ana_paula_pujol - bioquímica.pdf

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A bioquímica e sua importância na nutrição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para compreender a estrutura é necessário entender as partes menores. Por 
exemplo: para entender a estrutura de uma proteína é necessário entender os 
aminoácidos. 
 
A compreensão estrutural fornece a base para a compreensão do metabolismo. 
Como no mapa abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Bioquímica é a parte da Biologia 
responsável pelo estudo das estruturas, 
da organização e das transformações 
moleculares que ocorrem na célula. 
 
3 
 
Em cada ponto, está representado o produto de uma reação, onde o produto 
de uma reação dá origem a próxima, gerando o metabolismo, os quais estão 
interconectados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Olhando o mapa com o foco no paciente (executivo, diabético, obeso, atleta, entre 
outros), podemos responde algumas questões: 
 Qual o metabolismo desse paciente? 
 Quais vias metabólicas são mais ativas? 
 Como distribuir os macronutrientes para esse determinado paciente? 
 Como a distribuição desses macronutrientes vai alterar essas vias? 
 
4 
 
Diferentes condições de vida do paciente influenciam na resposta dietética. Essas 
condições são influenciadas pelo DNA, alimentação, tipo de exercício físico, nível de 
estresse, entre outros. Devem-se levar em consideração todas essas condições na hora 
de avaliar o paciente metabolicamente. 
Outro ponto importante é avaliar os estudos da área com responsabilidade para 
saber a real necessidade e efetividade dos suplementos e alimentos que estão no 
mercado. Tendo na bioquímica a resposta. 
 
 
Sendo assim, com as ferramentas bioquímicas 
é possível realizar uma melhor conduta nutricional 
para o paciente. 
 
 
Principais compostos orgânicos e suas funções biológicas 
Quais são os principais compostos orgânicos? 
 
 
 
 
5 
 
Carboidratos: maior parte formada por polissacarídeos, os quais são formados por 
dissacarídeos, os quais por sua vez são formados por monossacarídeos. 
Lipídeos: os de armazenamento são conhecidos como triglicerídeos formados por 
ácidos graxos e glicerol. 
Proteínas: são polipeptídios formados pela união de diversos aminoácidos. 
Ácidos nucleicos: RNA e DNA formados pelos nucleotídeos. 
Compostos de alta energia: o mais estudado é o ATP, que é formado por nucleotídeos 
e grupamentos fosfatos. 
 
Estrutura dos carboidratos 
 
 Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na Terra. A cada ano, a 
fotossíntese converte mais de 100 bilhões de toneladas métricas de CO2 e H2O em 
celulose e outros produtos vegetais. Alguns carboidratos (açúcar e amido) são o 
principal elemento da dieta em muitas partes do mundo, e sua oxidação é a principal 
via de produção de energia na maioria das células não fotossintéticas. 
• COMPOSIÇÃO: C, H, O; 
• FÓRMULA GERAL: (C.H2O)n, (n entre 3 e 9); 
• POLIIDROXIALDEÍDOS OU POLIIDROXICETONAS. 
 
 
 
 Existem três classes principais de carboidratos: 
Monossacarídeos, ou açúcares simples, são constituídos por uma única unidade 
poliidroxicetona ou poliidroxialdeído. O monossacarídeo mais abundante da natureza 
 
6 
 
é o açúcar de 6 carbonos D-glicose, algumas vezes referido como dextrose. 
Monossacarídeos de quatro ou mais carbonos tendem a formar estruturas cíclicas. 
 
 
Isômeros: a glicose e a frutose são isômeros por conterem a mesma forma 
molecular, porém, estrutura química diferentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A glicose é uma aldose o grupamento funcional aldeído está no carbono 
número 1. Enquanto que a frutose é uma cetose, onde o grupamento funcional cetona 
está localizado no carbono número 2. Isso traz consequências ao metabolismo, pois os 
grupos funcionais são diferentes e são reconhecidos por enzimas funcionais diferentes. 
C
C
C
C
C
CH2
H O
HO H
OHH
HO
HO
H
H
HO
Glicose 
C
C
C
C
CH2
OHH
HO
HO
H
H
HO
O
CH2 OH
Frutose 
 
7 
 
Resumindo, quando o grupo carbonil está na extremidade da cadeia de 
carbonos (isto é, em um grupo aldeído), o monossacarídeo é uma aldose; quando o 
grupo carbonil está em qualquer outra posição (em um grupo cetona), o 
monossacarídeo é uma cetose. 
Exemplos de monossacarídeos que tem o grupo funcional aldeído: 
ALDOSES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 CARBONOS 4 CARBONOS 
5 CARBONOS 
6 CARBONOS 
 
8 
 
 
Exemplos de monossacarídeos que tem o grupo funcional cetona: 
CETOSES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Monossacarídeos com quatro, cinco, seis e sete átomos de carbono no 
esqueleto são chamados, respectivamente, de tetrose, pentoses, hexoses e heptoses. 
 
3C TRIOSES 
4C TETROSES 
5C PENTOSES 
6C HEXOSES 
7C HEPTOSES 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 CARBONOS 4 CARBONOS 5 CARBONOS 
6 CARBONOS 
 
9 
 
 
Qual a função dos monossacarídeos? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os oligossacarídeos consistem em cadeias curtas de unidades de 
monossacarídeos, ou resíduos, unidas por ligações características chamadas de 
ligações glicosídicas. Os mais abundantes são os dissacarídeos, com duas unidades de 
monossacarídeos. Um dissacarídeo típico é a sacarose (açúcar da cana), constituído 
pelos açúcares de seis carbonos D-glicose e D-frutose. Todos os monossacarídeos e 
dissacarídeos comuns têm nomes determinados com o sufixo “-ose”. 
 
 
 
Maltose – O-α-D-glicopiranosil-(1→4)-β-D-glicopiranose 
 
MONOSSACARÍDEO FUNÇÃO 
GLICOSE, FRUTOSE, 
GALACTOSE. 
ENERGIA 
RIBOSE ESTRUTURAL (RNA) 
DESOXIRRIBOSE ESTRUTURAL (DNA) 
 
10 
 
 A formação da maltose. Um dissacarídeo é formado a partir de dois 
monossacarídeos (aqui, duas moléculas de D-glicose) quando um –OH (álcool) de uma 
molécula de glicose (à direita) se condensa com o hemiacetal intramolecular de outra 
molécula de glicose (à esquerda), com a eliminação de H2O e a formação de uma 
ligação glicosídica. O inverso desta reação é uma hidrólise – ataque da ligação 
glicosídica pela água. A molécula de maltose, mostrada aqui para ilustração, conserva 
um hemiacetal redutor no C-1 não envolvido na ligação glicosídica. Como a 
mutarrotação interconverte as formas α e β do hemiacetal, as ligações nesta posição 
algumas vezes são representadas por linhas onduladas, como mostrado aqui, para 
indicar que a estrutura pode ser tanto α quanto β. 
 Outro exemplo de dissacarídeo: 
 
Lactose 
 
 A maioria dos carboidratos encontrados na natureza ocorre como 
polissacarídeos, polímeros de médio a alto peso molecular. Os polissacarídeos, 
também chamados de glicanos, diferem uns dos outros na identidade das unidades de 
monossacarídeos repetidas, no comprometimento das cadeias, nos tipos de ligações 
unindo as unidades e no grau de ramificação. 
 Os homopolissacarídeos contêm somente uma única espécie monomérica; os 
heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos diferentes. Alguns 
homopolissacarídeos, como o amido e o glicogênio, servem como formas de 
armazenamento para monossacarídeos que são utilizados como combustíveis. Outros 
 
11 
 
homopolissacarídeos, como a celulose e a quitina, atuam como elementos estruturais 
em paredes celulares de plantas e em exoesqueletos de animais. 
 Os heteropolissacarídeos proveem suporteextracelular para organismos de 
todos os reinos. Por exemplo, a camada rígida do envelope celular bacteriano (o 
peptídeoglicano) é parcialmente composta por um heteropolissacarídeo construído 
por duas unidades alternadas de monossacarídeo. 
 
Mais de 10000 unidades de monossacarídeos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Polissacarídeos de reserva: 
 Os polissacarídeos de armazenamento mais importantes são o amido, em 
células vegetais, e o glicogênio, em células animais. 
 O amido contém dois tipos de polímero de glicose, amilose e amilopectina. A 
amilose consiste de cadeias longas, não ramificadas, de resíduos de D-glicose 
conectado por ligação (α1→4) (como na maltose). 
 O glicogênio é o principal polissacarídeo de armazenamento das células 
animais. Como a amilopectina, o glicogênio é um polímero de subunidade de glicose 
ligadas por ligações (α1→4), com ligações (α1→6) nas ramificações; o glicogênio, 
porém, é mais ramificado extensivamente (em média a cada 8 a 12 resíduos) e mais 
HOMOPOLISSACARÍDEOS HETEROPOLISSACARÍDEOS 
Linear Ramificado Linear Ramificado 
 
12 
 
compacto do que o amido. O glicogênio é especialmente abundante no fígado, onde 
pode constituir até 7% do peso líquido; ele também está presente no músculo 
esquelético. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A celulose, uma substância fibrosa, resistente e insolúvel em água, é 
encontrada na parede celular de plantas, particularmente em caules, troncos e todas 
as porções amadeiradas do corpo da planta, e constitui grande parte da massa da 
madeira e quase a totalidade da massa do algodão. Como a amilose, a celulose é um 
homopolissacarídeo linear e não ramificado, constituído por 10.000 a 15.000 unidades 
de D-glicose. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
 
RESUMO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura dos Aminoácidos e Proteínas 
 As proteínas medeiam praticamente qualquer processo que ocorra em uma 
célula, exibindo uma diversidade de funções quase infinita. Para explorar o mecanismo 
molecular de um processo biológico, um bioquímico inevitavelmente estuda uma ou 
mais proteínas. 
 Proteínas são as macromoléculas biológicas mais abundantes, ocorrendo em 
todas as células e em todas as partes das células. Proteínas também ocorrem em 
grande variedade; milhares de diferentes tipos podem ser encontrados em uma única 
célula. 
 
 
 
CARBOIDRATOS 
MONOSSACARÍDEOS 
(açúcares simples) 
DISSACARÍDEOS 
POLISSACARÍDEOS 
GLUCOSE 
FRUTOSE 
GALACTOSE 
MALTOSE 
SACAROSE 
LACTOSE 
AMIDO 
GLICOGÊNIO 
CELULOSE 
QUITINA 
 
14 
 
 
Aminoácidos 
 Proteínas são polímeros de aminoácidos, com cada resíduo de aminoácido 
unido ao seu vizinho por um tipo específico de ligação covalente. (O termo resíduo 
reflete a perda dos elementos da água quando um aminoácido é unido ao outro). 
 Proteínas podem ser quebradas (hidrolisadas) em seus aminoácidos 
constituintes por diversos métodos, e os estudos iniciais de proteínas naturalmente 
focaram-se nos aminoácidos livres derivados delas. Vinte diferentes aminoácidos 
normalmente são encontrados em proteínas. 
 Estrutura geral de um aminoácido: 
 
Estrutura geral de um aminoácido. Esta estrutura, com comum a todos os α-
aminoácido à exceção de um. (Prolina, um aminoácido cíclico, é a exceção). O grupo R, 
ou cadeia lateral, ligado ao carbono α é diferente em cada aminoácido. 
 Todos os 20 aminoácidos comuns são α-aminoácido. Eles possuem um grupo 
carboxil e um grupo amino ligado ao mesmo átomo de carbono (o carbono α). Eles 
diferem uns dos outros em suas cadeias laterais, ou grupos R, os quais variam em 
estrutura, tamanho e carga elétrica, e influenciam a solubilidade dos aminoácidos em 
água. 
 
 
 
 
 
 
15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Básicos: os grupos R mais hidrofílicos são aqueles carregados anto 
positivamente quanto negativamente. Os aminoácidos nos quais os 
grupos R possuem carga positiva significativa em pH 7,0 são a lisina, 
que possui um segundo grupo amino primário na posição ε de 
cadeia alifática; a arginina, que possui um grupo guanidina 
carregado positivamente; e a histidina, que possui um grupo 
aromático imidazol. 
2. Apolares: com suas cadeias laterais aromáticas, são relativamente 
apolares (hidrofóbicos). Todos podem participar em interações 
hidrofóbicas. O grupo hidroxil da tirosina pode formar ligações de 
hidrogênio, sendo um importante grupo funcional em algumas 
enzimas. A tirosina e o triptofano são significativamente mais 
1. Básicos 
2. Apolares 
3. Polares, não carregados 
4. Ácidos 
1 
2 3 
4 
 
16 
 
polares que a fenilalanina em decorrência do grupo hidroxil da 
tirosina e do átomo de nitrogênio do anel indólico do triptofano. 
3. Polares, não carregados: os grupos R destes aminoácidos são mais 
solúveis em água, ou mais hidrofílicos, quando comparados àqueles 
de aminoácidos apolares, por que contêm grupos funcionais capazes 
de formar ligações de hidrogênio com a água. Esta classe de 
aminoácidos inclui serina, treonina, cisteína, asparagina e glutamina. 
4. Ácidos: os dois aminoácidos que possuem grupos R com uma carga 
líquida negativa em pH 7,0 são o aspartato e o glutamato, cada um 
dos quais possuindo um segundo grupo carboxil. 
Abreviatura dos aminoácidos: 
 
AMINOÁCIDOS 
ABREVIATURAS 
TRÊS LETRAS UMA LETRA 
Alanina Ala A 
Arginina Arg R 
Asparagina Asn N 
Asparato Aso D 
Cisteína Cys C 
Fenilalanina* Phe F 
Glutamato Glu E 
Glutamina Gln Q 
Glicina Gly G 
Histidina His H 
Isoleucina* Ile I 
Leucina* Leu L 
Lisina* Lys K 
Metionina* Met M 
Prolina Pro P 
Serina Ser S 
Treonina* Thr T 
Triptofano* Trp W 
Tirosina Tyr Y 
Valina* Val V 
*Aminoácidos essenciais. 
 
 
 
17 
 
Proteínas 
 Os polímeros de aminoácidos são os peptídeos e as proteínas. Polipetídeos de 
ocorrência biológica variam em tamanho, de pequenos a muito grandes, consistindo 
em dois ou três a milhares de resíduos de aminoácidos ligados. 
 Os peptídeos são cadeias de aminoácidos. Duas moléculas de aminoácidos 
podem ser ligadas covalentemente através da formação de uma ligação amídica, 
denominada ligação peptídica , formando um dipeptídeo. 
 Essa ligação é formada pela remoção dos elementos da água (desidratação) de 
um grupo α-carboxil de um aminoácido e o grupo α-amino de outro. A formação da 
ligação peptídica é um exemplo de reação de condensação, uma classe comum de 
reações nas células vivas. 
 
 
Formação de uma ligação peptídica por condensação. O grupo α-amino de um 
aminoácido (com o grupo R2) atua como nucleófilo para deslocar o grupo hidroxil de 
outro aminoácido (com o grupo R1), formando uma ligação peptídica (sombreada). 
Grupos amino são bons nucleófilos, mas o grupo hidroxil é um grupo de saída fraco e 
não é prontamente deslocado. Em pH fisiológico, a reação apresentada aqui não 
ocorre em quantidades mensuráveis. 
 
18 
 
 
 Como citado anteriormente, uma unidade de aminoácido em um peptídeo 
geralmente é chamada de resíduo (a parte restante após a perda de um átomo de 
hidrogênio de seu grupo amino e de uma função hidroxil de seu grupo carboxil). Em 
um peptídeo, o resíduo de aminoácido na extremidade com um grupo α-amino livre é 
chamado de resíduo amino terminal (ou N-terminal); o resíduo na outra extremidade, 
o qual possui um grupo carboxil livre, é denominado resíduo carboxi terminal (C-
terminal). 
 
Estrutura das proteínasA purificação de uma proteína é, com frequência, somente um prelúdio para 
uma dissecação bioquímica detalhada de sua estrutura e função. 
 Para grandes macromoléculas tais como as proteínas, as tarefas de descrever e 
compreender sua estrutura constitui-se em abordagens em diferentes níveis de 
Estrutura 
primária 
Estrutura 
secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária 
 
19 
 
complexidade, organizados em um tipo de hierarquia conceitual. Quatro níveis de 
estrutura de proteínas costumam ser definidos. 
 Uma descrição de todas as ligações covalentes (principalmente ligações 
peptídicas e ligações dissulfeto) que conectam os resíduos de aminoácidos em uma 
cadeia polipeptídica está em sua estrutura primária. O elemento mais importante de 
sua estrutura primária é a sequência de resíduos de aminoácidos. 
 A estrutura secundária refere-se a arranjos de aminoácidos particularmente 
estáveis, dando origem a padrões estruturais recorrentes. A estrutura terciária 
descreve todos os aspectos do dobramento tridimensional de um polipeptídio. 
Quando uma proteína possui duas ou mais cadeias polipeptídicas sua organização 
espacial é denominada estrutura quaternária. 
 As diferenças na estrutura primária podem ser particularmente informativas. 
Cada proteína possui um número e uma sequência de aminoácidos distintos. A 
estrutura primária de uma proteína determina como ela se enovela em uma estrutura 
tridimensional única e esta, por sua vez, determina a função da proteína. 
 
Estrutura dos lipídeos 
 Os lipídeos biológicos são um grupo de compostos quimicamente diversos, cuja 
característica em comum que os define é a insolubilidade em água. As funções 
biológicas dos lipídeos são tão diversas quanto a sua química. 
 Gorduras óleos são as principais formas de armazenamento de energia em 
muitos organismos. Fosfolipídeos e esteróis são os principais elementos estruturais das 
membranas biológicas. Outros lipídeos, embora presentes em quantidades 
relativamente pequenas, desempenham papéis cruciais como cofatores enzimáticos, 
transportadores de elétrons, pigmentos fotossensíveis, âncoras hidrofóbicas para 
proteínas, chaperonas para ajudar no dobramento de proteínas de membrana, 
agentes emulsificantes no trato digestivo, hormônios e mensageiros intracelulares. 
 
 
 
 
20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 As gorduras e os óleos utilizados de modo quase universal como formas de 
armazenamento de energia nos organismos vivos são derivados de ácidos graxos. Os 
ácidos graxos são derivados de hidrocarbonetos, com estado de oxidação quase tão 
baixo (ou seja, altamente reduzido) quanto os hidrocarbonetos nos combustíveis 
fósseis. A oxidação celular de ácidos graxos (a CO2 e H2O), assim como a combustão 
controlada e rápida de combustíveis fósseis em motores de combustão interna, é 
altamente exergônica. 
 Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeias hidrocarbonadas de 
comprimento variando de 4 a 36 carbonos (C4 a C36). Em alguns ácidos graxos, essa 
cadeia é totalmente saturada (não contém ligações duplas) e não ramificadas; em 
outros, a cadeia contém uma ou mais ligações duplas. Alguns poucos contêm anéis de 
três carbonos, grupos hidroxil ou ramificações de grupos metil. 
 Uma nomenclatura simplificada para ácidos graxos não ramificados especifica o 
comprimento da cadeia e o número de ligações duplas, separados por dois pontos; por 
exemplo, o ácido palmítico, saturado e com 16 carbonos, é abreviado 16:0, e o ácido 
oleico, com 18 carbonos e uma ligação dupla, é 18:1. 
ubiquinona 
 
21 
 
 A posição de qualquer ligação dupla é especificada em relação ao carbono do 
carboxil, o qual recebe o número 1, pelos numero sobrescritos ao Δ (delta); um ácido 
graxo com 20 carbonos e uma ligação dupla entre C-9 e C-10 (sendo C-1 o carbono da 
carboxil) e outra entre C-12 e C-13 é designado 20:2 (Δ9,12). 
 Os ácidos graxos de ocorrência mais comum apresentam um número par de 
átomos de carbono em uma cadeia não ramificada de 12 a 24 carbonos. O número par 
de carbonos resulta do modo como esses compostos são sintetizados, o que envolve 
condensações sucessivas de unidades de dois carbonos (acetato). 
 Há também um padrão comum na localização das ligações duplas; na maioria 
dos ácidos graxos monoinsaturados, a ligação dupla ocorre entre C-9 e C-10 (Δ9), e as 
outras ligações duplas de ácidos graxos poli-insaturados geralmente são Δ12 e Δ15. O 
ácido araquidônico é uma exceção a essa generalização. As ligações duplas dos ácidos 
saturados quase nunca são conjugadas (alternando ligações simples e duplas, como 
em –CH=CH–CH=CH–), mas são separadas por um grupo metileno: –CH=CH–CH2–
CH=CH–. Em quase todos os ácidos graxos insaturados que ocorrem naturalmente, as 
ligações duplas encontram-se em configurações cis. Ácidos graxos trans são produzidos 
pela fermentação no rúmen de animais leiteiros, sendo obtidos dos laticínios e da 
carne. 
 
 
Ácidos graxos saturados. Mistura de ácidos graxos saturados e insaturados. 
 
 
22 
 
Os ácidos graxos completamente saturados na forma estendida empacotam-se 
em arranjos quase cristalinos, estabilizados por muitas interações hidrofóbicas. A 
presença de um ou mais ácidos graxos com ligações duplas cis interfere nesse 
agrupamento compacto e resulta em agregados menos estáveis. 
 
Conformação cis e trans: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conformação cis: os dois átomos de hidrogênio da 
dupla ligação estão para cima – na mesma posição. 
Conformação trans: dupla ligação no mesmo 
carbono, porém a conformação é diferente, onde 
um átomo de hidrogênio está pra baixo e o outro 
para cima. 
 
23 
 
 
Hidrogenação 
 
A maioria das gorduras naturais, como as dos óleos vegetais, dos laticínios e da 
gordura animal, são misturas complexas de triacilgliceróis simples e mistos, que 
contêm uma variedade de ácidos graxos que diferem no comprimento da cadeia e no 
grau de saturação. 
Os óleos vegetais, como o óleo de milho e o azeite 
de oliva, são compostos em grande parte por 
triacilgliceróis com ácidos graxos insaturados e, portanto, 
são líquidos à temperatura ambiente. Os triacilgliceróis 
que contêm somente ácidos graxos saturados, como as 
triestearinas, o componente mais importante da gordura 
da carne de gado, são sólidos, brancos e gordurosos à 
temperatura ambiente. 
Quando alimentos ricos em lipídeos são expostos por muito tempo ao oxigênio 
do ar, eles podem estragar e tornar-se rançoso. O gosto e o cheiro desagradáveis 
associados à rancidez resultam da clivagem oxidativa das ligações duplas em ácidos 
carboxílicos de menor comprimento de cadeia e, portanto, de maior volatilidade. 
 
Essencialidade 
 
 A família de ácidos graxos poli-insaturados com uma ligação dupla entre o 
terceiro e quarto carbono a partir da extremidade da cadeia com grupo metil é de 
importância especial na nutrição humana. 
 Como o papel fisiológico dos ácidos graxos poli-insaturados está relacionado 
mais à posição da primeira ligação dupla próxima à extremidade da cadeia com o 
grupo metil em vez da extremidade com a carboxil, uma nomenclatura alternativa 
algumas vezes é utilizada para esses ácidos graxos. 
 Como o papel fisiológico dos ácidos graxos poli-insaturados está relacionado 
mais à posição da primeira ligação dupla próxima à extremidade da cadeia com o 
 
24 
 
grupo metil em vez da extremidade com a carboxil, uma nomenclatura alternativa 
algumas vezes é utilizada para esses ácidos graxos. O carbono do grupo metil – isto é, 
o carbono mais distante do grupo carboxil – é chamado de carbonoω e recebe 
número 1. Nessa convenção, os ácidos graxos poli-insaturados com uma ligação dupla 
entre C-3 e C-4 são chamados de ácidos graxos ômega-3 (ω-3) e aqueles com a ligação 
dupla entre C-6 e C-7 são ácidos graxos ômega-6 (ω-6). 
 Os humanos necessitam do ácido graxo poli-insaturado ômega-3 chamado de 
ácido α-linolênico (ALA; 18:3 *Δ9,12,15], na convenção-padrão), mas não tem capacidade 
enzimática para sintetizá-lo, precisando assim obtê-lo a partir da dieta. A partir do ALA, 
os humanos conseguem sintetizar dois outros ácidos graxos poli-insaturados ômega-3 
importantes no funcionamento celular: o ácido eicosapentaenoico (EPA; 20:5 *Δ5, 8, 11, 
1,17+) e o ácido docosaexaenoico (DHA; 22:6 *Δ4, 7, 10, 13, 16,19]). 
 Um desequilíbrio entre os ácidos graxos poli-insaturados ômega-6 e ômega-3 
na dieta está associado a um risco aumentado de doenças cardiovasculares. A 
proporção ótima de ácidos graxos poli-insaturado ômega-6 para ômega-3 na dieta está 
entre 1:1 e 4:1, mas a proporção nas dietas da maioria dos norte-americanos está mais 
próxima de 10:1 e 30:1, levando a uma frequência maior de doenças cardíacas e 
acidente vascular cerebral (AVC). 
 A “dieta mediterrânea”, que tem sido associada com a diminuição do risco de 
doenças cardíacas, é mais rica em ácidos graxos poli-insaturados ômega-3, obtidos em 
vegetais folhosos (saladas) e óleos de peixe. Estes óleos são especialmente ricos em 
EPA e DHA, e suplementos com óleo de peixe são frequentemente prescritos para 
indivíduos com histórico de doença cardiovascular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Triacilglicerois 
 
 Os lipídeos mais simples construídos a partir de ácidos graxos são os 
triacilgliceróis, também chamados de triglicerídeos, gorduras ou gorduras neutras. Os 
triacilgliceróis são compostos por três ácidos graxos, cada um em uma ligação éster 
com o mesmo glicerol. 
 Aqueles que contêm o mesmo tipo de ácido graxo e todas as três posições são 
chamados de triacilgliceróis simples, e sua nomenclatura é derivada do ácido graxo 
que contêm. 
 Como as hidroxilas polares do glicerol e os carboxilatos polares dos ácidos 
graxos estão em ligações ésteres, os triacilgliceróis são moléculas apolares, 
hidrofóbicas, essencialmente insolúveis em água. Os lipídeos têm densidades 
específicas mais baixas do que a água, o que explica por que as misturas de óleo e água 
18:3 ὤ-3 18:2 ὤ-6 
 
26 
 
(tempero da salada como azeite e vinagre, por exemplo) têm duas fases: o óleo, com 
densidade específica mais baixa, flutua sobre a fase aquosa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O glicerol e um triacilglicerol. O triacilglicerol têm três ácidos graxos diferentes 
ligados à cadeia do glicerol. Quando o glicerol apresenta ácidos graxos diferentes em 
C-1 e C-3 é um centro quiral. 
Os triacilgliceróis armazenam energia e proporcionam isolamento térmico. Na 
maioria das células eucarióticas, os triacilgliceróis formam uma fase separada de 
gotículas microscópicas de óleo no citosol aquoso, servindo como depósito de 
combustível metabólico. 
 
27 
 
Em vertebrados, os adipócitos, que são células especializadas, armazenam 
grandes quantidades de triacilgliceróis em gotículas de gordura que quase preenchem 
a célula. Os triacilgliceróis também são armazenados como óleos nas sementes de 
vários tipos de plantas, fornecendo energia e precursores biossintéticos durante a 
germinação da semente. Os adipócitos e as sementes em germinação contêm lipases, 
enzimas que catalisam a hidrólise dos triacilgliceróis armazenados, liberando ácidos 
graxos para transportar para os locais onde eles são necessários como combustível. 
Existem duas vantagens significativas em se usar triacilgliceróis para o 
armazenamento de combustível em vez de polissacarídeos como o glicogênio e o 
amido. Primeiro, os átomos de carbono dos ácidos graxos estão mais reduzidos do que 
os dos açúcares, e a oxidação de triacilgliceróis libera mais do que o dobro de energia 
por grama do que a oxidação de carboidratos. 
Segundo, como os triacilgliceróis são hidrofóbicos 
e, portanto, não hidratados, o organismo que carrega 
gordura como combustível não precisa carregar o peso 
extra da água da hidratação que está associada aos 
polissacarídeos armazenados (2g por grama de 
polissacarídeo). Os humanos apresentam tecido adiposo 
(composto primariamente de adipócitos) sob a pele, na 
cavidade abdominal e nas glândulas mamárias. As 
pessoas moderadamente obesas, com 15 a 20 kg de 
triacilgliceróis depositados em seus adipócitos, poderiam 
suprir suas necessidades energéticas por meses utilizando 
seus depósitos de gordura. 
Em contraste, o corpo humano consegue armazenar na forma de glicogênio 
menos do que a quantidade de energia utilizada em um dia. Os carboidratos, como a 
glicose e o glicogênio, oferecem certas vantagens como fontes rápidas de energia 
metabólica, uma das quais é a sua solubilidade imediata em água. Em alguns animais, 
os triacilgliceróis armazenados sob a pele servem tanto como estoques de energia 
quanto como isolamento contra baixas temperaturas. Focas, morsas, pinguins e outros 
 
28 
 
animais polares de sangue quente apresentam sua superfície amplamente coberta por 
triacilgliceróis. 
 
Em animais hibernantes, como os ursos, as 
enormes reservas de energia acumuladas antes da 
hibernação servem para dois propósitos: isolamento 
térmico e reserva de energia. A baixa densidade dos 
triacilgliceróis é a base para outra notável função desses 
compostos. Nas baleias cachalotes, um depósito de 
triacilgiceróis e ceras permite que elas igualem a 
flutuabilidade de seus corpos àquela de seus arredores 
durante mergulhos profundos em água fria. 
Gorduras compostas: 
 Fosfolipídios – adição do grupo fosfato no ácido graxo; 
 Lipoproteínas – formada por triacilgliceróis, ésteres de colesterol e fração 
proteica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
 
 
SAIBA MAIS 
Como Interpretar: 
 
 
 
 
 
Ex: 
 
 
 
Ácido oléico – 9 cis C18:1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reações bioquímicas e vias metabólicas 
 
O que são? 
 Anabolismo; 
 Catabolismo; 
 Metabolismo. 
 
O metabolismo, a soma de todas as transformações químicas que ocorrem em 
uma célula ou em um organismo, ocorre por meio de uma série de reações catalisadas 
por enzimas que constituem as vias metabólicas. Cada uma das etapas consecutivas 
Quantidade 
de carbonos 
Quantidade de 
dupla ligação 
Conformação cis: os dois átomos de 
hidrogênio da dupla ligação estão para cima – 
na mesma posição. 
Conformação trans: dupla ligação no mesmo 
carbono porém a conformação é diferente, 
onde um átomo de hidrogênio está pra baixo e 
o outro para cima. 
 
30 
 
em uma via metabólica produz uma pequena alteração química específica, em geral a 
remoção, a transferência ou a adição de um átomo particular ou um de grupo 
funcional. 
O catabolismo é a fase de degradação do metabolismo, na qual moléculas 
nutrientes orgânicas (carboidratos, gorduras e proteínas) são convertidas em produtos 
finais menores e mais simples (como ácido láctico, CO2 e NH3). As vias catabólicas 
liberam energia, uma parte é conservada na forma de ATP e de transportadores de 
elétrons reduzidos (NADH, NADPH e FADH2); o restante é perdido como calor. 
No anabolismo, também chamado de biossíntese, precursores pequeno e 
simples formam moléculas maiores e mais complexas, incluindo lipídeos, 
polissacarídeos, proteínas e ácidos nucleicos.As reações anabólicas necessitam de 
fornecimento de energia, geralmente na forma de potencial de transferência do grupo 
fosforil do ATP e do poder redutor de NADH, NADPH e FADH2 
Algumas vias metabólicas são lineares e algumas são ramificadas, gerando 
múltiplos produtos finais úteis a partir de um único precursor ou convertendo vários 
precursores em um único produto. Em geral, as vias catabólicas são convergentes e as 
vias anabólicas divergentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 
Três tipos de vias metabólicas não lineares: (a) convergente, catabólica. (b) 
divergente, anabólica, e (c) cíclica. Em (c) um dos compostos de partida (no caso do 
oxaloacetato) é regenerado e reingressa na via. O acetato, um intermediário 
metabólico chave, é o produto da degradação de uma variedade de combustíveis (a), 
serve de precursor de um grande número de produtos (b) e é consumido na via 
catabólica conhecida como o ciclo do ácido cítrico (c). 
Algumas vias são cíclicas: um composto inicial da via é regenerado em uma 
série de reações que converte outro componente inicial em um produto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUBSTRATO PRODUTO 
A B 
SUBSTRATO 
PRODUTO 
A B C 
PRODUTO SUBSTRATO 
 
32 
 
 
 
 
 
A relação energética entre as vias catabólicas e anabólicas. As vias catabólicas 
liberam energia química na forma de ATP, NADH, NADPH e FADH2. Esses 
transportadores de energia são usados em vias anabólicas para converter precursores 
pequenos em macromoléculas celulares. 
 
Regulação das vias metabólicas 
 
 As vias metabólicas são reguladas em vários níveis, dentro e fora das células. A 
regulação mais imediata é a disponibilidade de substrato; quando a concentração 
intracelular de substrato de uma enzima está próxima ou abaixo do Km (como é o caso 
comumente), a velocidade da reação depende muito da concentração do substrato. 
 Um segundo tipo de controle de controle rápido dentro da célula é a regulação 
alostérica por um intermediário metabólico ou por uma coenzima – um aminoácido ou 
ATP, por exemplo – que sinaliza o estado metabólico no interior da célula. 
 Quando a célula contém uma quantidade de aspartato, por exemplo, suficiente 
para suas necessidades imediatas, ou quando os níveis celulares de ATP indicam que 
 
33 
 
não é necessário o consumo adicional do combustível no momento, esses sinais 
inibem alostericamente a atividade de uma ou mais enzimas nas vias pertinentes. 
 Em organismos multicelulares, as atividades metabólicas de tecidos diferentes 
são reguladas e integradas por fatores de crescimento e hormônios que atuam de fora 
da célula. Em alguns casos essa regulação ocorre quase que instantaneamente 
(algumas vezes em menos de um milissegundo) por alterações nos níveis dos 
mensageiros intracelulares que, por sua vez, modificam a atividade de enzimas 
intracelulares por mecanismos alostéricos ou por modificações covalentes, como a 
fosforilação. 
 
 Velocidade de catabolismo e anabolismo 
  Necessidade celular de energia imediata 
 Ação das enzimas 
  Inibidas pelos produtos finais – feedback negativo 
 Controle genético da velocidade de síntese enzimática 
 Controle hormonal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Treonina Isoleucina 
 
34 
 
 
Atividade Enzimática 
 
 Proteínas especializadas; 
 Grande eficiência catalítica; 
 Alto grau de especificidade por seus substratos; 
 Funcionam em soluções aquosas e cada enzima 
tem um pH e temperatura ótimos. 
 
 
As enzimas, as proteínas mais notáveis e mais altamente especializadas. As 
enzimas têm um poder catalítico extraordinário, geralmente muito maior do que os 
catalisadores sintéticos ou inorgânicos. Elas têm um alto grau de especificidade para os 
seus respectivos substratos, aceleram as reações químicas e atuam em solução 
aquosas sob condições suaves de temperatura e pH. Poucos catalisadores não 
biológicos possuem todas estas propriedades. 
As enzimas estão no centro de cada um dos processos bioquímicos. Atuando 
em sequências organizadas, elas catalisam cada reação das centenas de etapas que 
degradam as moléculas dos nutrientes, que conservam e transformam energia química 
e que constroem as macromoléculas biológicas a partir de precursores elementares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As enzimas, assim como as outras proteínas, têm pesos moleculares variando 
de cerca de 12.000 a mais de um milhão. Algumas enzimas não necessitam de outros 
grupos químicos além dos seus próprios resíduos de aminoácidos. Outras necessitam 
de um componente químico adicional denominado cofator, que pode ser um ou mais 
 
35 
 
íons inorgânicos como Fe2+, Mg2+ ou Zn2+ ou uma molécula orgânica ou metalorgânica 
complexa, denominada coenzima. 
As coenzimas agem como carreadores transitórios de grupos funcionais 
específicos. A maioria deles é derivada das vitaminas, nutrientes orgânicos cuja 
presença na dieta é necessária em pequenas quantidades. 
Muitas enzimas receberam nome pela adição do sufixo “ase” ao nome dos seus 
substratos ou a uma palavra que descreve sua atividade. Assim, a uréase catalisa a 
hidrólise da ureia e a DNA-polimerase catalisa a polimerização de nucleotídeos para 
formar DNA. 
 
Componentes da reação enzimática: 
Uma reação enzimática simples pode ser escrita como: 
 
E + S ES EP E + P 
 
Onde E, S e P representam enzima, substrato e produto; ES e EP são complexos 
transitórios da enzima com o substrato e o produto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
Coenzimas transportadoras de H: 
 
Coenzima Abreviatura Reação 
catalisada 
Origem 
Nicotinamida 
adenina 
dinucleotídio 
NAD+ Oxirredução Niacina ou 
vitamina B3 
Nicotinamida 
adenina 
dinucleotídio fosfato 
NADP+ Oxirredução Niacina ou 
vitamina B3 
Flavina adenina 
dinucleotídio 
FAD Oxirredução Riboflavina ou 
Vitamina B2 
 
 
Coenzimas transportadoras de grupos químicos: 
 
Coenzima Abrev. Reação catalisada Origem 
Coenzima A CoA-SH Transferência de grupo acil Pantotenato ou 
Vitamina B5 
Biotina Transferência de CO2 Biotina ou vitamina H 
Piridoxal fosfato PyF Transferência do grupo 
amino 
Piridoxina ou vitamina 
B6 
Metilcobalamina Transferência de unidades 
de carbono 
Cobalamina ou 
vitamina B12 
Tetrahidrofolato THF Transferência de unidades 
de carbono 
Ácido fólico 
Tiamina TPP Transferência de grupo Tiamina ou Vitamina 
 
37 
 
pirofosfato aldeído B1 
 
Coeficiente de atividade de glutationa redutase: 
 
 
Para o cálculo do EGR-AC, determina-se: 
(I) a velocidade da reação mediada pela GR nos eritrócitos aferida mediante a 
disponibilidade endógena de FAD (velocidade basal) 
(II) a velocidade da reação obtida mediante a de uma quantidade de FAD 
suficiente para saturar os sítios de ligação da enzima pelo FAD. 
 
Se a velocidade basal da reação encontrava-se limitada por baixa disponibilidade de 
FAD endógeno, a velocidade da reação aumenta (proporcionalmente à redução da 
disponibilidade basal) pela adição do FAD exógeno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Valores de 1,0 – 1,2 
- Valores > 1,2 = deficiência 
de B2 
 
38 
 
 
Classes de enzimas: 
1. Oxidorredutases: reações de oxirredução. Ex: desidrogenases e oxidases; 
2. Transferases: transferência de grupos funcionais (grupos amina, fosfato, acil, 
carboxil). Ex: quinases e transaminases; 
3. Hidrolases: reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: peptidases; 
4. Liases: quebra de ligações covalentese remoção de moléculas de água, amônia e 
gás carbônico. Ex: dehidratases e descarboxilases; 
5. Isomerases: reações de interconversão entre isômeros. Ex: epimerases; 
6. Ligases: reação de formação de novas moléculas a partir de 2 já existentes utilizando 
a energia da hidrólise do ATP. Ex: sintetases. 
 
Metabolismo da Glicose 
 Glicólise 
 Gliconeogênese 
 Glicogenólise 
 Glicogênese 
 
 
 
 
39 
 
A glicose ocupa posição central no metabolismo de plantas, animais e micro-
organismos. Ela é relativamente rica em energia potencial e, por isso, é um bom 
combustível; a oxidação completa da glicose a dióxido de carbono e água ocorre com 
uma variação de energia livre padrão de -2.840kJ/mol. 
 Por meio do armazenamento da glicose como um polímero de alta massa 
molecular, como o amido e o glicogênio, a célula pode estocar grandes quantidades de 
unidades de hexoses, enquanto mantém a osmolaridade citosólica relativamente 
baixa. Quando a demanda de energia aumenta, a glicose pode ser liberada desses 
polímeros de armazenamento intracelulares e utilizada para produzir ATP de maneira 
aeróbica ou anaeróbica. 
 
Glicólise: 
 Na glicólise, uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações 
catalisadas por enzimas, gerando duas moléculas do composto de três átomos de 
carbono, o piruvato. Durante as reações sequenciais da glicólise, parte da energia livre 
da glicose é conservada na forma de ATP e NADH. 
 A glicólise é uma via central quase universal do catabolismo da glicose, a via 
com o maior fluxo de carbono na maioria das células. A quebra glicolítica da glicose é a 
única fonte de energia metabólica em alguns tecidos e células de mamíferos 
(eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma, por exemplo). Alguns tecidos vegetais 
modificados para o armazenamento de amido (como tubérculos da batata) e algumas 
plantas aquáticas (agrião, por exemplo) derivam a maior parte de sua energia da 
glicólise; muitos micro-organismos anaeróbios são totalmente dependentes da 
glicólise. 
 
 
 
 
 
 
 
40 
 
 
A glicólise tem duas fases: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
 
 
A quebra da glicose, formada por seis átomos de carbono, em duas moléculas 
de piruvato, cada uma com três carbonos, ocorre em 10 etapas, sendo que as 
primeiras 5 constituem fase preparatória. Nessas reações, a glicose é inicialmente 
fosforilada no grupo hidroxil ligado ao carbono C6 (etapa 1). A D-glicose-6-fosfato 
assim formada é convertida a D-frutose-6-fosfato (etapa 2), a qual é novamente 
fosforilada, desta vez em C-1, para formar D-frutose-1,6-bifosfato (etapa 3). Nas duas 
reações de fosforilação, o ATP é o doador de grupos fosforil. Como todos os açúcares 
formados na glicólise são isômeros D, exceto quando desejarmos enfatizar sua 
esteroquímica. 
 A frutose-1,6-bifosfato é dividida em duas moléculas de três carbonos, a 
diidroxiacetona-fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato (etapa 4); essa é a etapa de “lise” 
que da o nome à via. A diidroxiacetona-fosfato é isomerizada a uma segunda molécula 
de gliceraldeído-3-fosfato (etapa 5), finalizando a primeira fase da glicólise. 
 De uma perspectiva química, a isomerização na etapa 2 é crítica para 
ocorrência da fosforilação e as reações de clivagem da ligação C-C nas etapas 3 e 4, 
como descritas a seguir. Note que duas moléculas de ATP são consumidas antes da 
clivagem da glicose em duas partes de três carbonos; haverá depois um bom retorno 
para esse investimento. Resumindo: na fase preparatória da glicólise, a energia do ATP 
é consumida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias 
de carbono de todas as hexoses metabolizadas são convertidas a um produto comum, 
o gliceraldeído-3-fosfato. 
 O ganho de energia provém da fase de compensação da glicólise. Cada 
molécula de gliceraldeído-3-fosfato é oxidada e fosforilada por fosfato inorgânico (não 
por ATP) para formar 1,3-bifosfoglicerato (etapa 6). Ocorre liberação de energia 
quando as duas moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são convertidas a duas moléculas de 
piruvato (etapas 7 a 10). Grande parte dessa energia é conservada pela fosforilação 
acoplada de quatro moléculas de ADP a ATP. O rendimento líquido são duas moléculas 
de ATP por molécula de glicose utilizada, já que duas moléculas de ATP foram 
consumidas na fase preparatória. 
 
42 
 
 A energia também é conservada na fase de compensação com a formação de 
duas moléculas do transportador de elétrons NADH por molécula de glicose. Nas 
reações seguintes da glicólise, três tipos de transformações químicas são 
particularmente notáveis: (1) degradação do esqueleto carbônico da glicose para 
produzir piruvato; (2) a fosforilação de ADP a ATP pelos compostos com alto potencial 
de transferência de grupos fosforil, formados durante da glicólise; e (3) a transferência 
de um íon hidreto para o NAD+, formando NADH. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A importância dos intermediários fosforilados: 
 
Cada um dos nove intermediários glicolíticos 
entre a glicose e o piruvato são fosforilados. Os grupos 
fosforil parecem ter três funções. 
1. Como a membrana plasmática geralmente 
não tem transportadores para açúcares 
fosforilados, os intermediários glicolíticos 
fosforilados não podem sair da célula. 
Depois da fosforilação inicial, não é 
necessário energia adicional ara reter os 
intermediários fosforilados na célula, apesar 
da grande diferença entre as suas 
concentrações intra e extracelular. 
2. Os grupos fosforil são componentes 
essenciais na conservação enzimática da 
energia metabólica. A energia liberada na 
quebra das ligações de fosfoanidrido (como 
aquelas do ATP) é parcialmente conservada 
na formação de ésteres de fosfato, como 
glicose-6-fosfato. Compostos de fosfato de 
alta energia formados na glicólise (1,3-
bifosfoglicerato e fosfoenolpiruvato) doam 
grupos fosforil ao ADP para formar ATP. 
3. A energia de ligação resultante do 
acoplamento de grupos fosfato ao sítio ativo 
de enzimas reduz a energia de ativação e 
aumenta a especificidade das reações 
enzimáticas. Os grupamentos fosfato do 
ADP, do ATP e dos intermediários glicolíticos 
formam complexos cm o Mg+, e os sítios de 
ligação ao substrato de muitas enzimas 
glicolíticas são específicos para esses 
complexos. A maior parte das enzimas da 
glicólise requer Mg+ para sua atividade. 
 
44 
 
 
Regulação da Glicólise: 
 
 Tanto a velocidade quanto a quantidade total de glicose consumida é muitas 
vezes maior em condições anaeróbicas do que em aeróbicas. Estudos posteriores com 
músculo confirmaram a grande variação nas taxas da glicólise anaeróbica e aeróbica. 
 O rendimento de ATP da glicólise em condições anaeróbicas (2 ATPs por 
molécula de glicose) é muito menor do que aquela a partir da oxidação completa da 
glicose a CO2 em condições aeróbicas (30 a 32 ATPs por glicose). Portanto, para 
produzir a mesma quantidade de ATP, é necessário consumir cerca de 15 vezes mais 
glicose em condições anaeróbicas do que aeróbias. 
 O fluxo de glicose pela via glicolítica é regulado para manter os níveis de ATP 
praticamente constantes (assim como quantidades adequadas dos intermediários 
glicolíticos que possuem papéis biossintéticos). 
 O ajuste necessário na velocidade da glicólise é alcançado pela interação 
complexa entre o consumo de ATP, a regeneraçãode NADH e a regulação alostérica de 
algumas enzimas glicolíticas – incluindo a hexocinase, a PFK-1 e a piruvato-cinase – e 
as concentrações do metabólitos-chave que refletem o equilíbrio celular entre a 
produção e o consumo de ATP. 
 Em uma escala de tempo um pouco maior, a glicólise é regulada pelos 
hormônios glucagon, adrenalina e insulina e por variações na expressão de genes de 
várias enzimas glicolíticas. 
 
Destinos do piruvato 
 Em condições aeróbicas, o piruvato formado na etapa final da glicólise é 
oxidado a acetato (Acetil CoA), que entra no ciclo do ácido cítrico e é oxidado a CO2 e 
H2O. O NADH formado pela desidrogenação do gliceraldeído-3-fosfato é finalmente 
oxidado a NAD+ pela transferência de seus elétrons ao O2 na respiração mitocondrial. 
 No entanto, em condições de hipóxia (pouco oxigênio) – assim como no 
músculo esquelético muito ativo, nos tecidos vegetais submersos, nos tumores sólidos 
 
45 
 
ou nas bactérias lácticas – o NADH gerado pela glicólise não pode ser reoxidado pelo 
O2. A falha na regeneração de NAD
+ deve ser regenerado de alguma outra forma. 
 As células primitivas que viviam em uma atmosfera praticamente desprovida de 
oxigênio tiveram que desenvolver estratégias para extrais energia de moléculas 
combustíveis em condições anaeróbicas. A maioria dos organismos modernos reteve a 
capacidade de regenerar NAD+ continuamente durante a glicólise anaeróbica pela 
transferência de elétrons do NADH para formar um produto final reduzido como 
lactato ou etanol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo de Cori 
 
 
 
Lactato liberado pelo músculo ativo é convertido 
em glicose no fígado, liberada na circulação e 
captada pelo músculo, que novamente a 
transforma em lactato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
Destino do piruvato em condições anaeróbicas: fermentação 
 
- O NADH formado na glicólise deve ser reciclado para regenerar NAD+ , necessário como receptor de 
elétrons na primeira etapa da fase de compensação. Em condições aeróbicas, os elétrons passam do 
NADH para o O2 na respiração mitocondrial. 
- Em condições anaeróbicas ou de hipóxia, muitos organismos regeneram NAD+ pelo transporte de 
elétrons do NADH para o piruvato, formando lactato. Outros organismos, como as leveduras, 
regeneram NAD+ pela redução de piruvato em etanol e CO2. Nesses processos anaeróbios 
(fermentações), não ocorre oxidação ou redução líquida dos carbonos da glicose. 
- Uma grande variedade de micro-organismos pode fermentar o açúcar de alimentos frescos, 
resultando em mudanças de pH, sabor e textura, protegendo os alimentos da deterioração. As 
fermentações são usadas na indústria para produzir uma ampla variedade de compostos orgânicos 
comercialmente valiosos a partir de matérias-primas baratas. 
 
48 
 
 
Glicogênio 
 
Síntese e degradação do glicogênio: 
 
 
 
 
 
 
 
A regulação da síntese e degradação é feita através de hormônios (insulina e 
glucagon). Quando no estado alimentado ocorre um aumento da glicemia, e esse 
aumento estimula as células beta pancreáticas a produzirem insulina, a qual faz com 
que o fígado armazene a glicose em forma de glicogênio. 
Por outro lado, quando o indivíduo está em jejum prolongado ou em atividade 
física a tendência é que se tenha uma queda na glicemia. Nesse caso, a queda da 
glicemia faz com que as células alfa pancreática liberem o glucagon e o glucagon faz o 
 
49 
 
oposto, estimulando a quebra do glicogênio para liberar glicose pra manter a glicemia 
sob controle. 
 
Como é feita a síntese do glicogênio? 
 O precursor do glicogênio é a glicose-6-fosfato (G6P). A G6P deve ser 
convertida a G1P pela fosfoglicomutase, e então, na presença de UTP, liga-se ao 
difosfato de uridina (UDP), formando UDP-glicose, fonte de todos os resíduos glicosil 
que são adicionados à molécula de glicogênio em formação. 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
 
Reação catalisada pela glicogênio sintase: 
 
 
A glicogênio sintase é responsável por catalisar as ligações a14 no glicogênio 
 é capaz de alongar a cadeia, mas não inicia a síntese. Um fragmento de glicogênio 
pode servir como um iniciador em células cujos depósitos não estão totalmente 
exauridos. Na ausência de iniciador, a proteína glicogenina atua como um receptor de 
resíduos de glicose. A reação é catalisada pela sintase iniciadora do glicogênio. O 
alongamento da cadeia envolve a transferência de glicose da UDP-glicose à cadeia em 
crescimento, formando uma ligação glicosídica. 
 
Glicogenina: 
 
1. A glicogenina inicia a síntese do glicogênio. Na primeira etapa da síntese de 
glicogênio uma tirosina glicosiltransferase liga um resíduo de glicose ao grupo OH da 
Tyr 194 da proteína glicogenina. 
2. A glicogenina forma um complexo com a glicogênio sintase 
 
51 
 
3. A glicogenina aumenta por autocatálise a cadeia de glicano em até sete resíduos 
adicionais doados pela UDP-glicose, formando uma primer de glicogênio. 
4. A glicogênio sintase dissocia-se da glicogenina e continua a estender a cadeia de 
glicogênio nascente. 
 
 
 
 
 
 
 
52 
 
 
Os pontos de ramificação são formados por uma enzima ramificadora do glicogênio 
A amilo (1,4  1,6) - transglicosilase (enzima ramificadora) transfere um 
segmento de 7 resíduos da extremidade de uma cadeia para um grupo OH do C6 de 
um resíduo de glicose na mesma cadeia ou em outra cadeia de glicogênio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Glicogenólise 
 
 Períodos de jejum, ou no músculo durante atividade intensa. 
 O glicogênio hepático é degradado produzindo glicose livre, que é exportada 
para o sangue para manter a glicemia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 No músculo o glicogênio é degradado para fornecer energia para a contração 
muscular. 
 
53 
 
 As unidades de glicose dos ramos externos do glicogênio entram na via 
glicolítica por ação sequencial de duas enzimas: a fosforilase do glicogênio e a 
enzima de desramificação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O piridoxal 
fosfato é o 
doador de Pi 
 
54 
 
 
Conversão de Glicose-1-P em Glicose-P: 
 
 
 
 
 
Regulação glicogenólise x síntese de glicogênio 
No estado pós-prandial o hormônio em alta é a insulina a qual estimula a 
proteína fosfatase. A proteína fosfatase retira um grupo fosfato da glicogênio sintase e 
faz com que ela fique ativa, levando a síntese de glicogênio. 
- Glicogênio sintase fica ativa sem o grupo fosfato; 
- Glicogênio fosforilase fica ativa com o grupo fosfato. 
 Porém, quando em jejum durante a atividade física ocorre estímulo do AMP-c e 
a enzima ativada é a fosforilase quinase que faz o contrário, fosforila a glicogênio 
fosforilase que é a enzima que faz fosforólise, clivando o glicogênio para liberar glicose 
e reestabelecer a glicemia. 
 
 
55 
 
 
 
Gliconeogênese 
 O papel central da glicose no metabolismo surgiu cedo na evolução, e esse 
açúcar permanece sendo combustível quase universal e unidade estrutural nos 
organismos atuais, desde micróbios até humanos. 
 Em mamíferos alguns tecidos dependem quase completamente de glicose para 
sua energia metabólica. Para o cérebro humano e o sistema nervoso, assim como para 
os eritrócitos, os testículos, a medula renal e os tecidos embrionários, a glicose do 
sangue é a principal ou a única fonte de combustível. 
 Apenas o cérebro requer em média120g de glicose por dia – mais da metade 
de toda glicose escoada como glicogênio nos músculos e no fígado. No entanto, o 
suprimento de glicose a partir desses estoques não é sempre suficiente; entre as 
refeições e durante ou após exercícios vigorosos, o glicogênio esgota-se. Para esses 
períodos, os organismos precisam de um método para sintetizar glicose a partir de 
precursores que não são carboidratos. Isto é realizado por uma via chamada 
gliconeogênese (“nova formação de açúcar”), que converte em glicose o piruvato e os 
compostos relacionados, com três e quatro carbonos. 
 
 
56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São transformados em piruvato ou 
entram na via na forma de 
intermediários: 
oxaloacetato e diidroacetona fosfato. 
Precursores não-glicídicos 
Formação de glicose a partir de 
precursores não-glicídicos: 
 Lactato; 
 Glicerol; 
 Aminoácidos. 
PEP Carboxiquinase 
Piruvato carboxilase 
Frutose 1,6-bifosfatase 
Glucose 6-fosfatase 
 
57 
 
 
Precursores da gliconeogênese: 
 
 
 
 
 
 
 
58 
 
 
 A gliconeogênese ocorre em todos os animais, vegetais, fungos e micro-
organismos. As reações são essencialmente as mesmas em todos os tecidos e em 
todas as espécies. 
 Os precursores importantes da glicose em animais são compostos de três 
carbonos como o lactato, o piruvato e o glicerol, assim como certos aminoácidos. Em 
mamíferos, a gliconeogênese ocorre principalmente no fígado, e em menor extensão 
no córtex renal e nas células epiteliais que revestem internamente o intestino delgado. 
 A glicose assim produzida passa para o sangue e vai suprir outros tecidos. Após 
exercícios vigorosos, o lactato produzido pela glicólise anaeróbica no músculo 
esquelético retorna para o fígado e é convertido em glicose, que volta para os 
músculos e é convertida a glicogênio – um circuito chamado de ciclo de Cori. 
 
A glicólise e gliconeogênese são mutuamente reguladas: 
 
 
 
59 
 
 
 Se a glicólise (a conversão de glicose em piruvato) e a gliconeogênese (a 
conversão de piruvato em glicose) ocorressem simultaneamente em altas taxas, o 
resultado seria o consumo de ATP e a produção de calor. Por exemplo, PFK-1 e FBPase-
1 catalisam reações opostas: 
 
ATP + frutose-6-fosfato ADP + frutose-1,6-bifosfato 
 
 
 
Frutose-1,6-bifosfato + H2O Frutose-6-fosfato +Pi 
 
 
 
A soma dessas duas reações é: 
 
ATP + H2O ADP + Pi + calor 
 
 Essas duas reações enzimáticas, e várias outras nas duas vias, são reguladas 
alostericamente por modificações covalentes (fosforilação). As vias são reguladas de 
forma que, quando o fluxo de glicose através da glicólise aumenta, o fluxo de piruvato 
em direção à glicose diminui, e vice-versa. 
 
Ciclo de Krebs 
 Algumas células obtêm energia (ATP) pela fermentação, degradando a glicose 
na ausência de oxigênio. Para a maioria das células eucarióticas e muitas bactérias, que 
vivem em condições aeróbicas e oxidam os combustíveis orgânicos a dióxido de 
carbono e água, a glicólise é apenas a primeira etapa para a completa oxidação da 
glicose. 
 Ao invés de ser reduzido a lactato, etanol ou algum outro produto da 
fermentação, o piruvato produzido pela glicólise é posteriormente oxidado a H2O e 
CO2. Esta fase aeróbica do catabolismo é chamada de respiração. No sentido fisiológico 
ou macroscópico mais amplo, respiração alude à captação de O2 eliminação de CO2 por 
organismos multicelulares. 
PFK-1 
FBPase-1 
 
60 
 
 A respiração celular acontece em três estágio principais: 
 
Estágio 1: Oxidação de ácidos graxos, glicose e aminoácidos a Acetil-CoA. 
Estágio 2: Oxidação do acetil pelo ciclo do ácido cítrico (em 4 reações ocorre remoção 
de elétrons). 
Estágio 3: Fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons (membrana 
mitocondrial interna). 
 
 
 
Estrutura da Coenzima A: 
 Em organismos aeróbicos, glicose e outros açúcares, ácidos graxos e a maioria 
dos aminoácidos são no final oxidados a CO2 e H2O pelo ciclo do ácido cítrico e pela 
cadeia respiratória. Antes de entrarem no ciclo do ácido cítrico, os esqueletos de 
carbono dos açúcares e ácidos graxos são convertidos ao grupo acetil da acetil-CoA, a 
forma na qual a maioria dos combustíveis entra no ciclo. 
 Os carbonos de muitos aminoácidos também entram no ciclo desta maneira, 
embora alguns aminoácidos sejam convertidos a outros intermediários do ciclo. O 
piruvato, derivado da glicose e de outros açúcares pela glicólise, é oxidado a acetil-CoA 
e CO2 pelo complexo da piruvato-desidrogenase, um grupo de enzimas – múltiplas 
cópias de três enzimas – localizado nas mitocôndrias de células eucarióticas e no 
citosol de bactérias. 
 
61 
 
 A reação geral catalisada pelo complexo da piruvato-desidrogenase é uma 
descarboxilação oxidativa, um processo de oxidação irreversível no qual o grupo 
carboxil é removido do piruvato na forma de uma molécula de CO2, e os dois carbonos 
remanescentes são convertidos ao gruo acetil da acetil-CoA. 
 O NADH formado nesta reação doa um íon hidreto (: H-) para a cadeia 
respiratória, que transferirá os dois elétrons ao oxigênio ou, em micro-organismos 
anaeróbios, a um receptor de elétrons alternativo, como nitrato ou sulfato. A 
transferência de elétrons do NADH ao oxigênio gera, ao final, 2,5 moléculas de ATP por 
par de elétrons. A irreversibilidade da reação do complexo da PHD foi demonstrada 
por experimentos com marcação isotópica: o complexo não pode ligar CO2 
radiativamente marcado à Acetil-CoA para formar uma molécula de piruvato com o 
carboxil marcado. 
 A Coenzima A possui um grupo tiol reativo (-SH) que é crítico para função da 
CoA como um transportador de acilas em diferentes reações metabólicas. Grupos acil 
são covalentemente ligados ao grupo tiol, formando tio ésteres. Por causa das energias 
de ativação padrão relativamente altas, os tio ésteres possuem alto potencial para a 
transferência do grupo acil e podem doar estes grupos a diversas moléculas aceptoras. 
O grupo acil unido à coenzima A pode, portanto, ser considerado “ativado” para 
transferência. 
 
 
 
 
 
62 
 
 
Coenzima A (CoA). Um grupo hidroxil do ácido pantotênico está unido a uma 
molécula de ADP modificada por uma ligação fosfoéster, e seu grupo carboxil está 
ligado à β-mercaptoetilamina por uma ligação amida. O grupo hidroxil na posição 3’ da 
molécula de ADP possui um grupo fosfato que não está presente no ADP livre. O grupo 
–SH da molécula de mercaptoetilamina forma um tio éster com o acetato para formar 
a acetil-coenzima A (acetil-CoA). 
 
Ciclo de Krebs: 
 
 A oxidação de Acetil-CoA é oxidada através do ciclo do ácido cítrico. O 
ciclo do ácido cítrico possui oito etapas, confira abaixo essas etapas. 
 
 
 
1. Formação do citrato: A primeira reação do ciclo é a condensação de acetil-
CoA e oxaloacetato para a formação do citrato, catalisada pela citrato-
sintase. 
2. Formação de isocitrato via cis-aconitato: A enzima aconitase (mais 
formalmente, aconitato-hidratase) catalisa a transformação reversível do 
 
63 
 
citrato a isocitrato, pela transformação intermediária do ácido tricarboxílico 
cis-aconitato, o qual normalmente não se dissocia do sítio ativo. A aconitase 
pode promover a adição reversível de H2O à ligação dupla cis-aconiato 
ligado à enzima de duas maneiras diferentes, uma levando a citrato e a 
outro a isocitrato. 
3. Oxidação do isocitrato a α-cetoglutarato e CO2: Na próxima etapa, a 
isocitrato-desidrogenase catalisa a descarboxilaçãooxidativa do citrato para 
formar α-cetoglutarato. O Mn2+ presente no sítio ativo interage com o 
grupo carbonil do oxalosuccinato intermediário, que é transformado 
transitoriamente, mas só deixa o sítio ativo quando a descarboxilação o 
converte em α-cetoglutarato. O Mn2+ também estabiliza o enol formado 
transitoriamente por descarboxilação. Em todas as células, existem duas 
formas diferentes de isocitrato-desidrogenase, uma que requer NAD+ como 
aceptor de elétrons e outra que requer NADP+. As reações gerais são, em 
outros aspectos, idênticas. Em células eucarióticas, a enzima dependente de 
NAD encontra-se na matriz mitocondrial e participa do ciclo do ácido cítrico. 
A principal função da enzima dependente de NADP, encontrada na matriz 
mitocondrial e no citosol, possivelmente seja a produção de NADPH, 
essencial para as reações redutoras anabólicas. 
4. Oxidação do α-cetoglutarato a succinil-CoA e CO2: A etapa seguinte é outra 
descarboxilação oxidativa, na qual o α-cetoglutarato é convertido a succinil-
CoA e CO2 pela ação do complexo da α-cetoglutarato-desidrogenase; NAD
+ 
é aceptor de elétrons e CoA é o transportador do grupo succinil. A energia 
da oxidação do α-cetoglutarato é conservada pela formação da ligação tio 
éster da succinil-CoA. 
5. Conversão de succinil-CoA a succinato: A succinil-CoA, como a acetil-CoA, 
possui uma ligação tio éster com uma energia livre padrão de hidrólise 
grande e negativa. Na próxima etapa do ciclo do ácido cítrico, a energia 
liberada pelo rompimento desta ligação é utilizada para impelir a síntese de 
uma ligação fosfoanidrido no GTP ou ATP, com um ΔG,0 de apenas -2,9 
 
64 
 
kJ/mol. A enzima que catalisa esta reação reversível é chamada de succinil-
CoA-sintetase ou succinato-tiocinase; ambos os nomes indicam a 
participação de um nucleosídeo trifosfatado na reação. Esta reação que 
poupa energia envolve uma etapa intermediária, na qual a própria molécula 
da enzima é fosforilada em um resíduo de His no sítio ativo. Este grupo 
fosfato, que possui um alto potencial de transferência de grupo, é 
transferido ao ADP (ou GDP) para a formação de ATP (ou GDP). 
6. Oxidação do succinato a fumarato: O succinato formado a partir da succinil-
CoA é oxidado a fumarato pela flavoproteína succinato-desidrogenase. Em 
eucariotos, a succinato-desidrogenase está firmemente ligada à membrana 
mitocondrial interna; em bactéria, está ligada à membrana plasmática. A 
enzima contém três grupos ferro-enxofre diferentes e uma molécula de FAD 
covalentemente ligada. Os elétrons do succinato passam pelo FAD e pelos 
centros de ferro-enxofre antes de entrarem na cadeia de transportadores 
de elétrons da membrana mitocondrial interna (da membrana plasmática 
em bactérias). O fluxo dos elétrons do succinato ao longo destes 
transportadores até o aceptor de elétrons final, O2, é acoplado à síntese de 
aproximadamente 1,5 molécula de ATP por par de elétrons (fosforilação 
acoplada à respiração). Malonato, um análogo do succinato que 
normalmente não está presente nas células, é um forte inibidor competitivo 
da succinato-desidrogenase, e sua adição à mitocôndria bloqueia a 
atividade do ciclo do ácido cítrico. 
7. Hidratação do fumarato a malato: A hidratação reversível do fumarato a L-
malato é catalisada pela fumarase (formalmente, fumarato-hidratase). O 
estado de transição desta reação é um carbânion. Esta enzima é altamente 
estereoespecífica; ela catalisa a hidratação da ligação dupla trans do 
fumarato, mas não a da ligação dupla cis do maleato (o isômero cis do 
fumarato). Na direção inversa (de L-malato para fumarato), a fumarase é 
igualmente estereoespecífica: d-malato não é um substrato. 
 
65 
 
8. Oxidação do malato a oxaloacetato: Na última reação do ciclo do ácido 
cítrico, a L-malato-desidrogenase ligada ao NAD catalisa a oxidação de L-
malato a oxaloacetato; O equilíbrio desta reação é muito deslocado para a 
esquerda sob as condições termodinâmicas padrão, porém, nas células 
intactas, o oxaloacetato é continuamente removido pela reação altamente 
exergônica da citrato-sintase. Isto mantém a concentração celular de 
oxaloacetato extremamente baixa, deslocando a reação da malato-
desidrogenase no sentido da formação de oxaloacetato. 
 
Reações anapleróticas 
 Conforme os intermediários do ciclo do ácido cítrico são removidos para 
servirem como precursores na biossíntese, eles são repostos por reações 
anapleróticas. Sob circunstâncias normais, as reações pelas quais os intermediários são 
desviados para outras vias e aquelas pelas quais eles são repostos estão em um 
equilíbrio dinâmico, de maneira que as concentrações dos intermediários do ciclo do 
ácido cítrico permanecem quase constantes. 
 
 
 
66 
 
 
 
As reações anapleróticas mais comuns convertem ou piruvato ou 
fosfoenolpiruvato a oxaloacetato ou malato, em vários tecidos e organismos. A reação 
anaplerótica mais importante no fígado e nos rins de mamíferos é a carboxilação 
reversível do piruvato pelo CO2 para a formação de oxaloacetato, catalisada pela 
piruvato-carboxilase. Quando o ciclo do ácido cítrico está deficiente em oxaloacetato 
ou qualquer outro intermediário, o piruvato é carboxilado para produzir mais 
oxaloacetato. A adição enzimática de um grupo carboxil ao piruvato requer energia, 
que é suprida pelo ATP – a energia livre necessária para unir um grupo carboxil ao 
piruvato é aproximadamente igual à energia livre disponibilizada pelo ATP. 
A piruvato-carboxilase é uma enzima de regulação e é essencialmente inativa 
na ausência de acetil-CoA, seu modulador alostérico positivo. Sempre que a acetil-CoA, 
o combustível do ciclo do ácido cítrico, está presente em excesso, ela estimula a 
reação da piruvato-caroxilase para a produção de mais oxaloacetato, permitindo que o 
ciclo utilize mais acetil-CoA na reação da citrato-sintase. 
As outras reações anapleróticas também são reguladas de modo a manter o 
nível dos intermediários suficientemente alto para sustentar a atividade do ciclo do 
ácido cítrico. A fosfoenolpiruvato-carboxilase, por exemplo, é ativada pelo 
intermediário glicolítico frutose-1,6-bifosfato, que se acumula quando o ciclo do ácido 
cítrico processa muito lentamente o piruvato gerado pela glicólise. 
 
Tabela reações anapleróticas: 
Reação Tecido(s) /organismo(s) 
Piruvato + HCO-3 
piruvato carboxilase oxaloacetato + ADP + Pi Fígado, rins 
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP 
PEP-carboxinase oxaloacetato + GTP Coração, músculo 
esquelético 
Fosfoenolpiruvato + HCO3
- PEP-carboxilase oxaloacetato + Pi Vegetais superiores, 
leveduras, bactérias 
 
67 
 
Piruvato + HCO-3 + NAD(P)H 
enzima málica malato + NAD(P) + Amplamente distribuída em 
eucariotos e bactérias 
 
Regulação do ciclo do ácido cítrico: 
 
 
 
 A regulação de enzimas-chave em vias metabólicas, por meio de efetores 
alostéricos e modificações covalentes, garante a produção dos intermediários nas 
taxas necessárias para manter a célula em um estado de equilíbrio estável enquanto 
evita o desperdício de uma superprodução. 
 O fluxo de átomos de carbono que entram no ciclo do ácido cítrico a partir do 
piruvato, e também durante o curso do ciclo, está sob constante regulação em dois 
níveis: a conversão de piruvato a acetil-CoA, o material de partida do ciclo (a reação da 
piruvato desidrogenase), e a entrada da acetil-CoA no ciclo (a reação da citrato-
sintase). 
 
68 
 
 A acetil-CoA também é produzida por outras vias que não a reação do 
complexo PDH – a maioria das células produz acetil-CoA pela oxidação de ácidos 
graxos e certos aminoácidos – e a disponibilidade de intermediários a partir destas viasé importante para a regulação da oxidação do piruvato e o ciclo do ácido cítrico. O 
ciclo também é regulado nas reações da isocitrato-desidrogenase e da α-cetoglutarato-
desidrogenase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
Ciclo do Ácido Cítrico 
 
- O ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs, ciclo do ácido tricarboxílico [TCA]) é uma via catabólica 
centra e praticamente universal por meio da qual os compostos derivados da degradação de 
carboidratos, gorduras e proteínas são oxidados a CO2, com a maior parte da energia da 
oxidação temporariamente armazenada nos transportadores de elétrons FADH2 e NADH. 
Durante o metabolismo aeróbico, estes elétrons são transferidos ao O2, e a energia do fluxo de 
elétrons é capturada na forma de ATP. 
- Acetil-CoA entra no ciclo do ácido cítrico (na mitocôndria de eucariotos, no citosol em 
bactérias) quando a citrato-sintase catalisa sua condensação com o oxaloacetato para a 
formação de citrato. 
- Em sete reações sequenciais, incluindo duas descarboxilações, o ciclo do ácido cítrico converte 
citrato a oxaloacetato e libera dois CO2. A via é cíclica, de modo que os intermediários não são 
exauridos; para cada oxaloacetato consumida na via, um é produzido. 
- Para cada acetil-CoA oxidada pelo ciclo do ácido cítrico, o ganho de energia consiste em três 
moléculas de NADH, uma de FADH2 e um nucleosídeo trifosfatado (ATP ou GTP). 
- Além da acetil-CoA, qualquer composto que origine um intermediário do ciclo do ácido cítrico 
com quatro ou cinco carbonos – por exemplo, os produtos da degradação de muitos 
aminoácidos – podem ser oxidados pelo ciclo. 
- O ciclo do ácido cítrico é anfibólico, servindo ao catabolismo e ao anabolismo; os 
intermediários do ciclo podem ser desviados e utilizados como material de partida para 
diversos produtos da biossíntese. 
- Quando os intermediários são desviados do ciclo do ácido cítrico para outras vias, eles são 
repostos por algumas reações anapleróticas, que produzem intermediários de quatro carbonos 
por meio da carboxilação de compostos de três carbonos; estas reações são catalisadas por 
piruvato-carboxilase, PEP-carboxicinase, PEP-carboxilase e enzima málica. Enzimas que 
catalisam carboxilações comumente utilizam a biotina para ativar o CO2 e transportá-lo a 
aceptores, como piruvato ou fosfoenolpiruvato. 
 
69 
 
 
Fosforilação Oxidativa 
 
 A fosforilação oxidativa é a culminação do metabolismo produtor de energia 
em organismos aeróbios. Todos os passos oxidativos na degradação de carboidratos, 
gorduras e aminoácidos convergem para este estágio final da respiração celular, onde 
a energia da oxidação governa a síntese de ATP. 
 A fotofosforilação é a maneira pela qual os organismos fotossintéticos 
capturam a energia do sol – a fonte, em última análise, da energia na biosfera – e a 
utilizam para fazer ATP. Juntas, a fosforilação oxidativa e a fotofosforilação são 
responsáveis pela maior parte do tempo. 
 A fosforilação oxidativa, em eucariotos, ocorre na mitocôndria. Envolve a 
redução de O2 a H2O, com elétrons doados por NADH e FADH2; ela ocorre igualmente 
na luz ou na escuridão. 
 As mitocôndrias, assim como as bactérias gram-negativas, têm duas 
membranas. A membrana mitocondrial externa é prontamente permeável a moléculas 
pequenas e a íons, que sem movem livremente através de canis transmembrana, 
formados por uma família de proteínas integrais de membrana chamadas de porinas. A 
membrana interna é impermeável à maioria das moléculas pequenas e dos íons, 
incluindo prótons (H+); as únicas espécies que cruzam a membrana o fazem através de 
transportadores específicos. A membrana interna aloja os componentes da cadeia 
respiratória e a ATP-sintase. 
 A matriz mitocondrial, delimitada pela membrana interna, contém o complexo 
da piruvato desidrogenase e as enzimas do ciclo do ácido cítrico, a via de β-oxidação 
de ácidos graxos e as vias de oxidação de aminoácidos – todas as vias de oxidação de 
combustível, exceto a glicólise, que ocorre no citosol. A permeabilidade seletiva da 
membrana interna segrega os intermediários e as enzimas das vias metabólicas 
citosólicas daqueles dos processos metabólicos que ocorrem na matriz. 
 No entanto, transportadores específicos carregam piruvato, ácidos graxos e 
aminoácidos ou seus α-cetoácidos derivados para dentro da matriz, para acesso à 
 
70 
 
maquinaria do ciclo do ácido cítrico. ADP e Pi são especificamente transportados para 
dentro da matriz quando ATP recém-sintetizado é transportado para fora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO: 
 
 A maior parte da energia do metabolismo é obtida através deste processo; 
 NADH e FADH2 são utilizados para produzir ATP a partir de sua oxidação; 
 NADH nicotinamida adenina dinucleotídeo; 
 FADH2 flavina adenina dinucleotídeo; 
 A oxidação depende do fluxo contínuo de elétrons através de estruturas 
complexas presentes na mitocôndria. 
 
 
71 
 
 
Complexos proteicos: 
 
 Os carregadores dele elétrons da cadeia respiratória são organizados em 
complexos supramoleculares inseridos dentro da membrana, podendo ser fisicamente 
separados. Um leve tratamento da membrana mitocondrial interna com detergentes 
permite a separação de quatro complexos carregadores singulares, cada um capaz de 
catalisar a transferência de elétrons através de uma porção da cadeia. 
 Os complexos I e II catalisam a transferência de elétrons para a ubiquinona a 
partir de dois doadores de elétrons diferentes: NADH (Complexo I) e succinato 
(Complexo II). O Complexo III carrega elétrons da ubiquinona reduzida para o 
citocromo c, e o complexo IV completa a sequência, transferindo elétrons do 
citocromo c para o O2. 
 
Complexo I NADH desidrogenase: transferência de è do NADH p/ coenzima Q 
(ubiquinona) 
Complexo II Succinato desidrogenase: transferência de è do FADH2 p/ coenzima Q 
(ubiquinona) 
Complexo III Ubiquinona citocromo c oxidorredutase: è passam da ubiquinona para o 
citocromo c 
Complexo IV Citocromo c citocromo oxidase: è passam do citocromo c para o O2 
formando H2O 
Complexo V ATP sintase: síntese de ATP 
 
Complexo I: NADH a ubiquinona. O complexo I, também chamado de NADH: 
ubiquinona-oxidorredutase ou NADH-desidrogenase, é uma enzima grande, composta 
de 42 cadeias diferentes de polipetídeos, incluindo uma flavoproteína contendo FMN e 
pelo menos seis centros de ferro-enxofre. O Complexo I é, portanto, um bombeador 
 
72 
 
de prótons que utiliza a energia da transferência de elétrons, e areação que ele catalisa 
é vetorial: ela move prótons em uma direção específica de um local (a matriz, que se 
torna negativamente carregada com a saída de prótons) a outro (o espaço 
intermembrana, que se torna positivamente carregado). 
 
 
 
Complexo II: succinato a ubiquinona. O complexo II também conhecido como 
succinato-desidrogenase, a única enzima do ciclo do ácido cítrico ligado à membrana. 
Embora menor e mais simples do que a Complexo I, ele tem cinco grupos prostéticos 
de dois tipos e quatro subunidades proteicas diferentes. As subunidades C e D são 
proteínas integrais de membrana, cada uma com três hélices transmembrana. Elas 
contêm um grupo heme, heme b, e um sítio de ligação para ubiquinona, o aceptor final 
de elétrons na reação catalisada pelo Complexo II. As subunidades A e B se estendem 
para a matriz; elas contêm três centros 2Fe-2S, FAD ligado e um sítio de ligação para o 
substrato, o succinato. O heme b do Complexo II está aparentemente não, na via 
direta de transferência de elétrons. Ao invés disso, ele pode servir para reduzir a 
frequência com que elétrons “vazam” para fora do sistema,