Introdução ao Metabolismo

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BRENDA RODRIGUES BIOQUÍMICA METABÓLICA 3° SEMESTRE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Metabólitos: são intermediários metabólicos que 
transformam um elemento precursor em produto 
 
• Metabolismo intermediário: são atividades 
combinadas de todas as vias metabólicas que 
interconvertem precursores, metabólitos e produtos 
de baixo peso molecular 
 
CATABOLISMO X ANABOLISMO 
• Catabolismo: 
degradação de 
macromoléculas 
(nutrientes 
energéticos), 
resultando em 
produtos finais 
pobres em energia 
(moléculas simples), 
fornecendo energia 
para o organismo 
 
o As vias 
catabólicas são 
convergentes, pois 
há liberação de 
energia 
 
• Anabolismo: 
Síntese de macromoléculas (proteínas, lipídeos, 
polissacarídeos e ácidos nucleicos) a partir da 
quebra de moléculas precursoras (aminoácidos, 
ácidos graxos, monossacarídeos, bases 
nitrogenadas) 
o As vias anabólicas são divergentes pois há 
consumo de energia 
 
▪ As reações catabólicas e anabólicas são 
reguladas inversamente, evitando um processo 
dispendioso de energia – enquanto uma via está 
ocorrendo, a outra é suprimida 
 
▪ Ao menos uma das reações da cadeia de cada 
sentido deve ser termodinamicamente favorável 
(sua reação inversa será desfavorável) – tornam 
as vias metabólicas irreversíveis 
 
▪ Tal regulação não seria possível caso as vias 
fossem catalisadas pelas mesmas enzimas 
operando nos dois sentidos, uma vez que a 
inibição de enzimas envolvidas no catabolismo 
implica também na inibição de sequências de 
reações anabólicas 
 
o Carga energética celular (C.E): responsável pelo 
controle das vias metabólicas de síntese e 
degradação celulares – C.E (+) = anabolismo; C.E 
(-) = catabolismo 
 
 
 
Mecanismo de controle do 
metabolismo 
Intracelular 
• Disponibilidade de substrato: quando a 
concentração intracelular do substrato de uma 
enzima está próxima ou abaixo do Km 
(concentração para qual a velocidade da reação 
enzimática é metade da velocidade máxima), a 
velocidade da reação dependente da 
concentração de substrato 
 
• Regulação alostérica: sinais emitidos por 
intermediários metabólicos ou coenzimas, inibem ou 
estimulam as atividades metabólicas mediante ao 
estado metabólico interno da célula 
 
Extracelular 
• Regulação hormonal 
o Hormônios como a insulina, glucagon, cortisol, GH, 
leptina e Grelina possuem, ainda que de formas 
diferentes, papéis no metabolismo energético 
 
METABOLISMO 
CONJUNTO DE REAÇÕES COORDENADAS E 
CATALISADAS POR SISTEMAS 
MULTIENZIMÁTICOS QUE COOPERAM PARA 
OBTER ENERGIA 
QUÍMICA 
CONVERSÃO 
DE NUTRIENTES 
EM MOLÉCULAS 
PRÓPRIAS POLIMERIZAÇÃO DE 
PRECURSORES 
MONOMÉRICOS EM 
MACROMOLÉCULAS 
SÍNTESE E 
DEGRADAÇÃO DE 
BIOMOLÉCULAS 
Catabolismo → Produção de energia → 
Nutrientes remanescentes → Armazenamento 
→ Anabolismo 
 
EXCRETAR OU 
SECRETAR 
COMPOSTOS 
METABÓLICOS 
BRENDA RODRIGUES BIOQUÍMICA METABÓLICA 3° SEMESTRE 
Sistemas energéticos 
• São classificados em ATP/CP (fosfocreatina), 
glicolítico e oxidativo 
 
• Os sistemas energéticos diferem quanto à 
velocidade (associado à potência), à capacidade 
total e quanto aos substratos de geração de ATP 
o Quanto à velocidade: ATP/CP > Glicolítico > 
Oxidativo 
▪ A vantagem do ATP/CP é devido a 
disponibilidade de fosfocreatina no músculo 
 
o Quanto à capacidade total: Oxidativo > Glicolítico > 
ATP/CP 
▪ A vantagem do sistema oxidativo se dá pelo fato 
de ter a glicose, aminoácidos e lipídios como 
substratos 
 
Adenosina trifosfato (ATP) 
• Transportador universal de energia metabólica para 
a realização de trabalho 
 
• É o intermediário químico que une o anabolismo e o 
catabolismo 
 
• Em pH 7,0, ATP e ADP ocorrem como ânions 
multicarregados: ATP -4 e ADP-3, devido os grupos 
fosfato estarem ionizados nesse pH. 
 
• No fluido intracelular, com grandes concentrações 
de Mg+2, o ATP e ADP encontram-se geralmente na 
forma MgATP-2 e ADP- 
 
• Em células normais, a concentração de ATP é 
praticamente constante, devido ao equilíbrio 
dinâmico estabelecido pela síntese e hidrólise do 
ATP. Assim, o grupamento fosfato terminal do ATP 
sofre remoção e recolocação contínua durante o 
metabolismo celular. 
 
Hidrólise do ATP 
 
• Fornece a maioria da energia livre necessária para 
os processos da vida para uso imediato, o que não 
ocorreria se o processo em questão fosse 
dependente do oxigênio; é uma reação 
exergônica 
 
• Ao passo que acontece a hidrólise do ATP, o ADP é 
refosforilado pela creatina fosfato (reserva 
energética de fosfato), armazenada nos músculos, 
mediante ação da enzima creatina quinase, 
contribuindo para a manutenção dos níveis 
intracelulares de ATP 
 
• A hidrólise do ATP libera energia o bastante para 
que a glicose possa ser fosforilada 
 
 
Bioluminescência do vagalume 
 
• Emissão de um lampejo → ATP utilizado na 
conversão de energia química em luminosa 
 
Reações comuns no Metabolismo 
Reações de oxirredução 
• Reações onde ocorre transferência de elétrons 
entre as substâncias participantes 
o Perda de elétrons → Oxidação 
o Ganho de elétrons → Redução 
 
Bioenergética 
• É o estudo quantitativo das transformações de 
energia que ocorrem nas células vivas ATP + H2O = ADP + Pi 
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Conversão de energia em organismos 
vivos 
• Células e organismos utilizam a energia química de 
nutrientes para transformá-la em outra forma de 
energia que possa ser utilizada para: 
o Síntese de macromoléculas 
 
o Movimento e calor 
 
o Luz 
▪ Organismos fotossintéticos convertem luz em 
outras formas de energia 
 
Leis da Bioenergética (Fundamentais 
da Termodinâmica) 
1° Lei 
• Para qualquer transformação, a quantidade total 
de energia no universo permanece constante 
 
• A energia pode ser convertida de uma forma a 
outra, mas não pode ser criada nem destruída 
 
2° Lei 
• Em todos os processos naturais, a entropia do 
universo aumenta (desordem crescente) 
o Uma célula é altamente organizada (baixa 
entropia), mas enquanto ela baixa a entropia de 
uma forma, de outra ela está aumentando ainda 
mais 
▪ Ex: Para juntar os aminoácidos (baixa entropia) é 
preciso obter energia do exterior; na quebra da 
glicose, ocorre liberação de CO2 (aumento de 
entropia) 
 
Energia livre 
• É a energia disponível para trabalho útil 
 
• Energia livre de Gibbs (G): expressa a quantidade 
de energia livre capaz de realizar trabalho durante 
uma reação (temperatura e pressão constantes) 
 
o ∆G = variação de energia; indica se a reação será 
espontânea da esquerda para a direita (ou vice-
versa); depende da pressão (1atm), temperatura 
(25°C), natureza química das substâncias e suas 
concentrações (1 molar) 
 
o ∆G < 0 = reações exergônicas (liberação de 
energia) – geralmente não acontece 
rapidamente; são espontâneas, partindo de um 
nível maior de energia para um nível menor 
 
o ∆G > 0 = reações endergônicas (ganha energia) – 
só acontecem se houver fornecimento de 
energia, começando de um nível menor de 
energia para um nível maior