BIOENERGÉTICA E FUNÇÃO DO ATP

Prévia do material em texto

BIOENERGÉTICA E FUNÇÃO DO ATP 
 Os sistemas biológicos são 
essencialmente isotérmicos e utilizam 
energia química para ativar os 
processos vivos 
 A morte por inanição ocorre quando as 
reservas de energia disponíveis são 
exauridas, sendo que determinadas 
formas de desnutrição estão 
associadas ao desequilíbrio da energia 
(marasmo). Os hormônios da tireoide 
controlam as taxas metabólicas 
(velocidade de energia liberada), e seu 
mau funcionamento leva ao 
desenvolvimento de doenças 
A ENERGIA LIVRE É A ENERGIA 
ÚTIL EM UM SISTEMA 
A variação da energia livre de Gibbs (ΔG) é a 
porção da variação total de energia no 
sistema que está disponível para realizar 
trabalho – isto é, a energia útil, também 
conhecida como potencial químico. 
Os sistemas biológicos adaptam-se 
às leis gerais da termodinâmica. 
A primeira lei da termodinâmica = a energia total de 
um sistema, inclusive em seus arredores, 
permanece constante. 
 A energia não é perdida nem adquirida 
durante qualquer alteração. 
 A energia pode ser transferida de uma 
parte do sistema para outra ou ainda ser 
transformada em outra forma de energia. 
 
 
 Nos sistemas vivos, a energia química pode 
ser transformada em calor ou em energia 
elétrica, radiante ou mecânica. 
A segunda lei da termodinâmica afirma que a 
entropia total de um sistema deve aumentar quando 
um processo ocorre de forma espontânea. 
 A entropia = desordem ou da aleatoriedade do 
sistema e se torna máxima quando se aproxima do 
equilíbrio. Sob condições de pressão e temperatura 
constantes 
 
(ΔS) = variação na entropia. / (ΔG) variação da energia livre 
ΔH é a variação na entalpia (calor) e T é a temperatura 
absoluta. 
 
 Se a ΔG é negativa, a reação prossegue 
espontaneamente com 
perda de energia livre; isto é, ela é exergônica. 
 Por outro lado, se a ΔG é positiva, a 
reação prossegue apenas se a energia livre 
puder ser adquirida; isto é, ela é endergônica. 
 E a ΔG é zero, o sistema está em 
 Equilíbrio e não ocorre nenhuma alteração 
global. 
 
 
 
 
 
BCM 2 
Na prática, um processo endergônico não pode 
existir de forma independente, mas deve ser um 
componente de um sistema exergônico-endergônico 
acoplado no qual a alteração líquida global é 
exergônica 
 
A conversão do metabólito A em metabólito B 
ocorre com a liberação de energia livre e está 
acoplada à outra reação em que a energia livre é 
necessária para converter o metabólito C em 
metabólito D. 
Um possível mecanismo de acoplamento poderia ser 
idealizado quando um intermediário (I) obrigatório 
comum toma parte em ambas as reações, isto é: 
 
Esse tipo de sistema possui um mecanismo próprio 
para o controle biológico da velocidade dos 
processos oxidativos, pois o intermediário obrigatório 
comum permite que a velocidade da utilização do 
produto da via de síntese (D) seja determinada pela 
velocidade de ação da massa em que A é oxidada 
Na verdade, essas relações são a base para o 
conceito do controle respiratório, o processo 
que impede que um organismo gaste energia fora 
de controle. 
 
Um método alternativo para acoplar um processo 
exergônico a um endergônico consiste em sintetizar 
um composto de alto potencial de energia na reação 
exergônica e o incorporar na reação endergônica, 
efetuando, assim, uma transferência de energia 
livre da via exergônica para a endergônica. 
 
A vantagem biológica desse mecanismo é que o 
composto de alto potencial de energia, ~©, ao 
contrário de I no sistema anterior, não precisa 
estar estruturalmente relacionado a A, B, C 
ou D, possibilitando que sirva como transdutor de 
energia de uma ampla gama de reações exergônicas 
para uma gama igualmente grande de processos ou 
reações endergônicas, como a biossíntese, a 
contração muscular, a excitação nervosa e o 
transporte ativo. Na célula viva, o principal composto 
carreador ou intermediário de alta energia é o 
trifosfato de adenosina (ATP) 
 
As reações exergônicas são denominadas 
catabolismo (geralmente a clivagem ou a oxidação 
das moléculas de combustível), ao passo que as 
reações de síntese que acumulam substâncias são 
denominadas anabolismo. Os processos 
catabólicos e anabólicos combinados constituem o 
metabolismo. 
O valor para a hidrólise do fosfato terminal do ATP 
divide a lista em dois grupos: 
Os fosfatos de baixa energia, exemplificados 
pelos ésteres-fosfato encontrados nos 
intermediários da glicólise, possuem valores de G0′ 
menores que os do ATP, ao passo que nos fosfatos 
de alta energia, o valor é mais elevado que o 
do ATP. 
Dessa maneira, o ATP contém dois grupamentos 
fosfato de alta energia e o ADP contém um, ao 
passo que o fosfato no AMP (monofosfato de 
adenosina) é do tipo de baixa energia, pois ele é uma 
ligação éster normal. 
 
A posição intermediária do ATP permite que ele 
desempenhe um papel importante na transferência 
de energia. A alta variação de energia livre na 
hidrólise do ATP se deve ao alívio da repulsão de 
carga dos átomos de oxigênio adjacentes, 
carregados negativamente, e à estabilização dos 
produtos de reação, sobretudo o fosfato, como 
híbridos de ressonância 
 
OS FOSFATOS DE ALTA ENERGIA 
ATUAM COMO A “MOEDA 
ENERGÉTICA” DA CÉLULA. 
Na prática, um ciclo de ATP/ADP conecta os 
processos que geram fosfato aos processos que 
utilizam fosfato consumindo e regenerando 
continuamente o ATP. Isso acontece em uma 
velocidade muito rápida, pois o pool total de 
ATP/ADP é extremamente pequeno e suficiente 
para manter um tecido ativo por apenas alguns 
segundos. Existem três fontes principais de fosfato 
que participam da conservação de energia ou da 
captura de energia: 
1. Fosforilação oxidativa. É a maior fonte 
quantitativa de fosfato em organismos 
aeróbios. O ATP é gerado na matriz 
mitocondrial à medida que O2 é reduzido a 
H2O pela transferência de elétrons na 
cadeia respiratória. 
2. Glicólise. Uma formação líquida de dois 
fosfatos resulta da formação de lactato a 
partir de uma molécula de glicose, gerada 
em duas reações catalisadas pela 
fosfoglicerato-cinase 
e pela piruvato-cinase, respectivamente. 
3. Ciclo do ácido cítrico. Um fosfato é gerado 
diretamente no ciclo na etapa da succinato-
tiocinase.