composto 
não é o depósito mais abundante de ligações fosfato de 
alta energia na fibra muscular. 
 
 A fosfocreatina (CP) também apresenta ligações 
fosfato, em concentração 4 a 5 vezes superior. 
 
 
Adicionalmente, as ligações fosfato de alta energia da 
CP liberam mais energia, comparável às do ATP. 
 Quando o ATP começa a ser gasto na contração 
muscular, a energia da CP é transferida rapidamente 
para o ATP. 
Ressíntese do ATP 
 Durante os primeiros segundos de uma atividade 
muscular intensa verifica-se que o ATP se mantém a um 
nível relativamente constante, enquanto as 
concentrações de CP declinam, pois este último 
composto se degrada rapidamente para ressintetizar o 
ATP gasto. 
Ressíntese do ATP 
 Finalmente, quando a exaustão ocorre, os níveis de 
energia de ambos os substratos químicos (ATP e CP) 
são bastante baixos, sendo então incapazes de fornecer 
energia que permitam assegurar posteriores contrações 
e relaxamentos das fibras esqueléticas ativas. 
A capacidade do ser humano em manter os níveis de ATP durante o 
exercício de alta intensidade à custa da energia obtida da CP é limitada 
no tempo. 
 Sistema Anaeróbio 
 A glicólise é a degradação anaeróbia da molécula de 
glicose até ácido pirúvico. Ocorre no citosol da célula. 
 
 Na glicólise da respiração celular, cada molécula de 
glicose forma duas moléculas ácido pirúvico e apenas 2 
ATP. 
C6 H12 O6 
ATP ATP 
A glicólise é uma etapa em que várias reações químicas ocorrem a fim de realizar 
a quebra da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico. 
 
Inicialmente ocorre a adição de fosfatos, provenientes de duas moléculas de ATP, 
à molécula de glicose. Após a adição, processo chamado de ativação, a molécula 
de glicose torna-se instável e quebra-se, formando duas moléculas de ácido 
pirúvico. 
 
Essa quebra produz quatro moléculas de ATP e, com isso, o saldo final do 
processo é de dois ATP. 
 
Além da produção de ácido pirúvico, a quebra da glicose libera elétrons e íons H+, 
que são capturados por duas moléculas de NAD+ (Dinucleotídeo de Nicotinamida-
adenina), que passam para o estado reduzido: NADH. 
Resumo: 
Sistema Oxidativo ou Aeróbio 
 Esse processo ocorre nas mitocôndrias das células e 
utiliza um dos produtos da glicólise, o piruvato. 
 
 Essa via de obtenção de energia acaba gerando 
trinta e seis moléculas de ATP a partir de uma molécula 
de glicose. 
C6 H12 O6 
36 ATP 
Esquema simplificado dos processos que envolvem a respiração aeróbia (Foto: Objetos educacionais/Mec) 
O ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico, acontece no interior 
da mitocôndria, mais precisamente na matriz mitocondrial. Esse processo inicia-
se com a chegada do ácido pirúvico na matriz e sua imediata reação com a 
coenzima A, que produz uma molécula de acetil-CoA (Acetilcoenzima A) e uma 
molécula de CO2. 
 
Nessa reação observa-se também a presença do NAD+, que se transforma em 
NADH, após utilizar dois elétrons e um íon H+ liberados no processo. 
 
As moléculas de acetil-CoA sofrem então oxidação e, ao final, formam-se uma 
coenzima A intacta e duas moléculas de CO2. Essas reações que garantem a 
oxidação da acetil-CoA constituem o chamado ciclo de Krebs. 
Resumo: Ciclo de Krebs 
O ciclo de Krebs inicia-se com a combinação do acetil-CoA com o ácido 
oxalacético, que forma uma molécula de ácido cítrico e uma molécula de 
coenzima A. 
 
Durante as reações seguintes, há a liberação de duas moléculas de CO2, elétrons 
e íons H+. No final do processo, o ácido oxalacético é recuperado para iniciar um 
novo ciclo. 
 
Os elétrons e os íons formados são capturados pelo NAD+ ou FAD (dinucleótideo 
de flavina e adenina), formando respectivamente NADH ou FADH2. Ao final do 
ciclo, encontram-se formados 3 NADH e 1 FADH2. 
 
Durante o ciclo, a energia liberada faz com que ocorra a formação do ATP. 
Nesse processo ocorre a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2, sendo 
liberada uma grande quantidade de elétrons, que atuam na formação da molécula 
de água. Durante a formação de água, energia vai sendo liberada e usada na 
produção de ATP. A fosforilação oxidativa é responsável pela maior parte do ATP 
produzido pela célula. 
Resumo: Fosforilação Oxidativa 
Integração metabólica de biomoléculas