BIOQUIMICA - PERIODO 1

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Fundamentos da Bioquímica 
Bioquímica é uma das disciplinas-chave de todos os cursos da área de saúde e servirá de base para outras etapas da construção do seu conhecimento. Isso porque ela é a ciência que estuda a química dos processos biológicos. Nosso estudo envolve como moléculas inanimadas interagem para manter o ciclo da vida. 
Os processos biológicos ocorrem em todos os seres vivos desde os mais simples, como as bactérias procariotas, bem como organismos mais complexos e organizados como é o caso do ser humano 
Química Orgânica e Química Inorgânica 
Átomo 
Um átomo possui um núcleo central composto de prótons, que são partículas com cargas positivas, e os nêutrons, que não possuem cargas. Esse núcleo central é compacto e contém a maior parte da massa do átomo. No entorno, encontramos a eletrosfera, onde estão dispostos os elétrons.
Os elétrons possuem carga negativa. Em um átomo eletricamente neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Se um átomo ganha elétrons, ele fica com carga negativa, tornando-se um ânion. Já quando perde elétrons, ele fica com carga positiva, tornando-se um cátion. 
Moléculas 
Os átomos dos elementos se combinam para formar estruturas mais estáveis que chamamos de moléculas. Com exceção dos gases nobres, os elementos da tabela periódica são capazes de se ligar compartilhando elétrons, como é o caso da ligação covalente, ou doando e recebendo elétrons, no caso da ligação iônica. 
Dos elementos químicos presentes na tabela periódica, 22 deles estão presentes no organismo humano, sendo os principais: 
Os quatro primeiros correspondem a 98% da massa do corpo humano.
Biomoléculas são moléculas que participam da estrutura e do funcionamento da matéria viva. São compostos de carbonos, e os principais são: proteínas, carboidratos, lipídeos. 
A água 
O organismo humano é constituído em grande parte de água. O teor de água no organismo depende de uma série de fatores, como idade. Crianças têm, em média, 80% de água; idosos podem ter um conteúdo bem menor de água no organismo, chegando a 50% ou menos. 
A água é responsável por 70% do peso total de uma célula. As moléculas de água interagem entre si por forças não covalentes, chamadas ligações de hidrogênio, que fazem com que ela tenha ponto de fusão, ebulição e calor de vaporização mais alto do que outros solventes comuns. 
Essa característica se deve à geometria da molécula em função da distribuição dos elétrons em torno dos átomos de hidrogênio e oxigênio. 
Como podemos observar, o núcleo do átomo de oxigênio atrai mais os elétrons do que os átomos de hidrogênio, uma vez que o átomo de oxigênio é mais eletronegativo, ficando com carga parcial negativa (δ-) e a carga parcial positiva (δ+) sobre o átomo de hidrogênio, sendo, portanto, uma molécula polar. 
Como existem dois pares de elétrons não ligantes, a molécula assume uma forma angular. Dessa forma, existe uma atração eletrostática entre o átomo de oxigênio de uma molécula e o hidrogênio de outra, formando as ligações de hidrogênio. 
Essas ligações de hidrogênio podem ser formadas entre as moléculas de água (indicada pelas linhas paralelas em amarelo) ou entre as moléculas de água e soluto polares, contendo átomos eletronegativos, como oxigênio e nitrogênio. Álcoois, aldeídos, cetonas e compostos contendo ligações N – H formam ligações de hidrogênio com a água. 
As biomoléculas polares terão tendência a se dissolver na água, formando interações água soluto. 
Moléculas anfipáticas 
Algumas moléculas possuem tanto uma porção hidrofílica ou polar quanto hidrofóbica ou apolar. Neste caso, a molécula é anfipática. 
Nesse tipo de molécula, a porção polar interage com a água e a porção apolar tende a evitar o contato com a água formando estruturas que são chamadas de micelas. Os grupos apolares se aproximam e formam interações hidrofóbicas. 
Funções da água 
· Transporte de substâncias 
A presença de água nos organismos mais primitivos permite que haja o processo de difusão. Já́ os organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios mais elaborados como o sangue, hemolinfa e seiva vegetal. Pode ser uma forma de eliminar toxinas do organismo, como é o caso da urina nos seres humanos e animais. As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água), o que facilita o transporte de substâncias. 
· Facilita reações químicas 
Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução. 
Em algumas reações químicas, a união entre moléculas ocorre com formação de água como produto, chamada de síntese por desidratação. As reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise. 
· Função de termorregulação 
Seres vivos só́ podem existir em uma estreita faixa de temperatura; A água evita variações bruscas de temperatura dos organismos; A transpiração diminui a temperatura corporal de mamíferos. 
· Função lubrificante 
Nas articulações e entre os órgãos, a água exerce um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regiões; A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre o globo ocular; A saliva facilita a deglutição dos alimentos. 
· Função de equilíbrio osmótico 
Solução é um tipo de dispersão em que o disperso tem proporções manométricas (10-9m), ou seja, o disperso é constituído por átomos, íons ou moléculas. É uma mistura homogênea composta de dois ou mais componentes: 
Solução = soluto + solvente
Solvente ou dispersante: É o componente da solução que se apresenta em maior quantidade, que dissolverá o soluto. Soluto ou disperso: É o componente que se apresenta em menor quantidade. É a substância que será́ dissolvida no solvente. 
· Função de equilíbrio ácido-base 
Funções inorgânicas: Definições segundo Arrhenius (1887): 
Acido: Substâncias que em meio aquoso liberam íons H (aq) ou H3O . 
Ionização de ácidos em meio aquoso:
HCl(g) + H2O → H3O+ + Cl- (aq)
HSO +HO→HO++SO-(aq)
HNO +HO→HO++NO-(aq)
Base: Substâncias que em meio aquoso liberam íons OH-(aq). 
Dissociação de bases em meio aquoso:
NaOH(s) + H2O → Na+(aq) + OH- (aq)
Ca(OH)2 + H2O → Ca2+(aq) + 2OH- (aq)
Al(OH)3 + H2O → Al3+(aq) + 3OH- (aq)
Força de ácidos e Bases 
· Grau de Ionização (α)
Capacidade que o ácido, ou a base, apresenta de formar íons em solução aquosa. Quanto maior esta capacidade, mais forte é considerado o ácido ou a base. 
· Medida de pH — potencial hidrogeniônico 
Indica a concentração de íons H+ ou H3O+ em uma solução aquosa, indicando acidez ou alcalinidade. 
A escala de pH é uma medida logarítmica, isso significa que se duas medidas diferem em uma unidade, uma solução apresenta dez vezes mais íons H+ que a outra. 
pH= -log10 [H+]
Tampões Biológicos 
Sistema tampão é um sistema aquoso que resiste a alterações do seu pH quando pequenas quantidades de ácido (H+) ou base (OH-) são adicionadas. 
A região de tamponamento corresponde à região de pH de 3,76–5,76. No ponto central da região de tamponamento do par tampão ácido acético — acetato, a concentração do doador de prótons (ácido acético) é exatamente igual a do aceptor de prótons (acetato), e a força de tamponamento do sistema é máxima. 
O pH nesse ponto na curva de titulação é igual ao seu pKa = 4,76. O tamponamento é a capacidade de uma solução resistir a variações de pH. 
Os principais sistemas-tampão em nosso organismo são: 
O tampão bicarbonato é o sistema mais eficiente no organismo humano, mantém o pH sanguíneo estável — regula a homeostase do organismo mantendo o pH sanguíneo na faixa normal de 7,4. 
Variações de pH sanguíneo podem levar a estados patológicos denominados acidose e alcalose, que podem decorrer de duas maneiras distintas: respiratória e metabólica. 
Veremos adiante que alterações de pH resultam em alterações na estrutura e função das proteínas no organismo, resultando em graves consequências para o organismo. 
Macromoléculas
São biomoléculas muito grandes com elevado peso molecular e, quase sempre, de estrutura química e espacial muito complexas. 
Essas macromoléculas, de um modo geral,são formadas a partir de unidades fundamentais, chamadas monômeros, que são moléculas menores e mais simples, que se unem para formar as moléculas maiores. 
Os aminoácidos são as unidades fundamentais das proteínas, ou seus monômeros. Isso significa que os aminoácidos se ligam para formar as milhares de diferentes proteínas existentes no nosso organismo. 
Na Figura 1a, observamos a estrutura tridimensional do hormônio glucagon. Ele é secretado pelas células alfa do pâncreas em resposta a uma baixa taxa de glicose no sangue, como veremos mais adiante no estudo do metabolismo. 
Ele possui uma estrutura peptídica (proteica), cuja forma ativa possui 29 aminoácidos ligados em uma única cadeia, como pode ser visto na Figura 1b. 
Aminoácidos 
Os aminoácidos são moléculas orgânicas formadas por carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, alguns possuem enxofre na sua composição, como a metionina e a cisteína. 
· Somente vinte diferentes aminoácidos são encontrados nas proteínas. 
· A nomenclatura dos aminoácidos pode ser em abreviaturas de três letras, por exemplo Alanina – Ala, ou uma letra, A. 
· No organismo podem ser encontrados na forma livre ou polimerizados, formando as proteínas. Como veremos adiante, podem ser degradados, originando moléculas intermediárias da síntese de glicose e lipídeos, gerando energia. 
· As abreviaturas de uma letra iniciam com a mesma letra do respectivo aminoácido. Quando os nomes de vários aminoácidos se iniciam com a mesma letra, utilizam-se os nomes fonéticos (ocasionalmente em inglês) de certos aminoácidos. 
Funções dos aminoácidos 
• Podem ser utilizados como fonte de energia (ATP).
• Podem funcionar como tampões de pH intracelular.
• Podem servir de matéria-prima para a produção de proteínas.
• Alguns atuam como neurotransmissores, por exemplo, glicina é um neurotransmissor inibitório, e o aspartato e glutamato são neurotransmissores excitatórios.
• Alguns são biotransformados em neurotransmissores, como por exemplo a tirosina é precursora dos neurotransmissores adrenalina, noradrenalina e dopamina, e o triptofano é precursor do neurotransmissor serotonina.
• Alguns são biotransformados em hormônios
 
Estrutura dos aminoácidos 
Todos os vinte aminoácidos comuns encontrados nas proteínas são alfa aminoácidos. Eles possuem um grupo amino (básico NH2) e um grupo carboxila (ácido - COOH), ligados a um mesmo carbono, conhecido como carbono alfa. 
No mesmo átomo de carbono, temos, ainda, um átomo de hidrogênio ligado e um grupo R, ou cadeia lateral que diferencia um aminoácido do outro. 
Em pH fisiológico, ou seja, pH 7,4 sanguíneo, o grupo amino encontra-se protonado, na forma de íons amônio (-NH3+) e o grupo carboxílico está desprotonado, na forma de íons carboxilato (-COO-) 
Outra característica dos aminoácidos, com exceção da glicina, é que o carbono alfa é um centro quiral. Isso quer dizer que ele é um carbono assimétrico, ou seja, está ligado a quatro grupos químicos diferentes. 
Todo carbono com centro quiral possui isomeria óptica, portanto ele forma duas estruturas que são imagens especulares uma da outra (a imagem no espelho), mas não se sobrepõem como é o caso das mãos esquerda e direita. 
Esses estereoisômeros são denominados enantiômeros e são opticamente ativos, ou seja, desviam o plano da luz polarizada para a esquerda ou para a direita. 
Na estrutura do D-aminoácido, a amina (NH2) está à direita, e na do L-aminoácido, o NH2, se encontra à esquerda. Em nossas proteínas encontramos apenas L-aminoácido, por exemplo, L-alanina.
Propriedades dos aminoácidos 
· Polaridade da cadeia lateral 
Os aminoácidos se dividem em classes diferentes, dependendo da polaridade do seu grupo R. 
Grupo R não polar (apolar) (no quadro amarelo): Não possuem afinidade com a água e são considerados hidrofóbicos; 
Grupo R polar – Possuem afinidade com a água e são considerados hidrofílicos; podem ser: polares sem carga, polares com carga: carregados positivamente, básicos ou carregados negativamente, ácidos.
· Essencialidade
Alguns aminoácidos são considerados essenciais, eles não podem ser sintetizados ou produzidos em quantidades suficientes pelo nosso organismo e, por isso, precisam ser ingeridos em nossa dieta. Caso não haja ingestão adequada de proteínas e de todos os aminoácidos essenciais, a síntese de proteínas no organismo fica comprometida. 
Na dieta é importante observar a qualidade das proteínas (presença de todos os aminoácidos essenciais) e sua digestibilidade. É importante destacar que nosso organismo não armazena aminoácidos na forma livre. 
· Caráter anfótero 
Como os aminoácidos possuem um grupo amino de caráter básico e um grupo carboxila de caráter ácido, eles são considerados moléculas anfóteras ou de duplo caráter. 
Quando um aminoácido é colocado em água, no pH neutro, pH 7,0, ele forma um íon dipolar, e pode atuar tanto como um ácido, doando prótons, quanto como uma base, recebendo prótons. Por isso, são capazes de atuar como sistemas tampão no organismo. 
Ligação peptídica 
Os peptídeos e proteínas são formados a partir das ligações entre os aminoácidos, cuja sequência foi predeterminada pelo DNA do organismo. 
Podemos formar desde peptídeos com dois aminoácidos, chamados dipeptídeos, até proteínas enormes com milhares de aminoácidos ligados em sequência. Nessas estruturas, os aminoácidos se ligam por ligações covalentes, fortes, que são chamadas ligações peptídicas. 
Essas ligações amídicas são formadas pela remoção dos elementos da água (uma desidratação) do grupo carboxila de um aminoácido (aminoácido 1 perde a hidroxila – OH) e a amina do aminoácido seguinte (aminoácido 2 perde um hidrogênio do grupo amino). 
Essa reação entre dois aminoácidos é chamada de reação de condensação e forma um dipeptídeo com uma ligação peptídica entre eles. Se três aminoácidos forem ligados em cadeia, formarão duas ligações peptídicas entre eles, formando um tripeptídeo, e assim por diante. Até dez aminoácidos dizemos que é um oligopeptídeo.
Entre 10 e 50 aminoácidos é um polipeptídio e acima disso, uma proteína. 
A ligação peptídica é uma ligação covalente, forte, difícil de ser quebrada; no organismo, para que essas ligações sejam rompidas é necessário a utilização de enzimas. 
A unidade peptídica é rígida e plana e não há liberdade de rotação em torno da ligação entre o átomo de carbono da carbonila e o átomo de nitrogênio da unidade peptídica, pois essa ligação tem um caráter parcial de uma ligação dupla. 
A distância entre os átomos na ligação peptídica é de 1,33 angstrons. Ela é intermediária entre uma ligação simples (1,49 angstrons) e uma dupla 91,27 angstrons), e isso explica a rigidez da ligação. Já́ as ligações simples que ocorrem entre o Cα e o carbono da carbonila e o Cα e o N peptídico possuem um grande grau de liberdade de rotação. 
Uma cadeia polipeptídica é constituída de uma parte repetida regularmente, chamada de cadeia principal ou espinha dorsal, e de uma parte variável, compreendendo as distintas cadeias laterais ou grupos R dos aminoácidos da sequência. 
Por convenção, a extremidade esquerda que representa o início da cadeia do peptídeo ou proteína é chamado de aminoterminal enquanto que a extremidade da direita é chamada de carboxiterminal. 
Bioquímica das proteínas 
Para estudar os processos biológicos nas células é inevitável que tenhamos que estudar uma ou mais proteínas. Essas macromoléculas aparecem nas células com uma variedade incrível de estruturas e funções. Não podemos esquecer que a sequência da proteína é uma informação proveniente do genoma do organismo, e que mudanças que ocorram em uma sequência de um gene no DNA da célula, vai resultar em uma alteração na sequência da proteína e, consequentemente, na sua função. 
Classificação das proteínas 
As proteínas podem ser classificadas em proteínas simples e proteínas complexas ou conjugadas. 
· Proteínas simples 
São aquelas que só́ possuem aminoácidos na sua estrutura. Exemplo: albumina, uma importante proteína no sangue, realiza manutençãoda pressão osmótica e faz transporte de hormônios e fármacos, entre outras funções. 
· Proteínas Conjugadas 
As proteínas conjugadas são aquelas, que além de possuírem aminoácidos em sua estrutura, contém também um radical não proteico, chamado grupo prostético. 
Normalmente, esse grupo exerce um papel importante na função biológica da proteína. Algumas proteínas podem possuir mais de um grupo prostético. 
 
Estrutura das proteínas 
As proteínas apresentam quatro níveis de estruturas de organização: primária, secundária, terciária e quaternária. Vamos estudar as características de cada uma delas. 
· Estrutura Primária 
A estrutura primária representa a sequência de aminoácidos na estrutura da proteína. Ela revela o número de aminoácidos presentes, quem são eles, ou seja, a frequência com que aparecem e, principalmente, a ordem dos aminoácidos na estrutura da proteína. Isso significa dizer quem é o aminoácido 1, o aminoácido 2 e assim por diante. 
A ligação característica dessa estrutura são as ligações peptídicas entre um aminoácido e outro. Devemos identificar a extremidade aminoterminal no início e carboxiterminal no final da estrutura. Essa sequência foi determinada geneticamente. 
A sequência de aminoácidos é útil para elucidar o mecanismo de ação da proteína ou sua função, lembrando que alterações na sequência de aminoácidos podem produzir funções anormais e doenças (ex: anemia falciforme). 
Normalmente, diferentes proteínas com a mesma função, como a insulina humana, bovina e suína, têm sequencias parecidas. 
Como as proteínas se encontram em determinado meio, por exemplo, meio aquoso, haverá uma tendência da proteína se dobrar no espaço, realizando interações não covalentes entre os átomos presentes na sua estrutura.
Isso faz com que ela tenha uma estrutura tridimensional própria que está relacionada com sua função. Esse arranjo espacial é chamado de conformação.
Para uma determinada proteína pode existir mais de uma conformação que ela possa assumir sem haver quebra das ligações covalentes da sequência primária. Essas conformações assumidas são as termodinamicamente mais estáveis, e são chamadas de proteínas nativas.
Os tipos de ligações fracas (não covalentes) que mantêm a estrutura tridimensional são:
· Estrutura secundária 
A estrutura secundária é o arranjo espacial dos átomos na cadeia polipeptídica, ela descreve o arranjo dos átomos na cadeia principal, sem envolver as cadeias laterais dos aminoácidos. 
É caracterizada por interações entre aminoácidos dentro da mesma cadeia e faz com que a estrutura se dobre. Esse arranjo espacial se refere a aminoácidos que estão mais próximos entre si na estrutura. 
As ligações predominantes são as ligações de hidrogênio. E os dois principais tipos de estruturas secundárias observadas são as alfa-hélices e as conformações beta, também chamadas de folha beta-pregueada. 
As conformações beta podem ser de dois tipos: As cadeias podem ser paralelas ou antiparalelas. 
Um polipeptídio ou uma proteína pode conter os dois tipos de estruturas secundárias. 
· Estrutura terciária 
A estrutura terciária é o arranjo tridimensional de todos os átomos da proteína, envolve não apenas a cadeia principal como também a conformação das cadeias laterais, posição dos grupos prostéticos, e o arranjo das alfa-hélices e beta- pregueadas com relação uma às outras. 
Aminoácidos que estão bem distantes na estrutura podem interagir entre si, já́ que a proteína pode estar completamente dobrada, como ocorre com as proteínas globulares. 
As interações que mantêm essa estrutura são as fracas, descritas anteriormente. Além dessas, podem ocorrer também as ligações dissulfeto entre as sulfidrilas (SH) de duas cisteínas presentes na proteína. 
· Estrutura quaternária 
A estrutura quaternária está presente em proteínas que contêm mais de uma cadeia polipeptídica (subunidade), consiste na interação espacial entre essas subunidades, que podem ser idênticas ou diferentes. 
Se tomarmos como exemplo a proteína hemoglobina, presente nas hemácias, ela é uma proteína globular. Ela possui quatro cadeias polipeptídicas, duas cadeias alfa e duas cadeias beta. Ela é, portanto, uma proteína tetraédrica, que contém quatro grupos heme (grupos prostéticos). E possui uma conformação quaternária que constitui a interação entre as subunidades. Além das estruturas primária, secundária e terciária. 
Agora é importante destacar que as proteínas nos arranjos terciários ou quaternários podem ser classificadas em dois grupos: as proteínas globulares e as proteínas fibrosas. 
Proteínas globulares 
Dobram-se de tal forma que assumem uma estrutura esférica ou na forma de barril. Esse tipo de proteína, normalmente, apresenta mais de um tipo de estrutura secundária. 
Exemplos de proteínas globulares: as enzimas, proteínas transportadoras como mioglobina, e albumina, proteínas reguladoras. 
Essa estrutura ocorre porque essas proteínas encontram-se em meio aquoso, logo:
Os aminoácidos com cadeias laterais polares são representados em azul, e os aminoácidos com cadeias laterais apolares são representados em verde. 
No dobramento da proteína, os grupos laterais dos aminoácidos apolares tendem a ficar no interior e os grupos polares ficam na superfície da molécula, em contato com a água, podendo formar pontes de hidrogênio. 
Região hidrofóbica em verde, contém as cadeias laterais apolares. As cadeias laterais polares são observadas em contato com o meio externo, podendo formar pontes de hidrogênio com a água. 
Proteínas fibrosas 
Costumam ter sua estrutura arranjada em longos filamentos ou folhas e, normalmente, são formadas por apenas um tipo de estrutura secundária e possuem função estrutural, de suporte, forma e proteção. 
Funções Proteicas 
· Catálise enzimática
As enzimas são uma importante classe de proteínas cuja função é acelerar — ou fazer catálise de — reações no organismo. São conhecidas como catalisadores biológicos e graças a elas é possível que ocorram as reações metabólicas em tempo hábil para a manutenção da vida. Reações químicas sem a presença das enzimas ocorreriam tão lentamente que não seriam compatíveis com a vida. As reações acontecerão em meio aquoso, em pH e temperatura adequados. 
· Controle metabólico – hormônios 
Veremos adiante que nosso metabolismo é todo regulado por moléculas sinalizadoras. Várias dessas moléculas são hormônios proteicos como insulina e glucagon. A regulação do organismo permite que diferentes órgãos se comuniquem entre si para melhor aproveitamento e armazenamento dos nutrientes, por exemplo. Ausência de sinalização fará com que o metabolismo não funcione corretamente, o que acontece em algumas doenças metabólicas como a diabetes. 
· Transporte – gases, hormônios, íons 
Várias proteínas funcionam como transportadores no organismo:
- A hemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio de gás carbônico;
- A albumina faz transporte de hormônios e fármacos;
- Os canais iônicos presentes na membrana celular.
· Movimentos coordenados
A contração muscular é resultado da interação entre duas proteínas, actina e miosina, cujos filamentos deslizam um sobre o outro na presença de hidrólise do ATP pela miosina.
· Estrutural 
Como matriz para tecidos, dando estrutura e forma aos organismos, como as fibras de colágeno mantêm a estrutura da pele, por exemplo. A queratina no cabelo, unhas e penas.
· Proteção - infecções e hemorragias 
Os anticorpos ou imunoglobulinas são proteínas que possuem papel fundamental na resposta imunológica humoral. Elas são capazes de se ligar a vírus, bactérias ou outras moléculas grandes que sejam consideradas estranhas ao organismo, levando a destruição das mesmas.
Desnaturação proteica 
Cada proteína tem uma função química, uma estrutura específica, e um pequeno número de formas estruturalmente estáveis. A estabilidade das proteínas é determinada principalmente por interações não covalentes, que são ligações fracas. 
As proteínas com mesmas funções possuem alguns padrões estruturais comuns e similaridades nas sequênciasem diferentes espécies. Exemplo: o que acontece na insulina humana, bovina e suína. A diferença entre a insulina humana e a suína é de apenas um aminoácido. 
Quando uma proteína é sintetizada na célula, sua estrutura primária dobra-se espontaneamente, originando as estruturas secundária, terciária e quaternária (quando houver). A proteína assume, então, sua conformação chamada nativa. 
Desnaturação é a alteração ou destruição da estrutura tridimensional das proteínas; neste processo são quebradas as interações fracas que mantém as estruturas secundária, terciária e quaternária. 
A estrutura primária é mantida, uma vez que é formada pelas ligações peptídicas, que são ligações covalentes e, portanto, difíceis de serem rompidas. 
Quais são os fatores que podem levar à desnaturação proteica?
No organismo humano existem apenas dois fatores: temperatura e pH. Cada proteína possui uma temperatura e um pH ideal para exercer sua função; ao alterar a temperatura e o pH do meio irá interferir direto sobre a estrutura proteica. 
Um aumento na temperatura provocará o rompimento das interações fracas que mantêm a estrutura espacial das proteínas levando à perda da conformação nativa e, consequentemente, de sua função. Isso explica por que não podemos ter febre alta. A febre alta pode levar a alterações na estruturas das nossas proteínas. 
Outros fatores podem levar ao processo de desnaturação proteica in vitro: 
1 - Ação de solventes orgânicos, como beta-mercaptoetanol; 
2 - Agentes químicos oxidantes e redutores; 
3 - Agitação intensa. 
Exemplos do nosso dia a dia em que as proteínas foram desnaturadas:
1. A albumina, proteína presente na clara do ovo, é desnaturada se fritarmos ou cozinharmos o ovo, ou mesmo se batermos a clara em neve para fazer um bolo; 
2. No alisamento de cabelos com solventes orgânicos, como o tioglicolato de amônio e hidróxido de guanidina. Neste caso, as pontes dissulfeto da queratina, proteína do cabelo, são realinhadas; 
3. Ao pingarmos gotas de limão no leite, o pH do meio é modificado. Ele fica mais ácido causando a desnaturação das proteínas, que se precipitam na forma de coalho. 
Como consequências da desnaturação observamos a diminuição da solubilidade em água, alterações na viscosidade e coeficiente de sedimentação e, o mais importante, a perda da atividade biológica. 
Em alguns casos, a proteína pode se renaturar, voltando à conformação nativa. Quando a renaturação ocorre in vitro é mais lenta que in vivo, em função da presença de proteínas especificas que assessoram as proteínas durante seu processo de montagem. Essas proteínas são chamadas chaperoninas. 
Enzimas 
A maioria das enzimas conhecidas são proteínas, mas foi descoberto que algumas moléculas de RNA são cataliticamente ativas.
· 1700 - Estudos da digestão da carne por secreções do estômago. 
Fim do século XVII- início século XVIII 
Início dos estudos sobre as enzimas, com pesquisas da digestão da carne por secreções do estômago e com a conversão do amido em açúcar pela saliva. 
· 1850 - Pasteur: a fermentação do açúcar em álcool por leveduras é catalisada por fermentos. 
Pasteur descreveu a fermentação do açúcar em álcool por leveduras, e concluiu que as reações eram catalisadas por fermentos, que estariam presentes apenas nas células vivas. 
· 1897 - Buchner: a fermentação ocorre mesmo após as “moléculas serem removidas células”. 
Buchner demonstrou que a fermentação ocorre mesmo após as moléculas serem removidas das células. Esses experimentos de Buchner marcaram o final da era vitalista de Pasteur e início da bioquímica como ciência. Mais adiante, essas moléculas receberam o nome de enzimas. 
· 1926 - Sumner: cristalizou a urease e postulou a ideia de que toda enzima é uma proteína. 
Sumner cristalizou a primeira enzima, urease, e postulou que toda enzima é uma proteína, visão que só foi aceita na década de 1930, quando outros pesquisadores cristalizaram outras enzimas, que também eram proteínas.
· 1930
Haldane escreveu um tratado intitulado Enzimas, no qual fez a observação de que as ligações fracas entre as enzimas e seus substratos poderiam ser utilizadas para catalisar as reações.
Conceito de enzimas 
As enzimas são conhecidas como catalisadores biológicos — elas possuem a capacidade de aumentar a velocidade de reação das substâncias reagentes na formação de seus respectivos produtos. 
São altamente especificas — reconhecem apenas substratos (também chamados de reagentes) específicos e não são consumidas durante a reação. Isso significa que são liberadas inalteradas para o meio, de forma que podem participar de nova reação. 
Como as enzimas que estudaremos são proteínas, é importante lembrar que a atividade catalítica vai depender de sua estrutura tridimensional, ou seja, de sua conformação nativa. Se ela for desnaturada ou suas subunidades dissociadas, ela não terá́ mais funcionamento. São as enzimas que catalisam os eventos metabólicos do nosso organismo, e permitem que essas reações aconteçam em tempo hábil. 
Nomenclatura das enzimas 
O nome recomendado para uma enzima possui um sufixo ase, e o prefixo designa qual o substrato em que ela se liga. Exemplos: amilase, urease, glicosidase. 
O prefixo do nome da enzima também pode indicar a reação que ela catalisa. Exemplo: a lactato desidrogenase (LDH) entre o piruvato e o lactato. 
Essa enzima tem um importante papel no metabolismo e grande importância no diagnóstico clínico de muitas doenças, como infarto agudo do miocárdio. 
Toda enzima possui um número E.C., referente à Comissão de Enzimas. O da lactato desidrogenase é E.C.1.1.1.27. 
Propriedades das enzimas 
As enzimas são proteínas globulares. Existe uma região importante da enzima que é o local no qual o substrato, ou reagente, se liga à enzima. Essa região é chamada de sítio ativo ou centro ativo da enzima. 
O centro ativo da enzima: 
· É constituído por aminoácidos que estão próximos, por causa da estrutura terciária; 
· Forma uma cavidade com aspecto definido e específico, que permite à enzima se ligar de forma não covalente, ou seja, por meio de interações fracas com seu substrato. Essas interações são feitas e desfeitas para que a enzima seja liberada de forma inalterada para o meio, após a reação. 
Para que uma reação enzimática ocorra, é necessário que o substrato e a enzima estejam presentes no meio aquoso onde a reação irá se processar. A ordem dos eventos é a seguinte: 
1 - O substrato se encaixa no centro ativo da enzima;
2 - Forma-se, primeiramente, o complexo enzima-substrato;
3 - A reação se processa;
4 - Há a formação do complexo enzima produto;
5 - O produto da reação e a enzima inalterada são liberados no meio. 
A reação enzimática simples pode ser escrita: 
E + S <======> ES <======> EP <======> E + P
Hoje sabemos que a enzima modifica ligeiramente sua estrutura à medida que o substrato se liga e esse fenômeno leva o nome de encaixe induzido, diferentemente do que se supunha anteriormente com o modelo chave-fechadura. O esquema da reação pode ser observado na Figura abaixo: 
Em alguns casos, a atividade da enzima, além da integridade e conformação nativa dada por seus resíduos de aminoácidos, necessita de outro componente químico adicional que chamamos de cofator. Os cofatores são compostos não proteicos (grupos prostéticos) que permitem que algumas proteínas exerçam sua atividade completa. 
Esses cofatores podem ser um ou mais íons inorgânicos como por exemplo Fe2+ , Mg2+ ou Zn2+ , ou uma molécula orgânica ou metalo-orgânica denominada coenzima. As coenzimas são normalmente derivadas de vitaminas ou nutrientes orgânicos que devem estar presentes na dieta em pequenas quantidades. 
Chamamos a enzima inativa, ou seja, não ligada a seu cofator de apoenzima ou apoproteína, já́ a enzima na forma ativa ligada ao seu cofator recebe o nome de holoenzima. 
Algumas coenzimas são carregadoras transitórias de átomos ou grupos funcionais específicos. 
Como já́ falamos, toda enzima possui um número E.C., referente à Comissão internacional de Enzimas. 
A lactatodesidrogenase, o exemplo anterior, tem o número E.C.1.1.1.27. Nesta numeração, o primeiro número significa o nome da classe de enzima, no caso uma oxidorredutase que faz transferência de elétrons. 
As enzimas podem ser, ainda, classificadas internacionalmente de acordo com o tipo de reação catalisada. Veja na tabela a classificação internacional das enzimas. 
Cinética enzimática
Para que uma reação química se processe, as moléculas envolvidas devem estar em contato mais íntimo possível, de forma que possam colidir entre si, adquirindo um mínimo de energia que lhes permita atingir um estado reativo, que é o estado de transição .
A diferença de energia entre o estado basal, ou fundamental, e o estado de transição é a energia de ativação, que também pode ser entendida como a quantidade de energia inicial do sistema para que ocorra a reação.
Quanto maior for a energia de ativação de uma reação, mais lentamente ela vai se processar. A velocidade de reação pode aumentar com o aumento da temperatura ou da pressão, que faz com que as moléculas possuam mais energia para suplantar a barreira energética. Ou podemos utilizar um catalisador.
Os catalisadores, é o caso das enzimas, diminuem a energia de ativação, às custas da energia de ligação liberada das ligações entre a enzima e o substrato e, por isso, aumentam a velocidade da reação. Como podemos observar na Figura a seguir.
Atenção O conceito de encaixe-chave e fechadura é um conceito errado porque os substratos não se encaixam perfeitamente nas enzimas, a enzima deve ser complementar ao estado de transição da reação.
No estado de transição há um aumento no número de interações fracas (ligações de hidrogênio, interações hidrofóbicas e iônicas) entre o substrato e a enzima, aumentando a energia livre, estabilizando o complexo enzima substrato no estado de transição, diminuindo a energia de ativação e aumentando a velocidade da reação.
Fatores que interferem na cinética enzimática 
O estudo da cinética enzimática se refere a velocidade da reação e como ela pode ser modificada em resposta às alterações do meio. Existem vários fatores que interferem na velocidade das reações. 
Fatores internos 
· Concentração do substrato e enzima 
À medida que aumentamos a concentração de substrato no meio, a velocidade da reação aumenta até atingirmos a velocidade máxima, e quando é alcançada praticamente todas as enzimas estão no complexo ES. 
Nesse patamar não adianta adicionar substrato, pois a velocidade não aumentará mais. Para ultrapassar esse estágio teríamos que ter mais enzimas presentes no meio reacional. Desse modo, a concentração de enzimas também pode ser outro fator interno que interfere na cinética enzimática. 
Fatores externos 
Além dos fatores internos concentração de enzima e de substrato, temos também fatores externos que contribuem para aumento ou diminuição da velocidade de reação. 
· Temperatura 
Uma elevação na temperatura reacional aumenta a velocidade de reação, conforme já́ discutido anteriormente, porem se essa reação envolve uma enzima, a elevação da temperatura vai favorecer a reação enzimática desde que não interfira na conformação nativa da proteína. Se aumentarmos muito a temperatura do meio, a enzima se desnatura, perdendo sua conformação e, portanto, sua função. 
Observe o gráfico abaixo. Há um aumento da velocidade até a velocidade máxima, e acima de determinada temperatura, quando a enzima se desnatura, a velocidade cai para zero. Apenas as enzimas de bactérias termofílicas, que vivem em altas temperaturas, resistem a temperaturas acima de 55-60oC. 
-Abaixo da temperatura ideal, a velocidade é baixa;
-Acima da temperatura ideal, com aquecimento, a enzima se desnatura e perde sua conformação espacial.
· Alterações de pH 
As enzimas possuem um pH ótimo de funcionamento; são compostas de aminoácidos com grupos ionizáveis, como os aminoácidos polares arginina, glutamato, aspartato, histidina. 
O pH ideal da enzima vai depender da sua estrutura primária, ou seja, a sequência em que os aminoácidos estão organizados, quem são eles e seus grupos ionizáveis. 
Diferentes enzimas humanas que estão presentes em distintos meios têm pH ideal diversos. Exemplo: Pepsina é uma enzima presente no estômago para digestão de proteínas, e seu pH ideal é 1,0-3,0. Mas, se a colocarmos no pH do intestino, em torno de 6,0, ela perderá sua atividade. 
Inibidores enzimáticos 
Um inibidor é uma substância que diminui a velocidade de uma reação ou a interrompe. Os inibidores possuem um papel regulador importante nas vias metabólicas. Além disso, eles estão mais presentes no nosso dia a dia do que imaginamos. 
Existe uma grande quantidade de medicamentos que são inibidores enzimáticos, como é o caso do ácido acetilsalicílico, a Aspirina®, que é um analgésico, antitérmico e anti-inSamatório que inibe a enzima ciclo-oxigenase, que está envolvida na síntese das prostaglandinas. Os inibidores podem fazer dois tipos de ligação: 
O tipo de inibição pode ser classificada como competitiva e incompetitiva . 
O estado de transição não é uma forma química com estabilidade significativa nem o complexo enzima-substrato ou enzima- produto. É o momento molecular em que os eventos químicos como a quebra de ligação, ou formação de ligação ou aparecimento de carga ocorrem com probabilidade igual, tanto para formar o produto quanto para formar o substrato. 
· Competitiva 
O inibidor compete com o substrato pelo sítio catalítico da enzima. Um exemplo deste tipo de competição ocorre entre o etanol e metanol na enzima álcool desidrogenase. Na presença de etanol, o metanol não consegue se ligar à enzima e não é metabolizado. Por causa desse efeito, o etanol pode ser utilizado como tratamento terapêutico de uma intoxicação por metanol. 
Na presença do inibidor competitivo, mas com grande concentração de substrato, a velocidade máxima da reação pode ser atingida. 
· Incompetitiva 
Inibidores incompetitivos ligam-se apenas ao complexo E-S, em um sítio diferente do sítio ativo, também chamado de sítio alostérico. Inibidores mistos ligam-se tanto à enzima sozinha quanto ao complexo E-S, também em um sítio alostérico. 
Nesses casos, a velocidade de reação diminui e não adianta aumentar a quantidade de substrato, porque a velocidade máxima não mais será́ atingida. 
Regulação enzimática 
As vias metabólicas no organismo envolvem várias reações enzimáticas em sequência. Nessas vias, o produto enzimático de uma reação é o substrato da enzima da reação seguinte. Normalmente, nessas vias existem uma ou mais enzimas que influenciam a velocidade de reação, e são as chamadas enzimas regulatórias. A velocidade catalítica dessas enzimas pode ser aumentada ou reduzida em resposta a determinados sinais. 
A regulação da velocidade das reações no organismo permite regular diferentes funções. As enzimas alostéricas são reguladas por efetores que se ligam a um sítio diferente do sítio ativo da enzima. Agem por meio de ligação reversível e não covalente com os compostos regulatórios, que são chamados moduladores alostéricos ou efetores alostéricos. O efetor pode ser negativo ou positivo, inibindo ou estimulando dada reação. Ele modifica sua afinidade ou a capacidade catalítica da enzima. 
Outras enzimas sofrem modificações covalentes, com a adição ou remoção de grupos fosfato, por exemplo, chamada fosforilação. A enzima pode se tornar mais ou menos ativa após este processo: 
As enzimas regulatórias em sistemas multienzimáticos podem ser inibidas especificamente pelo produto final sempre que a quantidade de produto exceder as necessidades do organismo. Chamamos essa regulação de retroalimentação negativa. 
Em nosso organismo existem enzimas que diferem na sequência de aminoácidos, mas que catalisam a mesma reação, chamadas isoenzimas. As diferentes isoformas dessas enzimas são encontradas em tecidos distintos. É o caso da lactato desidrogenase. Muitas dessas enzimas são utilizadas no diagnóstico clínico como marcadores de doenças. 
Outro tipo de regulação é a síntese de proteínasna forma inativa. Essas enzimas são ativas quando segmentos peptídicos são retirados por proteólise — esse tipo de regulação é irreversível. Um exemplo é o tripsinogênio que é hidrolisado, quebrado, em tripsina, a forma ativa da enzima. 
Introdução ao Metabolismo 
Os organismos vivos são sistemas abertos, ou seja, estão presentes em um meio ambiente específico, mas não são isolados deste. Isso significa que os organismos são capazes de trocar energia e matéria com seu meio circundante, independentemente de sua complexidade, seja ele uma bactéria, que é um ser unicelular, ou um ser humano, que é multicelular. Nesse caso, esses seres precisam realizar trabalho para se manter vivos e se reproduzir. Isso requer a entrada de energia, que pode ser obtida de dois modos: 
Os seres humanos precisam obter nutrientes do meio, a partir dos alimentos, para realizar transformações químicas dentro das células.
Existe, dentro das células, um fluxo de elétrons nas reações de oxido-redução, em que um reagente é oxidado (perde elétrons) enquanto, simultaneamente, outro reagente é reduzido (ganha elétrons).
Quando consumimos glicose na alimentação, ela vai sendo oxidada até a formação de dióxido de carbono e água, e liberação de energia na forma de ATP. Nas próximas aulas vamos entender como essas reações ocorrem.
Metabolismo é o somatório de todas as reações químicas de um organismo.
As milhares de reações químicas que ocorrem no organismo dependem de enzimas para catalisá-las, de modo que possam acontecer em tempo hábil para manutenção da vida.
Nosso organismo estruturou essas reações de forma sequencial: o produto de uma reação se torna o reagente ou substrato da reação seguinte.
Metabolismo é: “O conjunto de processos físicos e de reações que ocorrem em um sistema vivo e resulta na montagem ou quebra de moléculas complexas. É constituído por reações anabólicas e catabólicas.” 
Nosso metabolismo é dividido em reações anabólicas e catabólicas. 
· Reações anabólicas 
O anabolismo faz referência às reações de síntese de biomoléculas. Essas rotas transformam moléculas precursoras pequenas em moléculas maiores e mais complexas. 
Podemos dar o exemplo da síntese proteica — partimos dos aminoácidos para a construção dessas macromoléculas. 
Esse tipo de reação que consome energia é conhecida como endergônica, sendo termodinamicamente desfavorável. Para que esse tipo de reação ocorra, as moléculas estão associadas a reações que liberam energia. 
No estudo do metabolismo, veremos que a energia utilizada provém da quebra da molécula de adenosina trifosfato (ATP), conhecido como nossa molécula energética. 
Quando o ATP é hidrolisado, quebrado em ADP e fosfato inorgânico, há a liberação de energia que impulsiona as reações de síntese. 
A estrutura do ATP pode ser observada na Figura 3. Além do ATP, temos as moléculas adenosina difosfato (ADP) ou monofosfato (AMP). Observe que ele possui três grupos fosfato e, quando essas ligações são quebradas, há liberação de energia. Como mostrado na Figura 4. 
· Reações catabólicas 
São reações de quebra ou de degradação, em que moléculas maiores e mais complexas são transformadas em moléculas simples. 
Nesses casos, as reações liberam energia para o meio, conhecidas como exergônicas, e essa energia é, normalmente, armazenada na forma de ATP e de transportadores de elétrons reduzidos como o NADH ou FADH2. 
Um exemplo são as rotas que degradam os nutrientes provenientes da alimentação. A glicose no metabolismo será́ convertida, através de várias rotas, em CO2 e H2O e liberação de ATP. São exemplos de rotas catabólicas glicólise e glicogenólise. 
Etapa inicial - Digestão
As moléculas maiores, polímeros, são digeridas em seus componentes menores, monômeros. Proteínas são quebradas em aminoácidos; polissacarídeos, como o amido, são quebrados em açúcares mais simples em moléculas de glicose (monossacarídeo); lipídeos, como os triglicerídeos, são convertidos em ácidos graxos e glicerol. Nesse estágio não há ganho de energia.
Segundo estágio - Absorção
Após absorção pelas células intestinais e distribuição para o organismo, as moléculas menores são convertidas em intermediários importantes do metabolismo e algum ATP, como o acetil-CoA, mostrado no esquema.
Último estágio - Oxidação
Há oxidação completa da molécula pelas rotas metabólicas do ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, também chamada cadeia respiratória. Mais ATP é produzido.
O catabolismo é um processo convergente, as vias catabólicas convergem para poucos produtos finais, diferentemente do anabolismo que é divergente, ocorre a síntese de muitas biomoléculas diferentes. 
As reações anabólicas e catabólicas devem estar organizadas de modo que não ocorram simultaneamente em um mesmo órgão. 
Se há abundância de energia após uma refeição, o fígado interrompe o catabolismo da glicose e inicia o processo de anabolismo, convertendo a glicose em glicogênio, seu polímero de reserva no organismo. Já após um período de jejum, quando há baixa de energia, iniciamos o catabolismo de glicogênio em glicose e, posteriormente glicose em outros produtos para a obtenção de energia para as células na forma de ATP.
Veremos adiante que existe um complexo sistema de comunicação celular, que garante essa coordenação das vias metabólicas.
RESUMO
Algumas vias são tanto catabólicas quanto anabólicas. São funções do nosso metabolismo:
Tipos de vias metabólicas 
Muitas reações químicas que ocorrem nas células são reações acopladas. Além disso, muitas vezes, a energia liberada em uma reação é utilizada para a realização da reação posterior. Observe os principais tipos de vias ou rotas metabólicas. 
Vias lineares 
Várias vias são lineares, como a via glicolítica. Nessas vias, existe um substrato inicial e um produto final. Nas etapas intermediárias, o produto de uma reação é o substrato da seguinte. 
Vias cíclicas 
O ciclo de Krebs é um exemplo de via cíclica que estudaremos. Nesse tipo de rota, um composto inicial da via é regenerado após uma série de reações que converte outro componente inicial em um produto. 
Todas as etapas dessas vias são catalisadas por enzimas, que podem estar separadas entre si, formar complexos multienzimáticos e formar sistemas associados a membranas. 
Regulação do metabolismo 
A primeira regra básica do metabolismo é que a síntese e a degradação de determinada molécula não podem ocorrer simultaneamente na mesma célula ou tecido. 
O modo como o organismo encontrou para controlar essas rotas metabólicas é que elas devem utilizar enzimas distintas e ocorrer em compartimentos celulares diferentes. 
As várias rotas metabólicas também possuem enzimas marcapasso, conhecidas como enzimas reguladoras. Essas enzimas podem controlar a velocidade das reações químicas por diversos processos. 
Como já́ estudamos, algumas enzimas são reguladas por adição de um grupamento fosfato ou fosforilação e, dependendo da enzima, ela pode estar ativada ou inibida quando fosforilada. 
Sinalização celular e controle do metabolismo 
Nos organismos pluricelulares, garantir o funcionamento integrado entre os sistemas é muito importante. Essa comunicação celular é fundamental para o controle do metabolismo, ela pode ser feita por meio de sinais químicos — moléculas sinalizadoras — ou sinais elétricos. 
Esses sinais regulam as atividades celulares e são respostas a estímulos do meio ambiente. É importante que as células sejam capazes de receber e reagir a sinais vindos da parte externa da membrana plasmática. 
A localização do receptor vai depender do tipo de molécula sinalizadora: 
· Se a molécula é hidrossolúvel, é importante que o receptor esteja presente na membrana, uma vez que a molécula hidrossolúvel não é capaz de atravessar a membrana celular. 
· Desse modo, quando a molécula se liga ao receptor, há uma mudança de conformação e uma amplificação do sinal para o interior da célula, com uma consequente resposta celular. 
· Se a molécula sinalizadora é lipossolúvel, o receptor para essa molécula pode seencontrar na superfície da célula, como no caso anterior, ou no interior da célula, estando presente no citoplasma ou mesmo no núcleo celular. 
A lipossolubilidade permite que ela seja capaz de atravessar a membrana celular através da difusão pelos lipídeos. Como ocorre com os hormônios esteroides.
Um dos tipos de sinalização é a dependente de contato, neste caso, as proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula podem interagir com receptores de uma célula adjacente. 
Existem outros tipos de sinalização: 
Sinalização parácrina — As moléculas sinalizadoras (mediadores locais) agem em múltiplas células alvo, próximas ao local de sua síntese; 
Sinalização autócrina — A célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. As moléculas mediadoras podem ser mediadores locais, como por exemplo, alguns fatores de crescimento; 
Sinalização endócrina — Os sinais são hormônios transmitidos a diversas localidades do organismo via corrente sanguínea, para encontrar a célula-alvo. 
É sempre importante observar que, para receber a informação, a célula deve possuir o receptor específico para ligação. Caso contrário, não haverá́ resposta. 
Principais mecanismos moleculares de transdução de sinais 
1. Receptores de membrana acoplados a canais iônicos 
São receptores ionotrópicos, que participam da transmissão rápida que envolve a abertura de proteínas dispostas ao redor de um canal, uma vez que o ligante se une, ocorre a abertura desse canal, um evento que acontece em milissegundos. 
2. Receptores de membrana acoplados a proteínas G 
Esse grupo é o dos receptores metabotrópicos. Quando o ligante se une, ocorre a ativação de uma proteína G, que é uma proteína heterotrimérica de membrana, com três subunidades (αβγ), em que a subunidade alfa possui atividade GTPase. 
Existem vários tipos de proteínas G, que interagem com diferentes receptores e controlam diferentes efetores. 
3. Receptores enzimáticos – ligados a quinases 
São os receptores de vários hormônios, por exemplo, insulina (esquema ao lado) e fatores de crescimento, que incorporam a proteína tirosina quinase em seu domínio intracelular. Estão envolvidos principalmente em eventos que controlam o crescimento e a diferenciação celular e atuam indiretamente ao regular a transcrição gênica. 
4. Receptores intracelulares 
São os receptores que controlam a transcrição gênica. Os exemplos de ligantes incluem os hormônios esteroides, tiroidianos, vitamina D e ácido retinoico. 
Esses receptores são proteínas intracelulares, então, obrigatoriamente, os ligantes devem ser lipossolúveis e penetrar na célula. Os efeitos são produzidos em consequência da síntese alterada de proteínas e são os de início e ação mais lentos. 
Bioquímica e metabolismo dos carboidratos 
Definição, principais funções e estrutura 
Os carboidratos também são conhecidos como glicídios. Do grego sakcharon, origem da palavra sacarídeo, significa açúcar. São as biomoléculas mais abundantes na natureza e constituem nossa principal fonte de energia. 
São importantes em nossa dieta, uma vez que alguns tipos celulares dependem exclusivamente da glicose como fonte de energia. Além disso, necessitamos manter níveis mínimos e máximos de glicose no sangue — veremos o que acontece no metabolismo quando exageramos nas quantidades de carboidratos. 
Podem ser denominados hidratos de carbono, porque em sua estrutura básica encontramos apenas átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Em carboidratos mais complexos podemos encontrar átomos de nitrogênio (N), fosforo (F) ou enxofre (S). Mas, a maioria dos carboidratos possui a fórmula empírica (CH2O)n. 
Essas biomoléculas são os componentes mais abundantes nas plantas. São produzidos pelas plantas e algas pelo processo de fotossíntese utilizando a luz solar. As plantas e micro-organismos fotossintéticos podem utilizar o CO2 como única fonte de carbono e a partir dele sintetizar outros compostos como celulose, amido, proteínas e outros componentes orgânicos das células. 
Os carboidratos possuem funções variadas e importantes nos organismos: 
Os carboidratos possuem dois tipos de grupos funcionais na sua estrutura: 
Logo, dizemos que os carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas. 
Se o grupo carbonila estiver no meio da molécula é característico das cetonas e se estiver em uma ponta da cadeia de hidrocarboneto é um grupo aldeído. 
Os carboidratos que possuem o grupo aldeído são chamados de aldoses e os que possuem cetonas são chamados de cetoses. O sufixo OSE é característico desse grupo de moléculas. 
Classificação dos carboidratos 
Os carboidratos são classificados de acordo com o número de oses, ou açucares simples. 
Monossacarídeos 
Possuem uma única unidade ou ose, de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona. Os exemplos mais comuns no nosso dia a dia são a glicose, frutose e galactose. 
Esses monossacarídeos não podem ser hidrolisados em moléculas mais simples, a maior parte tem sabor doce, e são solúveis em água, já́ que são compostos polares, mas insolúveis em solventes apolares. 
Os monossacarídeos podem ser representados por cadeias abertas ou fechadas, desde que possuam mais que cinco carbonos na estrutura para que possam sofrer ciclização. 
Normalmente, em meio aquoso, os monossacarídeos com cinco ou mais carbonos aparecem em estrutura cíclica, também denominadas anel. 
O nome genérico dos monossacarídeos é dado pelo número de carbonos mais a terminação ose. 
Oligossacarídeos 
São polímeros formados por poucas unidades (2-20) de monossacarídeos, unidas por ligações covalentes chamadas ligações glicosídicas. Os mais abundantes na natureza são os dissacarídeos. Um exemplo comum é o dissacarídeo sacarose, proveniente do açúcar da cana, que resulta da união da D-glicose com a D-frutose. Outros exemplos: maltose e lactose. 
Polissacarídeos
São polímeros formados por mais de 20 unidades de oses, ou resíduos, ligados por ligações glicosídicas e podem ter até milhares de unidades. O amido (mais de 1400 resíduos de glicose), a celulose (mais de 4000 resíduos de glicose) e o glicogênio (mais de 30000 resíduos de glicose). 
Ligação glicosídica 
Dissacarídeos 
Os dissacarídeos são formados por dois monossacarídeos ligados entre si covalentemente por uma ligação chamada o- glicosídica, ou simplesmente, glicosídica. Ela ocorre entre o grupo OH de um açúcar e o carbono anomérico (carbono da carbonila) da outra ose, liberando uma molécula de água. Essas ligações são fortes e, nos organismos, necessitam de enzimas para serem rompidas. 
Observe a estrutura da sacarose, um dissacarídeo, resultado da união de uma molécula de glicose a uma de frutose, açúcar presente, por exemplo, na cana e na beterraba. 
A molécula de lactose é um dissacarídeo presente no leite, resultante da união entre a glicose e a galactose. Indivíduos que possuem intolerância à lactose não possuem a enzima lactase no intestino e, portanto, não conseguem digeri-la, por isso, devem evitar consumir leite e derivados, melhorando os sintomas da doença, que é genética. Também podem fazer uso de suplementos de lactase. 
Polissacarídeos 
Os polissacarídeos, também chamados de glicanos, diferenciam-se uns dos outros pelas unidades monoméricas que os compõem, comprimento da cadeia, tipo de ligação glicosídica e grau de ramificação. São divididos em: 
Podemos ainda classificá-los como estruturas lineares como é o caso da celulose, ou ramificadas como é o caso do glicogênio. 
O quadro a seguir mostra os principais polissacarídeos, suas funções e onde são encontrados. 
Os polissacarídeos obtidos na alimentação são quebrados em unidades monoméricas para que possam ser absorvidos pelo intestino. 
· Amido 
O amido é a forma de armazenamento de carboidratos nas plantas. Encontrado, por exemplo, em sementes, cereais, batata e feijão. 
Contém dois tipos de polímeros de glicose. Composto em 15-20% pela estrutura da amilose e 80-85% pela estrutura da amilopectina 
A amilose é uma cadeia de glicose linear constituída de 250-300 resíduos de maltose,unidas por ligações glicosídicas α (1→4), que reage com iodo, formando uma coloração azul; 
Amilopectina é uma macromolécula, menos solúvel que a amilose, constituída de aproximadamente 1400 resíduos de α- glicose. Possui estrutura ramificada, na parte linear formada por ligações glicosídicas α (1→4), e nas ramificações (ocorrem a cada 24-30 resíduos) formada por ligações glicosídicas α (1→6), essas últimas reagem com iodo formando coloração vermelha, portanto a reação da amilopectina com iodo forma uma coloração vermelho violáceo. 
A α-amilase, uma enzima encontrada na saliva e no suco pancreático, é capaz de hidrolisar apenas as ligações glicosídicas alfa-1,4 presentes no amido. 
· Glicogênio 
É o carboidrato de armazenamento no fígado, de forma a liberar glicose no sangue durante o período de jejum; é armazenado no músculo de mamíferos para utilização durante exercício. 
É um polímero muito ramificado, formado por subunidades de glicose unidas por ligações glicosídicas α (1→4), e nas ramificações (ocorrem a cada 8-12 resíduos) formada por ligações glicosídicas α (1→6), possuindo estrutura mais compacta que o amido. 
A estrutura ramificada do glicogênio permite que as enzimas que atuam na sua quebra, liberem simultaneamente as moléculas de glicose não redutoras presentes nas extremidades das ramificações, permitindo a rápida produção de glicose em períodos de necessidade metabólica. 
· Celulose 
A celulose é um polímero linear de até quinze mil resíduos de glicose unidos por ligações glicosídicas β (1→4), não ramificado e insolúvel em água. Possui uma função estrutural nas paredes celulares rígidas das células de plantas. 
Atenção! Os únicos vertebrados que são capazes de utilizar a celulose como alimento são o gado e outros ruminantes, pois o rúmen (compartimento estomacal extra) é colonizado por bactérias e protistas que secretam a enzima celulase capaz de romper as ligações deste polissacarídeo. 
· Quitina 
A quitina possui um papel estrutural e é um polímero que apresenta boa resistência mecânica, formando o exoesqueleto de artrópodes. Ela é constituída de cadeia linear, formando fibras estendidas semelhantes às da celulose, também não é digerível por vertebrados. É composta por resíduos de N-acetilglicosamina em ligações β (1→4). 
· Ácido hialurônico 
É um biopolímero formado por resíduos de ácido D-glicurônico alternados com a N-acetilglicosamina, sendo denominado um glicosaminoglicano. Apresenta textura viscosa que funciona como lubrificante no líquido sinovial das articulações, forma o tecido gelatinoso do humor vítreo nos olhos e na pele. 
· Glicoconjugados 
Os glicoconjugados são moléculas biologicamente ativas. Nessas moléculas, os carboidratos estão ligados covalentemente a uma proteína ou lipídeo, formando proteoglicanas, glicoproteínas e glicolipídeos. Essas moléculas possuem diferentes funções celulares como: 
· Sinalização e reconhecimento célula 
· Adesão e migração celular 
· Resposta imune e cicatrização 
Transporte de glicose para dentro das células 
As moléculas de glicose não podem atravessar a membrana das células por difusão simples, em virtude de sua natureza polar e de seu grande tamanho. Em função disso, dois tipos principais de transportadores foram identificados, a de co- transportadores sódio-glicose (SGLTs – sodium-glucose linked transporters) e a difusão facilitada independente de sódio realizada pela família de transportadores conhecida como GLUT (GLUT1- GLUT14 facilitated diffusion glucose transporters). 
Os SGLTs (SGLT 1-6) foram os primeiros a serem estudados. 
· Transportam glicose contra um gradiente de concentração, juntamente com o transporte de íons sódio na membrana; 
· Aproveitam o gradiente de concentração do sódio gerado pela bomba sódio potássio ATPase; 
· Estão envolvidos no transporte de glicose nas células epiteliais do intestino (absorção), túbulos renais (reabsorção) e plexo coroide. 
A família de transportadores GLUTs realiza o transporte por um mecanismo de difusão facilitada. Estão divididos em três classes de transportadores. Os de classe I são os mais bem descritos e envolvem os GLUTs 1 a 4. Os de classe II e III ainda estão em estudo mais aprofundado. 
Classe I 
· GLUT – 1: Abundante nos eritrócitos e encéfalo, envolvido na captação de glicose do sangue. É mais comum em tecidos fetais; Não depende de insulina e mantém os níveis basais de glicose. 
· GLUT-2: Encontrada no fígado, células beta do pâncreas, rins e células intestinais (após a absorção); Transporta nos dois sentidos, envolvido na regulação da glicemia (jejum). Não depende de insulina. 
· GLUT-3: Encontrado principalmente no cérebro, envolvido na captação de glicose do sangue. É independente de insulina. 
· GLUT-4: Abundante no tecido adiposo, músculo esquelético e cardíaco, e cérebro que aumenta de quantidade e se abre em resposta à insulina; Envolvido na captação de glicose do sangue; 
Fica armazenado no citoplasma da célula em vesículas, que são transportadas para a membrana sob estímulo da insulina. O estímulo da insulina aumenta o transporte de glicose em dez a vinte vezes. 
Glicemia 
O termo glicemia refere-se à quantidade de glicose encontrada no sangue, que não deve estar nem acima nem abaixo dos valores normais. 
Metabolismo dos carboidratos 
· Via glicolítica ou glicólise 
O sufixo lise significa quebra e o sufixo gênese significa síntese. Isso facilitará reconhecer o significado da nomenclatura das vias metabólicas. 
· É a via que corresponde à oxidação da glicose em ácido pirúvico e estará́ ativada sempre que a célula necessitar de energia. 
· Representa a primeira etapa do catabolismo dos carboidratos; Ocorre no citoplasma da célula;
· Parte da energia liberada é armazenada na forma de ATP. 
· Em certos tecidos e tipos celulares de mamíferos (eritrócitos, medula renal, cérebro e esperma por exemplo), a glicólise é a principal, ou mesmo única, fonte de energia metabólica. 
A glicólise é uma via catabólicas que envolve dez reações em etapas sucessivas mediadas por enzimas e pode ser dividida em duas fases: 
Fase preparatória
Envolve cinco etapas e converte uma molécula de glicose em duas moléculas de gliceraldeído 3—fosfato. 
Nessa fase, há consumo de ATP em duas etapas. A glicose é primeiramente fosforilada. Assim que entra na célula em Glicose-6-P, essa fosforilação da glicose ocorre para que ela não seja transportada de volta para o meio extracelular. Após algumas etapas há a sua conversão em gliceraldeído-3-fosfato. 
Fase de pagamento 
Esta fase envolve mais cinco etapas e corresponde à conversão das duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato até chegar a duas moléculas de piruvato. 
Nessa fase, há geração de quatro moléculas de ATP e duas moléculas de NADH que é uma molécula transportadora de elétrons e que, posteriormente, veremos que poderá́ gerar mais ATP na cadeia respiratória. 
Na via glicolítica formam-se quatro moléculas de ATP; como foram gastas duas moléculas de ATP na fase preparatória, o produto líquido da glicólise são duas moléculas de ATP. 
A glicólise é regulada para manter níveis constantes de ATP no organismo. O ajuste de velocidade da via glicolítica é alcançado pela interação complexa entre o consumo de ATP, a regeneração do NADH e a regulação alostéricas de algumas enzimas desta via. A regulação e integração do metabolismo será́ vista em detalhes na última aula. 
· Rotas alternativas do piruvato 
O piruvato formado na via glicolítica pode tomar três rotas metabólicas alternativas: 
1. Em presença de O2 – O piruvato vai a acetil-CoA e segue para o Ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Essa via será́ discutida posteriormente. 
2. Na ausência de O2 – No organismo humano, ocorre fermentação a lactato no músculo em contração vigorosa, nos eritrócitos e em algumas outras células; 
3. Na ausência de O2 – Em leveduras ocorre fermentação a etanol e CO2. 
· Fermentação lática
Ocorre redução do piruvato a lactato pela enzima lactato desidrogenase, o NADH produzido na glicólise é reoxidado, dessemodo pode ser utilizado novamente. Não há ganho adicional de ATP. Essa é a via mais rápida de obtenção de energia, ocorre nos exercícios de alta intensidade. 
· Fermentação alcoólica
Ocorre descarboxilação do piruvato pela enzima piruvato-descarboxilase e transformação em acetaldeído, posteriormente, há redução do acetaldeído pela enzima álcool desidrogenase. São produzidos etanol e CO2. 
O CO2 produzido é o responsável pela carbonatação caraterística de bebidas alcoólicas como a champanhe, assim como pelo crescimento da massa do pão e do bolo. 
Etapa 1 – A glicose é convertida em duas moléculas de piruvato pela via glicolítica;
Etapa 2 – as duas moléculas de piruvato são convertidas em duas moléculas de acetaldeído com liberação de CO2; 
Etapa 3 – As duas moléculas de acetaldeído são reduzidas a duas moléculas de etanol, e o NADH é reoxidado em NAD+. Obs. A formação de ATP ocorre apenas na via glicolítica. E essa via está presente apenas em leveduras e fungos, não ocorre no organismo humano. 
· Via das pentoses-fosfato 
A via das pentoses fosfato também é chamada de via do fosfogliconato ou via da hexose monofosfato. 
Ela também utiliza a glicose-6-fosfato, como a via glicolítica, mas na fase oxidativa leva à produção de Ribose-5-fosfato, CO2 e NADPH. 
O NADP+ é o aceptor final de elétrons e a pentose vai ser útil para a síntese de nucleotídeos, coenzimas, DNA e RNA, principalmente em células que se dividem rapidamente. 
Em outras células, o produto essencial dessa via não é a pentose, e sim o NADPH, como nos eritrócitos, onde o NADPH reduz os danos dos radicais de oxigênio, e tecido adiposo ou fígado, onde ocorre a síntese de grande quantidade de ácidos graxos e o NADPH fornece a força redutora para as reações biossintéticas. 
Na segunda fase, não oxidativa, converte as pentoses-fosfato em glicose-6-fosfato, que inicia o ciclo novamente. Essa é uma via citoplasmática, assim como a glicólise, e compartilha algumas enzimas com ela. 
A entrada de glicose-6-fosfato na via glicolítica ou na via das pentoses-fosfato vai depender das quantidades relativas de NADP+ e NAPH disponíveis. 
Quando há conversão muito rápida de NADPH em NADP+, devido a reduções biossintéticas, o nível de NADP+ eleva-se, ativa alostericamente a glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD), primeira enzima da via das pentoses-fosfato, estimulando especificamente essa via; 
Quando a demanda por NADPH é menor e o nível de NADP+ diminui, a via das pentoses-fosfato também diminui e a glicose-6-fosfato é utilizada na via glicolítica. Um aumento na concentração de NADPH inibe a enzima G6PD. 
Bioenergética 
As vias metabólicas que estudamos nas aulas anteriores ocorrem no citosol das células. Como elas envolvem uma série de reações em cadeia e essas reações só́ ocorrem quando as enzimas promovem catálise das mesmas, deduzimos que essas enzimas também estão presentes no citosol da célula. 
As vias estudadas independem da presença de oxigênio. Sabemos que o organismo humano é essencialmente aeróbio, ou seja, nossas células não sobrevivem muito tempo na ausência de oxigênio. 
Exemplo Podemos exemplificar com uma situação do dia a dia. No infarto agudo do miocárdio, há normalmente a obstrução de alguma artéria que fornece oxigênio a determinada região do músculo cardíaco. Caso a irrigação da área não seja restabelecida, aquela região pode sofrer morte celular, uma vez que o processo de fermentação lática não será́ capaz de prover energia suficiente para o trabalho muscular daquelas células cardíacas. Quanto maior a extensão, mais grave será́ o quadro do paciente e dependendo da situação, o paciente poderá́ ir a óbito. 
Já́ estudamos também que o eritrócito é uma célula que obtém energia a partir da fermentação lática, mesmo em condições aeróbias. Você̂ já́ se perguntou por quê? Para responder a essa pergunta voltaremos um pouco na biologia celular, a hemácia é uma célula que não possui mitocôndrias, logo todos os processos que ocorrem dentro desta organela, que muitos chamam de usina celular, não ocorrerão no eritrócito. E chegamos à conclusão por qual motivo ela faz apenas o processo fermentativo. As outras células só́ fazem fermentação lática quando não chega oxigênio suficiente. No músculo em atividade vigorosa, há grande produção de lactato, a acidificação resultante da ionização do ácido lático nos músculos e no sangue limita, desta forma, o período dessa atividade. O que também justifica a necrose no músculo cardíaco citado anteriormente. 
As outras vias metabólicas acontecem em outros compartimentos das células e a mitocôndria é o principal deles. É interessante relembrar a sua estrutura. Uma das características dos organismos vivos é a capacidade de realizar trabalho para manter-se, crescer e se reproduzir, e isso os diferencia da matéria inanimada. Para tanto, precisam utilizar a energia química obtida dos nutrientes para sintetizar macromoléculas complexas a partir de precursores simples, gerar correntes elétricas, movimento, entre outros processos. 
Bioenergética é o estudo quantitativo das transduções energéticas que ocorrem em células vivas – mudança de forma de energia a outra – bem como da natureza e da função dos processos químicos envolvidos nessas transduções.
É importante lembrar que as transformações biológicas de energia obedecem às leis da termodinâmica, que é o conjunto de princípios que regem as transformações de energia. 
As nossas reações são influenciadas por duas forças: 
· A tendência a atingir o estado de ligação mais estável, a entalpia, H, interfere nesse aspecto, ela reflete o conteúdo de calor do sistema reagente. 
· A tendência de atingir o mais alto grau de desordem, que é determinado pela entropia, S. 
Essas duas variáveis compõem a equação da energia livre de Gibbs, ∆G, onde ∆G= ∆H - T∆S ; T=temperatura em Kelvin. Isso representa a tendência de uma reação química em prosseguir em direção ao equilíbrio. 
As células, então, acoplam essas reações desfavoráveis a outras que liberem energia, assim o processo global se torna exergônico. Já́ que o ∆G da reação global é a soma dos ∆G das duas reações separadas, a soma da variação de energia livre será́ negativa. 
Vamos entender por que dizemos que o ATP é nossa moeda de energia e o acoplamos a várias reações?
Em vários momentos no estudo do metabolismo veremos que haverá o acoplamento de reações endergônicas e exergônicas através de um intermediário compartilhado. E reações que quebram o ATP liberam energia que permite que ocorram vários processos endergônicos nas células. As reações que convertem ATP em Pi e ADP ou em AMP e PPi são altamente exergônicas (∆G negativo e grande).
Nosso metabolismo é o somatório de reações conectadas entre si que Inter convertem metabólitos celulares. Ele é regulado de forma que supra o que a célula precisa e que ela gaste o mínimo de energia possível.
Atenção Um dos objetivos da célula será́ também ter um grande estoque de ATP. Vimos que na via glicolítica e fermentação lática o rendimento final é de dois ATPs. 
Agora vamos iniciar o estudo das outras vias metabólicas que ocorrem apenas na presença de oxigênio. A única via metabólica que se processa na ausência de oxigênio é a fermentação de carboidratos. Esta fase aeróbia que estudaremos é chamada de respiração celular. As outras fontes de energia, lipídeos e proteínas, só́ podem ser utilizadas na presença de oxigênio, uma vez que convergem para o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória.
Respiração celular 
Nos organismos aeróbios, sob condições aeróbias, a glicólise constitui o primeiro estágio de degradação completa da glicose. O piruvato é oxidado a acetil-coenzima-A (acetil-Co-A), a qual é totalmente oxidada no Ciclo de Krebs. 
Na etapa seguinte, que consiste na cadeia respiratória, os elétrons originados nestas oxidações são passados para o O2 molecular, através de uma cadeia de transportadores de elétrons, na membrana interna da mitocôndria, formando H2O. 
A energia liberada nas reações de transferência de elétrons permitea síntese de grande quantidade de ATP nas mitocôndrias. 
O ciclo de Krebs e a cadeia respiratória são as vias finais, comum para a oxidação de moléculas alimentares (aminoácidos, ácidos graxos e glicídios).
Oxidação do Piruvato 
O piruvato, derivado da via glicolítica, é oxidado a acetil-CoA e CO2, pelo complexo de enzimas, piruvato-desidrogenase. A reação acontece na mitocôndria das células eucariotas e no citosol de procariotos. 
A reação geral que ocorre é uma descarboxilação oxidativa, é um processo irreversível já́ que há a formação de uma molécula de CO2. 
Além do complexo multienzimáticos, são necessárias cinco diferentes coenzimas para que a reação se processe. 
1 O pirofosfato de tiamina (TPP), derivado da tiamina (vitamina B1); 
2 O dinucleotídeo de flavina-adenina (FAD), derivado da riboflavina (vitamina B2); 
3 Coenzima A, derivada do pantotenato (vitamina B5); 
4 Dinucleotídeo de nicotinamida-adenina (NAD), derivado da niacina (vitamina B3); 
5 Lipoato. 
Percebemos aqui a importância de uma alimentação equilibrada, já́ que quatro vitaminas do complexo B, essenciais ao organismo, estão envolvidas em uma única reação da via metabólica. 
É importante destacar que o NAD e o FAD são transportadores de elétrons e serão reduzidos a NADH e FADH2 nas reações metabólicas que veremos a seguir e irão transferi-los, posteriormente, ao oxigênio na fosforilação oxidativa, e a energia livre gerada será́ direcionada para a síntese de ATP. 
Ciclo de Krebs 
Essa via metabólica também é conhecida como Ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo do ácido cítrico. É uma via cíclica de oxidação total da glicose a CO2 e H2O, com liberação de energia. Essa rota só́ ocorre em condições aeróbicas e está localizada na matriz mitocondrial. 
Ao final, o ciclo gera uma molécula de GTP ou ATP. Embora o saldo de ATP seja pequeno, os quatro passos de oxidação do ciclo fornecem um grande fluxo de elétrons nas coenzimas reduzidas 3NADH e 1FADH2, para cada acetil-CoA que entra no ciclo, que são direcionados para a cadeia respiratória e, esta, em sequência, leva à formação das moléculas de ATP. 
A reação global do ciclo de Krebs é: 
AcetilCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O -> 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA
O ciclo de Krebs é considerado anabólico, servindo como via central de catabolismo de glicose, ácidos graxos e aminoácidos, mas seus intermediários também podem ser desviados e utilizados como material de partida para diversos produtos de biossíntese (setas vermelhas na Figura do ciclo). 
A finalidade do ciclo é oxidar a molécula de acetil-CoA derivada do metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídeos, liberando duas moléculas de CO2. Essa liberação ocorre nas duas reações descarboxilação durante o ciclo. 
Como é uma via cíclica, os intermediários não são esgotados, para cada oxaloacetato consumido na via, um é produzido. 
Além da molécula de acetil-CoA que entra na via, qualquer composto que origine um intermediário do ciclo do ácido cítrico com quatro ou cinco carbonos, como, por exemplo, produtos de degradação de aminoácidos que veremos adiante em outras aulas, podem ser oxidados pelo ciclo, (setas em azul na figura acima direcionadas para o ciclo). 
Uma vez que os intermediários do ciclo são removidos para serem precursores na biossíntese, eles são repostos por reações anapleroticas (Uma reação catalisada por enzima que reabastece de intermediários o ciclo do ácido cítrico), como a retirada e reposição dos intermediários estão em equilíbrio dinâmico, as concentrações dos intermediários permanecem quase constantes. 
Fosforilação oxidativa 
A fosforilação oxidativa também é chamada cadeia respiratória ou cadeia transportadora de elétrons. É uma via que ocorre nas cristas mitocondriais (membrana interna da mitocôndria). 
A oxidação da glicose, dos aminoácidos e dos ácidos graxos produz Acetil-CoA. No ciclo de Krebs, como foi visto, o Acetil-CoA é oxidado a CO2. Simultaneamente ocorre a redução das coenzimas NAD+ e FAD.
A maior parte da energia está conservada nas coenzimas reduzidas NADH e FADH2 que devem ser reoxidadas. Esse processo tem a participação dos transportadores de elétrons. 
Os transportadores são proteínas integrais de membrana, que recebem e transferem os elétrons em uma sequência específica, e estão dispostos na membrana interna da mitocôndria.
A razão entre ATP sintetizado por 1⁄2 O2 reduzido e H2O (a razão P/O) é de cerca de 2,5 quando os elétrons entram na cadeia respiratória no complexo I (NADH), e 1,5 quando os elétrons entram na ubiquinona (FADH2). 
Esses são os valores de cálculos mais modernos baseados em estudos de medidas de fluxo de prótons, mas os valores utilizados antigamente de 3ATPs para cada molécula de NADH e 2 ATPs gerados para cada molécula de FADH2 reoxidado, ainda são bastante encontrados na literatura de bioquímica e, muitas vezes, facilita os cálculos de saldo de ATP final no metabolismo. 
Agora podemos avaliar a diferença de rendimento energético quando a célula utiliza o processo de fermentação lática (anaeróbio) no caso da obstrução da artéria do miocárdio no início da nossa aula, e de um coração sadio que realiza a via aeróbia. 
Na fermentação lática, o saldo é de 2ATP, referentes ao saldo da via glicolítica. São produzidos 4 ATPs na fase de pagamento, mas 2ATPs são gastos na fase preparatória, ficamos com saldo de 2ATPs; nenhum ATP adicional é conseguido com os 2NADH, produzidos, já́ que o oxigênio não está disponível, e o NAD é regenerado na reação de piruvato→lactato. 
Já́ na via aeróbia a mesma molécula de glicose pode gerar até 36 ou 38 ATPs, (dependendo do tipo de transporte do NADH do citosol para o interior da mitocôndria), se levarmos em consideração que cada NADH vai levar a produção de 3 ATPs e que cada FADH2 gera 2ATPs, como mostrado na tabela a seguir. Na aula de lipídeos veremos que o rendimento energético é ainda maior. 
Metabolismo do Glicogênio 
Glicogenólise 
Essa via refere-se ao catabolismo do glicogênio, ou seja, quando há pouca oferta de glicose no sangue, o glicogênio armazenado no fígado e no músculo é degradado em glicose. 
O fígado é responsável em manter a glicemia; durante o jejum, quando a quantidade de glicose no sangue diminui, o fígado repõe os estoques. Entretanto, o músculo realiza a glicogenólise apenas para consumo próprio. 
Esta via é controlada pelo hormônio glucagon (sem estresse) e pela adrenalina (com estresse). 
A glicogenólise ocorre em três etapas fundamentais. Os grânulos de glicogênio ficam armazenados juntamente com as enzimas envolvidas em seu metabolismo. 
· Encurtamento de cadeias 
As moléculas de glicose são retiradas sucessivamente das extremidades não redutoras das ramificações da estrutura do glicogênio. Várias unidades são removidas simultaneamente. Esse processo é realizado pela enzima glicogênio fosforilase, que quebra as ligações alfa-1,4 entre as moléculas de glicose. A quebra ocorre até que sobrem quatro glicoses antes da ramificação. 
· Remoção das ramificações 
Feita por uma transferase, que transfere três glicoses da ramificação para a cadeia principal. A glicogênio fosforilase volta a agir quebrando as ligações alfa-1,4. 
· Hidrólise da ligação alfa-1,6 
A quebra da ligação alfa-1,6, na ramificação é processada pela enzima amilo-alfa–1,6– glicosidase. 
O produto final da via é a glicose-1-fosfato. Para ser liberada para o sangue, a via deve estar sem o fosfato. A enzima fosfoglicomutase transforma a glicose-1-fosfato em glicose-6-fosfato. 
Atenção No fígado, a última etapa é a ação da enzima glicose-6-fosfatase que retira o fosfato da glicose (defosforilação) e ela pode atravessar a membrana da célula pelo transportador GLUT2 e chegar ao sangue. A diferença sutil entre músculo e fígado está justamente nesse ponto. O músculo não possui a glicose-6-fosfatase. Logo, a glicose proveniente do glicogênio será́ utilizada dentro do próprio tecido para obtenção de energia para a contração muscular. 
Glicogênese 
Esta via refere-se à síntese de glicogênio no músculo