Bioenergética e Metabolismo Celular

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Bioenergética: 
Metabolismo é uma atividade celular altamente 
coordenada por sistemas multienzimáticos (vias 
metabólicas) cooperam para: 
1 Obter energia química pela captura de energia solar ou 
pela degradação de nutrientes 
2 Converter as moléculas de nutrientes em moléculas 
próprias e características da célula 
3 Polimerizar precursores monoméricos em 
macromoléculas: proteínas, ácidos nucleicos e 
polissacarídeos 
4 Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias, de 
acordo com a necessidade do individuo 
A bioenergética é o campo da biologia que estuda as 
transformações de energia que ocorrem no 
metabolismo celular 
 
A glicose é o combustível mais usado pelos seres vivos, 
na qual sua quebra gera energia, contida em suas 
reações. 
A glicose é produzida por: fotossíntese e quimiossíntese 
(por seres autótrofos) e sua quebra ocorre por 
respiração celular ou fermentação. 
 
Os organismos autotróficos (como bactérias 
fotossintéticas, algas verdes e plantas vasculares) podem 
usar dióxido de carbono da atmosfera como única fonte 
de carbono, a partir do qual formam todas as suas 
moléculas que contêm carbono. Alguns organismos 
autotróficos, como as cianobactérias, também podem 
utilizar nitrogênio atmosférico para produzir todos os 
seus componentes nitrogenados (proteínas e ácidos 
nucleicos principalmente). 
Os organismos heterotróficos não podem usar o dióxido 
de carbono da atmosfera e devem obter carbono do 
meio ambiente na forma de moléculas orgânicas 
relativamente complexas, como a glicose. 
As células e os organismos autotróficos são 
relativamente autossuficientes, enquanto as células e os 
organismos heterotróficos, por utilizarem o carbono em 
formas mais complexas, dependem de produtos gerados 
a partir de outros organismos. 
Os organismos autotróficos usam o dióxido de carbono 
atmosférico para construir suas biomoléculas orgânicas, 
alguns deles gerando oxigênio a partir da água durante 
o processo. Os organismos heterotróficos, por sua vez, 
utilizam os produtos orgânicos dos autotróficos como 
nutrientes e devolvem dióxido de carbono para a 
atmosfera. 
 
Os organismos vivos também necessitam de uma fonte 
de nitrogênio, necessária para a síntese de aminoácidos, 
nucleotídeos e outras substâncias. As bactérias e as 
plantas, geralmente, usam amônia ou nitrato como única 
fonte de nitrogênio, no entanto os vertebrados devem 
obter nitrogênio na forma de aminoácidos ou de outros 
compostos orgânicos advindos da alimentação. 
Somente alguns organismos – as cianobactérias e muitas 
espécies de bactérias do solo, que vivem 
simbioticamente sobre as raízes de algumas plantas – 
são capazes de converter (“fixar”) nitrogênio atmosférico 
(N2) em amônia. Outras bactérias – as bactérias 
nitrificantes – oxidam amônia em nitritos e nitratos; e 
outras, ainda, convertem nitrato a N2. As bactérias 
anamox convertem amônia e nitrito em N2. 
Portanto, além dos ciclos globais de carbono e oxigênio, 
um ciclo de nitrogênio opera na biosfera, movimentando 
enormes quantidades de nitrogênio. A reciclagem de 
carbono, oxigênio e nitrogênio que envolve todas as 
espécies, depende do equilíbrio adequado entre as 
atividades dos produtores (autotróficos) e consumidores 
(heterotróficos) na natureza. 
 
Esses ciclos de matéria são impulsionados por um 
enorme fluxo de energia na biosfera, iniciando com a 
captura da energia solar pelos organismos fotossintéticos 
e a utilização dessa energia para gerar carboidratos ricos 
em energia e outros nutrientes orgânicos. Esses 
nutrientes são, então, usados como fontes de energia 
por organismos heterotróficos. 
Portanto, o metabolismo é a soma de todas as 
transformações químicas e energéticas que ocorrem em 
uma célula ou em um organismo, e acontece por meio 
de uma série de reações catalisadas por enzimas que 
configuram as vias metabólicas. 
Cada uma das etapas consecutivas em uma via 
metabólica gera uma pequena alteração química 
específica, em geral, a remoção, a transferência ou a 
adição de um átomo particular ou um grupo funcional. 
O precursor é convertido em um produto por meio de 
uma série de intermediários metabólicos chamados de 
metabólitos. O termo metabolismo intermediário 
comumente é aplicado às atividades combinadas de todas 
as vias metabólicas que interconvertem precursores, 
metabólitos e produtos de baixo peso molecular. 
As vias catabólicas liberam energia, e parte dessa energia 
é conservada na forma de ATP e de transportadores de 
elétrons reduzidos (NADH, NADPH e FADH2); o restante 
é perdido como calor. Basicamente: 
Macromoléculas → Micromoléculas + Energia 
As reações anabólicas necessitam de fornecimento de 
energia, geralmente na forma de potencial de 
transferência do grupo fosforil do ATP e do poder 
redutor de NADH, NADPH e FADH2. Basicamente: 
Micromoléculas + Energia → Macromoléculas 
 
Algumas vias metabólicas são lineares, seguindo sempre 
uma direção que levará a um produto, e algumas são 
ramificadas, gerando múltiplos produtos finais úteis a 
partir de um único precursor ou convertendo vários 
precursores em um único produto. 
Em geral, as vias catabólicas são convergentes e as vias 
anabólicas são divergentes. Algumas vias são cíclicas: um 
composto inicial da via é regenerado em uma série de 
reações que converte outro componente inicial em um 
produto gerando um ciclo que converte moléculas 
continuamente.