1 Bioenergética

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BIOENERGÉTICA: 
Fisiologia - Vilmar 
Execução de fenômenos biológicos: envolve energia (ATP).
· Bioenergética é o estudo das vias bioquímicas e suas propriedades que levam a produção de energia e seu armazenamento na forma de uma molécula energética, o trifosfato de adenosina – ATP, os quais são fonte de energia para as reações endergônicas, que necessitam de energia para que ocorram.
Obs.: Reações exergônicas: produzem energia.
Obs.: Capacidade de armazenamento / estoque de energia na forma de ATP é muito baixa / limitada – atividade não duraria mais que 3s – assim, deve ser constantemente renovada.
· Fonte Energética: a energia química dos alimentos ingeridos não pode ser utilizada diretamente nos processos que necessitam de energia, então esta energia é “transferida” para a molécula do ATP por diferentes vias bioquímicas e, a sua hidrólise, libera 7,3 Kcal/mol de ATP. As fontes energéticas dos alimentos são fornecidos pelos carboidratos, lipídeos e proteínas.
Obs.: Hidrólise: quebra de uma molécula pela ação da água.
Obs.: Outras substâncias não geram energia. Ex: vitaminas.
· Formas de Biossíntese do ATP: Há 3 grandes formas de biossíntese do ATP, são elas: 
1. Processo Anaeróbio Alático: quando a hidrólise de uma molécula de fosfocreatina / creatinafosfato (CP) transfere rapidamente um radical fosfato para o ADP (difosfato de adenosina), levando a formação de um novo ATP (trifosfato de adenosina). Depois, essa creatina pode receber um novo radical fosfato, voltando à ser CP.
Obs.: Não requer oxigênio e não forma ácido lático.
2. Processo Anaeróbio Lático: quando a molécula da glicose percorre um conjunto de reações químicas (são 11) e forma ATP e tem como produto final a formação de duas moléculas de ácido lático nesta via glicolítica. Não necessita de O2 para que ocorra, porém, formará ácido lático – processo lático.
3. Processo Aeróbio: quando carboidratos, lipídeos ou proteínas, cada qual com sua via bioquímica própria e com a utilização de oxigênio formarão muitas moléculas de ATP; é uma fonte quase inesgotável de energia.
· Reservas Energéticas no homem:
· Trifosfato de Adenosina – ATP: O ATP é composto por uma ribose, uma adenina (formando o composto
Adenosina – ribose + adenina) e 3 radicais fosfato e sua hidrólise, catalisada pela enzima ATPase, libera energia (uma reação exergônica).
Obs.: Libera numa ordem de 7,3Kcal de ATP.
Hidrólise (=quebra)
A energia da hidrólise do ATP é utilizada em diversos processos biológicos, tais como: biossíntese de macromoléculas (síntese proteica), mecânicos (contração muscular), elétricos (condução do estímulo nervoso), osmóticos (transporte ativo pela membrana celular), entre outros. Como a energia no organismo não pode ser estocada, a biossíntese do ATP deve ser rápida e eficiente (altas quantidades). 
Um indivíduo adulto produz de 70 a 100% de seu peso em ATP por dia e, durante a corrida de uma maratona, pode chegar a 130% de seu peso corporal em cerca de 2,5 horas de corrida.
Obs.: Para que ocorra a hidrólise desses grupos fosfatos, é necessário a catalização por uma enzima, se não a velocidade é muito baixa, essa enzima se chama ATPase(ou adenosinatrifosfatase): é a responsável por catalisar a hidrólise da molécula do ATP de maneira muito rápida; sem esta enzima a hidrolise do ATP (e liberação de energia) praticamente não ocorre em condições normais – propriedade de hidrolisar rapidamente o ATP.
· Eventos Metabólicos em uma célula (esquema geral):
ANAERÓBIA
LÁTICA
Anaeróbico Alático
AERÓBIA
RESUMO GERAL: Aqui, têm-se diferentes vias bioquímicas, as quais produzirão ATP. Há nessa imagem os 3 tipos de nutrientes: glicose, lipídeos e proteínas. Comecemos pela glicose: sabemos que se pode ter um estoque destas na célula / plasma, que pode levar a formação do glicogênio ou o glicogênio estocado pode seguir no sentido inverso e levar a formação de glicose (vias de mão dupla). A glicose pode formar também as pentoses (carboidrato com 5 carbonos), ou sentido contrario. Mas também pode entrar num conjunto de reações químicas (11 no total) e formar a molécula de piruvato, e assim ela pode seguir 2 caminhos: 1º formação do ácido lático (duplo sentido da reação) OU 2º realizar a formação de acetilCoA (que pode vir também dos lipídeos / proteínas), realizar o ciclo de Krebs e entrar na cadeia respiratória / transportadora de elétrons, que na presença de O2 (anteriores não tinham) formará ATP.
Obs.: Advindo de lipídeos e proteínas será exclusivamente aeróbia, jamais sem O2.
1. PROCESSO ANAERÓBICO ALÁTICO:
· CREATINA: amina nitrogenada sintetizada no fígado (principal), rins e pâncreas a partir dos aminoácidos glicina e arginina; seu nome químico é ácido alfa metil guanidino acético e ela pode ser fosforilada, formando a fosfocreatina (creatinafosfato). A fosfocreatina (CP) quando é hidrolisada tem a capacidade de transferir este radical fosfato para a molécula de ADP, formando uma nova molécula de ATP. Cada molécula de CP tem a capacidade de sintetizar uma molécula de ATP. Sua concentração muscular é cerca de 5 a 10 vezes maior que a concentração de ATP. A hidrólise da fosfocreatina (CP), catalisada pela enzima creatina quinase (CK), transfere o radical fosfato da CP para o ADP, voltando a ser ATP. Este processo é muito rápido e não requer oxigênio (via anaeróbia) e não forma o ácido lático (Alático). A reação é reversível, pois a hidrólise do ATP incorpora o radical fosfato na molécula de creatina e forma a CP.
Obs.: Fosfocreatina não produz energia nova, apenas armazena.
= Resumo: Creatina, quando fosforilada (acrescentado o radical fosfato), torna-se fosfocreatina (CP), esta, quando hidrolisada (sua quebra – reação exergônica – pela enzima CK), libera o radical fosfato para o ADP, formando assim 1 ATP (energia) + creatina. Detalhes: reação rápida, reversível, não utiliza oxigênio e não forma o ácido lático, mas forma creatina.
2. PROCESSO ANAERÓBICO LÁTICO:
· Este processo de formação de ATP utiliza a glicose (um carboidrato) como nutriente; esta via bioquímica é denominada de glicólise (quebra da molécula de glicose – via glicolítica). Esta via caracteriza-se por não necessitar de oxigênio (anaeróbia), porém seu produto final é a formação de um ácido forte chamado de ácido lático. Tais reações ocorrem no citoplasma da célula, em especial na fibra muscular esquelética durante o processo de contração intensa, quando a oferta de oxigênio passa a ser limitada. 
· O acúmulo de ácido lático na célula muscular e no plasma é um fator de desvio do equilíbrio ácido-base e o principal fator da fadiga muscular.
· A glicose é um monossacarídeo e certamente o carboidrato mais importante, pois pode produzir ATP em processos anaeróbio e aeróbio. Apresenta uma fórmula molecular como C6H12O6 (hexose). A glicose pode ser armazenada na forma de glicogênio (polissacarídeo e contém milhares de moléculas de glicose e encontra-se estocado nos músculos e no fígado (principal)).
 
Inicia-se com a glicose no citoplasma, uma enzima (hexoquinase) catalisa a inserção do radical fosfato no carbono 6 da glicose, formando a glicose 6 fosfato – para isso, requer energia (hidrólise de um ATP, que transfere seu radical para a glicose, e este ficará na forma de ADP – gasto energético). Da glicose 6 fosfato, sob ação de uma outra enzima (glicose 6 fosfato isomerase) levará a formação da frutose 6 fosfato. Da frutose 6 fosfato, sob ação de outra enzima (fosfo fruto quinase) com gasto energético – hidrólise de um ATP (ficando na forma de ADP) e transferindo seu radical para formar a frutose 1-6 difosfato (1 radical fosfato no carbono 1 e um radical fosfato no carbono 6 da frutose). Essa molécula ainda é uma hexose, que será clivada em 2 trioses (3 carbonos). Sob ação de outra enzima (di-fosfo fruto aldolase) levará a formação de fosfato diidroxi-acetona OU sob ação desta mesma o gliceraldeido 3 fosfato. Para a formação do gliceraldeido 3 fosfato, ele pode vir direto da frutose 1-6 difosfato ou passar primeiro pela reaçãode fosfato diidroxi-acetona. A partir do gliceraldeido 3 fosfato teremos a segunda etapa a partir das trioses.
Apenas a titulo de conclusão dessa primeira parte: se temos uma molécula de glicose inicial, teremos 2 trioses ao final dessa etapa. E, a continuidade dessa via, sempre a partir do gliceraldeido 3 fosfato, e nunca pelo fosfato diidroxi-acetona.
Partindo-se para a 2ª etapa: temos 2 moléculas de gliceraldeido 3 fosfato. Sob ação do gliceraldeido 3 fosfato desidrogenase, forma-se o 1,3 difosfoglicerato, essa reação libera um par de hidrogênio (que será aceito pelo NAD, que recebe esse par de hidrogênio, formando o NADH2). O NADH2 será levado para o interior das mitocôndrias onde terá a produção aeróbica de ATP. O 1,3 difosfoglicerato, sob ação da fosfogliceroquinase formará 3 fosfoglicerinato (perdeu o radical fosfato do carbono 1 – foi transferido para o ADP, que se transformou em ATP) – aqui tem-se então o primeiro ponto da reação para a formação de ATP*.
A titulo de conclusão, nosso saldo até o momento é 0, pois: na primeira etapa, gastou-se 2 ATP e, agora, produziu-se 2. Na sequencia, o 3 fosfoglicerinato, sob ação do fosfogliceromutase, formará 2 fofoglicerinato, o qual, sob ação da enolase, forma-se o fosfoenolpiruvato, será importante para as reações subsequentes: sob ação da enzima piruvato quinase, há a formação de piruvato (perde radical fosfato do grupo enol – e este irá em direção a molécula de ADP para a formação do ATP – 2ª formação de ATP da reação*). Agora, temos um saldo de 2 ATP. Na ausência de oxigênio, catalizado pela enzima lactato desidrogenase, com a transferência de 2 hidrogênios do NADH2 daquela reação anterior para o lactato – ácido lático (e ele volta a ser apenas NAD). Lactato = produto final da via glicolítica. Não se utilizou oxigênio. Produziu 4 ATP, gastou-se 2, então um saldo de 2 ATP por mol de glicose. É uma reação reversível.
Durante a recuperação
(Ciclo de Cori)
	
PROCESSO ANAERÓBICO LÁTICO
PROCESSO AERÓBICO
Durante o esforço
Obs.: A reação é reversível, a notar pela imagem acima.
· NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo ou ainda vitamina B3): é um tipo de coenzima que pode-se apresentar nas formas oxidada (NAD) ou reduzida (NADH), sua principal propriedade é aceitar pares de hidrogênio liberados por algumas reações e ofertá-los a outras moléculas, ou ainda, ser um transportador de elétrons. O NAD atua na glicólise (aceitando os íons hidrogênio formados na reação de gliceraldeido 3 fosfato para 1,3 difosfoglicerato e doando-os para o piruvato) e também em algumas reações do ciclo de Krebs.
* Obs.: Como dito anteriormente e reforçando, 
1. Processo anaeróbico alático / creatinafosfato: formação de 1 mol de ATP.
2. Processo anaeróbico lático / glicólise: produção total de 4 moles de ATP, gasto de 2 moles de ATP, gerando um saldo de 2 moles de ATP.
3. PROCESSO AERÓBICO:
· Conhecemos o processo de formação do piruvato (produto comum) pela glicólise, agora, ao invés de seguir o caminho para a formação do lactato, iremos em direção a Acetil CoA, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Para isso, entraremos no metabolismo dos carboidratos:
· METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS (glicose): Na presença de oxigênio ocorre a formação do grupo acetil-CoA (acetil coenzima A), que poderá vir dos carboidratos, lipídeos ou das proteínas. Nesta forma, esta molécula é permeável à membrana mitocondrial (interior destas) e o grupo acetil é doado para o início do ciclo de Krebs e a CoA livre pode ligar-se a outros grupos acetil. Na glicólise, o piruvato (C3) perde um carbono (grupo carboxila), formando uma molécula de CO2 e forma o grupo acetil (C2 – sempre 2 carbonos) que se liga à CoA, difundindo-se do citoplasma para as mitocôndrias.
· Mitocôndria: organela celular importante na bioenergética, pois é nela que ocorre a produção aeróbia de ATP. Ela apresenta duas membranas (externa e interna); na membrana externa há um tipo de proteína chamada deporina que controla a entrada de moléculas para a parte interna; na membrana interna há a formação de cristas mitocondriais que projetam-se para a parte mais interna, formando a matriz mitocondrial, onde existe enzimas respiratórias, ribossomos, proteínas transportadoras e DNA.
· Ciclo de Krebs: Nestas cristas mitocondriais ocorre uma série de reações denominadas de ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo do ácido cítrico ou ainda de Ciclo de Krebs. No início deste ciclo, composto por 8 etapas, há o acoplamento do grupo acetil (vindo do piruvato ou dos lipídeos ou proteínas) com o ácido oxalacético, formando o ácido cítrico.
Explicando o Ciclo: Vamos destrinchar: o grupo acetil CoA (vindo da glicose - carboidrato, proteína (aa) ou lipídeo) se difundem para as cristas mitocondriais, libera a CoA. O grupo acetil se liga ao ácido oxalacético / oxalacetato catalizado pela enzima citrato sintetase, que haverá a formação do citrato / ácido cítrico e há uma perda da molécula de água, catalizada pela enzima aconitrase, formando o isocitrato, que será catalizado pela enzima isocitrato desidrogenase, formará o ácido alfa cetoglutarato, e há a liberação de um par de hidrogênio, que será aceito pelo NAD, formando o NADH2, e há também a formação de uma molécula de CO2, e será carreado até o capilar pulmonar e será eliminado pelo SR. Após isso, terá a catalização da enzima alfa cetoglutarato desidrogenase que formará o succinil CoA, e teremos o segundo momento da formação de um par de hidrogênio, que também será aceito pelo NAD, formando o NADH2, e há também a formação de uma molécula de CO2, e será carreado até o capilar pulmonar e será eliminado pelo SR. Depois, com a catalização feita pelo succinil CoA sintetase, formará o succinato, com essa reação, haverá também a formação de GTP – trifosfato de Guanina (semelhante ao ATP, mas muda sua base para guanina) – quando hidrolisado tem a capacidade de gerar ATP; mas participa de apenas algumas reações (reduzida). O succinato, sob ação do succinato desidrogenase forma o fumarato, importante, pois forma também um par de hidrogênios, que será aceito por um outro aceptador, FAD – formando o FADH2. O fumarato, sob ação da fumarase e requer uma molécula de H2O, leva a formação do malato, e este, por sua vez, sob ação do malato desidrogenase, leva a formação do oxalacetato / ácido oxalacético, e teremos mais uma vez a liberação de um par de hidrogênio, que será aceito pelo NAD, formando o NADH2. Assim, como forma de ciclo, este oxalacetato recebe um novo acetil, que fará novamente todo esse percurso.
Obs.: Vale ressaltar que todos são ácidos fracos. 
Obs.: CO2 do ciclo de Krebs é denominado de CO2 respiratório (diferente do tamponamento do ácido lático no equilíbrio ácido base – lá formará o CO2 metabólico, assim, origens distintas).
Obs.: Resumindo sua importância: o ciclo de Krebs é um conjunto de reações (8 etapas) que ocorrem dentro das cristas mitocondriais onde se destaca a formação de 1 GTP, 2 moléculas de CO2 respiratório – eliminadas pelo SR, e em 4 reações, há a formação de pares de hidrogênio (4 pares no total), em quais 3 delas são aceitos pelo NAD (formando o NADH2) e uma pelo FAD (formando o FADH2). Esses hidrogênios são formados por um elétron e um próton, e este elétron do hidrogênio irá participar da cadeia transportadora de elétrons (CTE) / cadeia respiratória, na qual haverá a produção de ATP. Ciclo de Krebs não produz nenhum ATP (produz apenas 1 GTP por volta).
Os pares de hidrogênio, formados no ciclo de Krebs, são aceitos pelo NAD (3) e pelo FAD (1). Os elétrons deste íon são deslocados através de uma cascata de reações químicas denominada de Cadeia Respiratória ou Cadeia Transportadora de Elétrons, onde em 3 sítios há a liberação de energia para promover a ligação de um fosfato inorgânico (Pi) com uma molécula de ADP, levando então a biossíntese aeróbia de ATP.
· Cadeia Respiratória / Cadeia transportadora de elétrons: Segundo esta teoria, nas mitocôndrias, as diferençastransmembranas na concentração de prótons servem como um reservatório de energia (= força próton-motriz) para a biossíntese de ATP. Assim, o elétron percorre conjunto citocromo, gera força próton-motriz, e esta força propicia energia p ligação ADP + fosfato inorgânico, com gasto de O2, para formar ATP de maneira aeróbica. – Resumindo tudo: Bombeamento do próton para a parte externa (potencial químico) e, o elétron (potencial elétrico), percorrendo esse citocromo. Entrada do hidrogênio leva a força próton-motriz, que será a responsável pela síntese de ATP (que antes era ADP).
· A fosforilação oxidativa na cadeia respiratória é a responsável pela maior parte do ATP sintetizado pelo organismo; esta fosforilação apresenta uma via “infinita” de produção de energia, advindo dos 3 tipos de nutrientes (carboidratos, lipídeos e proteínas). Mas para tanto requer a presença de oxigênio (via aeróbia). Este procedimento pode ser resumido em 3 componentes importantes. São eles:
1. Fluxo de elétrons doados pelos aceptadores de hidrogênio nos complexos (citocromo) da cadeia respiratória.
2. A energia livre deste mecanismo tem a propriedade de bombear prótons (H+) para o exterior da membrana interna mitocondrial.
3. O fluxo de retorno destes prótons, pelo seu gradiente de concentração, do exterior para o interior das cristas mitocondriais libera energia para a biossíntese de ATP, catalisada em especial pela ATP sintetase.
· Os elétrons percorrem um conjunto de moléculas em sequência que são:
1. Flavoproteina: contém um nucleotídeo de flavina e recebe o elétron de um aceptador de hidrogênio (o NADH).
2. Coenzima Q ou Ubiquinona: esta benzoquinona atua na junção entre um doador e um aceptor de elétron. É permeável à membrana mitocondrial e pode facilitar o transporte de prótons para o exterior.
3. Citocromos: são proteínas integrais com grupos prostéticos que contém um grupo heme (com um átomo de ferro). São de 3 tipos diferentes: citocromos a (e a3), b e c.
· A sequência dos carregadores de elétrons é a seguinte: flavoproteína – coenzima Q (ubiquinona) – citocromo b – citocromo c – citocromo a – citocromo a3 – oxigênio. 
· A liberação de energia para a biossíntese de ATP, ocorre em 3 destes sítios, a saber: Flavoproteína – Coenzima Q; Citocromo b – citocromo c e do citocromo a – citocromo a – citocromo a3. Para que ocorra o biossíntese de ATP a liberação de energia deve igual ou superior a 7,3 kcal.
· A transferência dos elétrons na cadeia respiratória conta com 4 complexos proteicos inseridos na membrana mitocondrial, denominados de I a IV, que apresentam enzimas específicas para o transporte de elétrons. São elas:
1. NADH – desidrogenase (flavoproteina);
2. Succinato desidrogenase (coenzima Q);
3. Óxido redutase (citocromo b e c);
4. Citocromo oxidase (citocromo a e a3);
· Eventos da biossíntese de ATP:
1. O aceptador de hidrogênio (NAD) doa o elétron deste íon para a flavoproteina. O carreador de elétrons bombeia prótons para o exterior da membrana interna.
2. Ao doar o elétron para a coenzima Q, ocorre liberação de energia da ordem de 12,2 Kcal para a biossíntese de ATP (1º sítio de formação de ATP). 
3. A coenzima Q doa o elétron para o citocromo b. Não há formação de ATP nesta reação. 
4. O elétron do grupo heme do citocromo b é transferido para o citocromo c, com a liberação de 9,9 Kcal e formação de ATP (2º sítio) e também o bombeamento de prótons para o exterior. 
5. O citocromo c doa o elétron para o citocromo a, sem a formação de ATP. 
6. O citocromo a doa o elétron para o citocromo a3, com grande liberação de energia, da ordem de 23,8 Kcal (parte da energia é perdida na forma de calor) e tem-se a formação de mais um ATP (3º sítio).
7. O canal específico de prótons (F) permeia a entrada destes prótons, por um gradiente de concentração, e a energia liberada (força próton motriz) é a responsável pela transferência de energia que é usada na biossíntese de ATP nos 3 sítios, catalisada pela ATP sintetase.
8. * Finalmente, o oxigênio liga-se a 2 hidrogênios para a formação de uma molécula de água (em esquema: 2 H + ½ O2 → H2O + Energia), evitando-se, assim, a acidificação mitocondrial. Neutralização do íon H+ mitocrondrial – para isso, necessário o oxigênio para ultima etapa da cadeia respiratória – realização do tamponamento dos íons hidrogênios formados no ciclo de Krebs e assim se ter a produção aeróbia oxidativa de ATP.
Obs.: Esse O2 é medido como consumo de O2.
Obs.: Reação em cascata.
Obs.: Saldo de 38 ATP.
Obs.: Portanto, na via aeróbia, a produção energética de ATP é muito superior à via anaeróbia.
BIOENERGÉTICA 2 : 
Fisiologia - Vilmar 
1. Glicogênese: Se houver abundância de glicose na célula e o gasto metabólico for baixo (repouso, pós prandial) a relação ATP/ADP (muito mais ATP que ADP) é maior, e grande parte das moléculas de glicose são armazenadas na forma de glicogênio, num mecanismo conhecido como glicogênese. Glicose estocada no m. esquelético ou no fígado (seu excesso) na forma de glicogênio muscular e hepático – glicogênese.
Glicose que entrou na célula é fosfatada, graças a uma hexoquinase, com gasto energético (pois um radical fosfato é transferido ao carbono 6 da molécula de glicose, formando glicose-6-fosfato). Esta, sob ação da fosfoglicomutase, formará a glicose 1 fosfato + UDP (UDP = uridina Di-fosfato). Esta sob a ação do glicogênio sintetase (alfa 1,4) catalisa reações lineares, formando o UDP-glicogênio OU através da enzima glicogênio sintetase (alfa 1,6) atuando nas ramificações da cadeia, formando UDP-glicogênio. E, produto final, será o glicogênio – permanece estocado no hepatócito (fígado) e fibras musculares (músculo esquelético).
1. Glicogenólise: Se não houver abundância de glicose na célula e o gasto metabólico for alto (jejum prolongado e durante o exercício) a relação ATP/ADP é menor (mais ADP que ATP), e parte das moléculas de glicogênio são convertidas à glicose num mecanismo conhecido como glicogenólise. Na atividade física, há a hidrolise (quebra) do glicogênio formando a glicose para a sua utilização celular – glicogenólise.
 
Glicogênio, que está armazenado e, é formado por muitas moléculas de glicose, será catalizado pela enzima fosforilase (alfa 1,4), que atua na cadeia linear do glicogênio OU pela enzima glicotransferase glicosidase (alfa 1,6) na parte ramificada da cadeia (só muda a enzima, o mecanismo é idêntico) levará a formação de uma molécula de glicose 1 fosfato + glicogênio (n-1) – perdeu uma molécula de glicose, e essa reação se repete várias e várias vezes a fim de que haja uma diminuição no número de glicose estocada no glicogênio (alça que realimenta esse processo. Depois, sob ação da fosfoglicomutase, levará a formação da glicose 6 fosfato. A partir daí, tem-se 2 caminhos a se seguir:
1. Fígado: sob ação da glicose 6 fosfatase, leva a formação de uma molécula de glicose – que é permeável a membrana do hepatócito, pode difundir-se ao plasma – as vezes não ocorre redução da taxa glicêmica por conta desse mecanismo. Reserva de glicose em condições de exercício e jejum prolongado.
2. Músculo esquelético e fígado: sob ação da glicose 6 fosfato isomerase, que formará a frutose 6 fosfato – que entra na via glicolítica – que pode formar ATP quer de forma anaeróbica (e produto final ácido lático) OU passar para a forma de piruvato a acetil-CoA, entrar no Ciclo de Krebs, passar pela Cadeia Respiratória e formar ATP de forma aeróbica a partir de moléculas de glicose que eram o glicogênio.
1. Controle alostérico na Bioenergética: O controle da via predominante (glicogênese ou glicogenólise) na célula deve-se a ações de enzimas alostéricas que detectam a concentração de glicose, bem como a relação [ATP] / [ADP], e promovem a estimulação ou inibição das vias bioquímicas para armazenar glicose na forma de glicogênio ou fornecer glicose para as vias de biossíntese de ATP. Se relação ATP / ADP alta = glicogênese. Se relação ATP / ADP baixa = glicogenólise.
Obs.:São enzimas alostéricas que codificam o que está ocorrendo no meio e elas podem ser ativadas / inibidas pela concentração de glicose e a relação ATP / ADP.
Assim:
Nível elevado de glicose (muita): excesso será estocado na forma de glicogênio – formando a via da glicogênese. O excesso de glicose estimula a enzima alostérica glicogênio sintetase a formar o glicogênio. A relação ATP (muito ATP, pois não está gastando, provavelmente condição de repouso / pós prandial) está alta se comparada ao ADP. Ainda mais, observando-se a via Glicolítica, no Ciclo de Krebs e na Cadeia Respiratória, a inibição de algumas enzimas alostéricas: fosfofrutoquinase, piruvato quinase e piruvato desidrogenase (via glicolítica). No ciclo de Krebs, inibe a enzima isocitrato desidrogenase e na Cadeia Respiratória inibe o complexo V.
Produto final: gasto metabólico baixo, excesso de glicose – consequência: glicogênese.
Pouca glicose na célula (está gastando muito, provavelmente numa atividade física) e relação ATP / ADP invertida (maior concentração de ADP). Esses dois elementos inibem a enzima alostérica glicogênio sintetase (responsável pela formação do glicogênio); porém, está relação baixa ATP / ADP e a baixa da glicose, atuará na enzima alostérica fosforilase fazendo com que ocorra a glicogenólise- quebra do glicogênio em glicose, potenciando a via anaeróbia e aeróbia a formação de ATP, ativando assim a fosfofruto quinase e a piruvato quinase (potenciada pelas relações ATP / ADP e pelo citrato do Ciclo de Krebs). E ativação da enzima piruvato desidrogenase (pela relação ATP / ADP baixa e pelo oxalacetato do Ciclo de Krebs), que leva a formação de AcetilCoA, que alimenta o Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória, com a finalidade de aumentar a quantia de ATP (energia).
1. Ciclo das Pentoses: a glicose pode levar a formação de pentoses; mas, principalmente, pentoses (duas) da alimentação, pode formar a glicose. Que posteriormente, pode ser estocada como glicogênio ou seguir vias já estudadas. Uma pentose é um monossacarídeo com 5 carbonos os quais se destacam a ribose 5 fosfato e a xilulose 5 fosfato que podem ser convertidas em hexose para a produção de energia (ATP), na Via ou Ciclo das Pentoses.
Assim, tem-se a xilulose 5 fosfato, que sob ação da isomerase, forma-se a ribose 5 fosfato OU essa ribose 5 fosfato já advém da alimentação ( e não se tem esse início da xilulose 5 fosfato). A ribose 5 fosfato, por sua vez, sob ação da fosfopentose isomerase, formará a ribulose 5 fosfato, que sob ação da 6 fosfo gliconato desidrogenase e mais 2 hidrogênios vindo do NAD, formará 6 fosfo gliconato (aqui já temos 6 carbonos). Sob ação da lactonase, têm-se o 6 fosfo glicono-lactona, sob ação da enzima glicose 6 fosfato desidrogenase, tem-se a glicose 6 fosfato – as pentoses obtidas pelo organismo da alimentação são aproveitadas e transformadas numa hexose e assim ser utilizada em todas as vias, que tem como precursor comum, a glicose.
1. Metabolismo dos Lipídeos: produção de ATP como fonte os lipídeos. 
1. Lipólise (beta oxidação): Os ácidos graxos são um tipo de lipídeos que apresentam uma fórmula básica de R-CH2.........COOH, onde R é uma cadeia alquila longa e estes lipídeos tem a capacidade de biossintetizar muitos ATPs. Cada ácido graxo é constituído por carbono, hidrogênio e oxigênio. Os ácidos graxos estão estocados nos músculos, fígado e principalmente nos adipócitos na forma de triglicerídeos (ou triacilglicerol), ou seja, uma molécula de glicerol e 3 moléculas de ácidos graxos livres (AGL). Os ácidos graxos podem conter um número variável de carbonos, de 4 (butirato) até 24 (ácido nisinico), porém o mais abundante e importante nos seres humanos é o ácido graxo palmitato (ácido palmítico / palmitoil) que apresenta 16 carbonos (C16) - ácido graxo de referência para nós.
1. Os ácidos graxos podem ser classificados como saturados , quando possuem apenas ligações simples entre os carbonos, ou insaturados, quando possuem uma (monoinsaturado) ou mais duplas ligações (poliinsaturados) entre carbonos. 
1. Podem apresentar também um número par de carbonos (a maioria) ou impar (poucos). 
1. Um lipídeo é o tipo de nutriente que produz a maior quantidade de ATP, pois tem a capacidade de formar muitos grupos acetil (2 carbonos), porém de forma exclusivamente oxidativa (aeróbia, com gasto de oxigênio). Para um AGL saturado de cadeia par, há uma via bioquímica que tem a propriedade de fragmentar a longa cadeia carbônica em pares de carbono (grupo acetil) e é denominada de beta oxidação. O primeiro carbono de um lipídeo é o carbono alfa e o segundo o beta, assim, a beta oxidação irá formar muitos grupos de acetil.
1. Se o lipídeo for de cadeia impar, irá então formar vários grupos acetil e um grupo propionil, com 3 carbonos, o qual com a incorporação de CO2 e gasto de energético, se transforma em succinil CoA (um composto do ciclo de Krebs). Um ácido graxo insaturado tem uma etapa adicional na via oxidativa, quando a sua forma cis (dupla ligação) é convertida na forma trans (saturado, sem dupla ligação) pela enzima isomerase e daí segue a via comum da beta oxidação.
1. = * A beta oxidação é constituída por 5 etapas, sendo que somente a primeira etapa tem um gasto de ATP, é o processo de ativação independente do AGL considerado (reação de ativação da beta oxidação); as demais etapas não requerem ATP e ocorrem de maneira cíclica, a cada “volta” leva-se a formação de um grupo acetil que ingressara no ciclo de Krebs (no todo, formará n grupos acetis). Esquematicamente o processo da beta oxidação para o palmitato estaria representado por: Palmitato - CoA + 7 FAD + 7 NAD + 7 H2O + 7 CoA -> 8 grupos acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 CoA + 7 H -> 131 (-2 gastos) produto final = saldo de 129 ATPs – OXIDAÇÃO COMPLETA DO PALMITATO GERA 129 ATPS – quebra dos lipídeos para a formação de energia.
A oxidação do ácido graxo palmitato traz como produto final um saldo de 129 ATPs.
1. Etapas da beta oxidação * (ou seja, detalhando melhor): Primeira etapa é a etapa de ativação (com gasto de ATP) - o ácido graxo mais a Coa com o gasto de ATP formará sob ação da tiocinase o Acil CoA Graxo + AMP + Pi (assim, o ATP foi quebrado em ADP e, depois, em AMP). Esta reação independente do ácido graxo, e só ocorre uma vez. Depois, vamos para as etapas de degradação (2 a 5, sem gasto de ATP): Acil CoA Graxo + FAD, catalizado pela enzima acil transferase forma o Trans teta2 Enoil CoA. Este, por sua vez, agregando uma molécula de H20, catalizada pela enzima enoil hidrase, forma o 3 hidroxiacil CoA. Na etapa 4, o 3 Hidroxiacil CoA + NAD forma o 3 Cetoacetil CoA, e este, na fase 5, se une a mais uma CoA formando Acil CoA Graxo + Acetil CoA – *** Mesmo Acil CoA, mas no final, nota-se que perdeu 2 carbonos (Acetil CoA), ou seja, está com 2 carbonos a mesmo, na forma de Acetil CoA; assim, 16 – 2= 14 carbono. Então voltará para a etapa dois e fará todo o processo novamente, para que vá ocorrendo essa quebra (14-2=12..., 12-2=10...); assim, são cíclicas (etapas de 2 a 5), perde a cada vez um par de carbono, formando o Acetil CoA e, este, por sua vez, entrará no Ciclo de Krebs -> Grupo Acetil + oxalacetato forma o citrato, ou seja, se dá início ao ciclo de Krebs.
1. Resumindo mais esse processo*: ácido graxo grande (palmitato, que apresenta 16 carbonos), está sendo sempre quebrado (hidrólise), formando neste caso 8 pares de carbono (= 8 grupos Acetil CoA), entrando nas etapas cíclicas de 2 a 5, e cada vez que roda perde grupo Acetil CoA, e depois esse grupo Acetil CoA se liga ao ácido oxalacético / oxalacetato no Ciclo de Krebs e dá início esse trajeto, formando citrato e assim por diante, formando CO2 respiratório, pares de hidrogênio – que depois vão na cadeia respiratória, o qual tem a conversão do ADP + Pi em ATP. E no final sempre o par de hidrogênio mais meio de oxigênio forma uma molécula de água. O ATP é formado de maneira aeróbia. Ocorre durante exercício.
1. Apenas detalhe, não precisa sair decorando: Cada AGL com até 12carbonos difunde-se para as mitocôndrias sem a presença de um transportador, porém AGL com 14 ou mais carbonos (a maioria) depende de um transportador para esta difusão, denominado de lançadeira da carnitina, que ocorre em 3 etapas distintas. Para se difundir do citoplasma para a mitocôndria (lançadeira da carnitina – em AGL com 14 carbonos ou mais).
1) Formação do acil CoA graxo, catalisado pela enzima acetil CoA sintetase, com gasto de 1 ATP até AMP(razão porque alguns bioquímicos consideram o gasto de 2 ATPs nesta etapa).
2) Há a ligação do acil CoA graxo com o grupo hidroxila da carnitina, catalisada pela carnitina acil transferase 1, formando um acil de carnitina que, por difusão facilitada, entra na matriz mitocondrial graças ao co-transportador acetil-carnitina/carnitina.
3) Sob ação da carnitina acil transferase 2, o grupo acila é transferido da carnitina para a CoA, que regenera o grupo acetil CoA na matriz mitocondrial. A velocidade da lançadeira de carnitina pode ser o fator limitante na utilização exacerbada de lipídeos na biossíntese de ATP. Indivíduos treinados tem maior taxa de carnitina, assim, mais utilizada essa via para a formação de energia.
Guardar apenas palmítico / palmitato / palmitoil – numero de carbonos: 16 e forma um saldo de 129 ATPs. Portanto, célula com muito oxigênio e só dispõe de uma molécula de glicose e uma molécula de palmitato, e esta quer utilizando uma ou outra, produzir maior quantidade de ATP – qual destas utilizar? Se utilizar glicose, formará 38 ATPs, se utilizar o palmitato, formará 129 ATPs, ou seja, a produção energética dos lipídios é muito maior em relação aos carboidratos, por isso, os ácidos graxos tem papel fundamental na biossíntese do ATP. Lipólise: triglicerídeo quebra em 3 ácido graxo (que sejam palmitato, exemplo), e estes entrará nas vias da beta oxidação, processo aeróbico, esses 3 AGL formarão 387 ATPs. 
1. Lipogênese: Formação do lipídeo que ocorre no adipócito - triglicerídeo (forma 3 AGL + glicerol). Ocorre nas situações de repouso. Lipogênese é o processo de síntese de ácidos graxos e triglicerídeos, é um processo observado quando há um excesso na ingesta calórica (pode ser vinda de lipídeos, carboidratos ou proteínas – é nessa via que transforma esses nutrientes em ácidos graxos e triglicerídeos – excesso de ingesta calórica, independente de nutriente) o que aumenta concentração do grupo acetil CoA e NADH. Também o excesso de citrato (do ciclo de Krebs) faz com que haja a difusão deste para o citoplasma e, sob a ação da enzima citrato liase, há a formação de oxalacetato e acetil CoA. Basicamente a lipogênese por ser esquematizada em 3 possibilidades, a saber:
Glicose → Piruvato → Acetil CoA → AGL
Proteínas → Aminoácidos → Acetil CoA → AGL
Citrato → Oxalacetato → Acetil CoA → AGL
1. A lipogênese que ocorre principalmente no citoplasma das células do fígado (hepatócitos) e nos adipócitos pode ser dividida em 2 fases; a primeira onde há a formação da molécula do malonil CoA, a partir do acetil CoA e bicarbonato. A segunda fase é um conjunto de reações cíclicas que promove o alongamento da cadeia carbônica até a formação, em humanos, do ácido graxo palmitato.
1. 1ª Fase: É a síntese do malonil CoA (3 carbonos), a partir do acetil CoA e bicarbonato, potenciado pelo hormônio insulina (condição de repouso / excesso calórico) e catalisado pela enzima acetil CoA carboxilase, com gasto de energia (ATP) e presença da biontina. 
Acetil CoA + HCO3 - + ATP → Malonil CoA + CO2. Resumo: Converte grupo acetil em malonil.
1. 2ª Fase: Terá etapas. É uma sequência de condensação, redução, desidratação, redução novamente e translação (5 etapas) catalisada por um sistema enzimático denominado de ácido graxo sintetase. 
1ª Etapa: condensação do malonil CoA com o Acetil CoA.
Malonil CoA + Acetil CoA → Aceto acetil CoA + CO2 (catalizada por aceto acetil sintetase)
2ª Etapa: redução.
Aceto acetil CoA + H2 → Beta hidroxi-butiril (catalizada por aceto redutase)
3ª Etapa: desidratação e formação de uma dupla ligação
Beta hidroxi-butiril → Trans 𝛥2 butenoil + H2O (catalizada pela desidrase)
4ª Etapa: redução, com a incorporação de 2 carbonos
Trans 𝛥2 butenoil + H2 → Butiril (catalizada pela enoil redutase)
5ª Etapa: translocação
Butiril → Acil CoA graxo (catalizada pela acetil CoA transferase)
1. De maneira resumida *: o excesso do grupo Acetil CoA, independente de onde veio, é convertido em malonil CoA. O malonil CoA + acetil CoA formará Aceto Acetil CoA, que entra na segunda, terceira, quarta e quinta etapa – no final desta ultima, formará o grupo Acil CoA Graxo - e será estocado na forma de AGL. O sistema tem a capacidade de pegar um grupo acetil do meio e incorporar numa cadeia preexistente formando um AGL de cadeia longa. Ou seja, o excesso do Acetil CoA, em função da ingesta calórica elevado, levou a formação de AGL, 3 desses AGL+ glicerol, formará o triglicerídeo, que será estocado no adipócito – apenas em condição de repouso. Catalizado pela insulina. 
1. Esquema geral:
1ª Fase: 7 Acetil CoA + 7 CO2 + 7 ATP → 7 Malonil CoA + 7 ADP + 7 Pi Gasta ATP para ser formado, mas a melhor forma de estocar energia.
2ª Fase: 1 Acetil Coa + 7 Malonil CoA + 14 NADPH + 14 H → 1 Palmitoil + 8 CoA + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP + 6 H2O.
1. Formação do triglicerídeo: Os lipídeos são armazenados nos adipócitos na forma de triglicerídeos (TG) / triacilglicerol / triglicerol. São compostos por uma molécula de glicerol e 3 de ácidos graxos, em ligações tipo éster. Os TG são moléculas apolares, hidrofóbicas, insolúveis em água e com densidade inferior a da água. Além dos adipócitos (maior reserva), encontra-se também no fígado e músculos.
1. A mobilização dos TG dos adipócitos é realizada pela enzima lipase hormônio sensível (catalizará a lipólise) que libera para a circulação uma molécula de glicerol e 3 de ácidos graxos livres. No fígado o glicerol e convertido em glicerol 3 fosfato e depois em diidroxicetona 3 fosfato, intermediário da via glicolítica. O AGL é utilizado como energia (biossíntese de ATP pela beta oxidação) em quase todos os tecidos, principalmente nos músculos e fígado, exceto no cérebro (apenas corpos cetônicos e carboidratos) e hemácias.
1. Formação do triglicerídeo:
Gliceraldeido 3 fosfato (da glicólise) + 2 acil CoA graxo → Ácido fosfatídico (acil transferase)
Ácido fosfatídico → 1,2 diacilglicerol + fosfato (ácido fosfatídico fosfatase)
1,2 diacilglicerol + acil CoA graxo → Triglicerídeo (acil transferase).
1. Qual a melhor forma de estocar energia? Na forma de glicogênio ou de triglicerídeo?
Sabemos que a cadeia carbônica da glicose é menor (C6) que a de um AGL (palmitato, C16) e que a
produção de ATP dos AGL é cerca de 2,5 maior que a dos carboidratos. Quanto um homem de 80 kg e com 20% de gordura iria pesar se todo seu estoque de energia fosse na forma de glicogênio (que retém muita água)? Se o homem tem cerca de 15 kg de gordura (estoque de 142.000 Kcal) deveria ter cerca de 37,5 kg para este estoque de energia na forma de glicose ou de 110 kg de água no glicogênio (110 + 37,5 = 147,5 kg). Energia de 15 kg de AG = 147,5 kg de glicogênio. Estocar na forma de lipídeo é a mais vantajosa.
1. Corpos cetônicos: Os corpos cetônicos (via cetogênica) são produtos derivados da hidrólise acentuada de ácidos graxos no fígado, em geral em períodos de jejum prolongado, na diabetes Mellitus não compensada (exacerba via dos AGL – cetose diabética) , durante exercício intenso e duradouro e na restrição alimentar de carboidratos. Os 3 tipos de corpos cetônicos são: aceto acetato, acetona e 𝛽 hidroxi butirato. Os corpos cetônicos podem ser utilizados como fonte de energia (biossíntese aeróbia de ATP) no fígado, músculo, coração, rins e cérebro.
1. Uma rota alternativa para a produção de corpos cetônicos pode ser advindos do catabolismo de alguns aminoácidos, tais como, fenilalanina, leucina, lisina, isoleucina, tirosina e triptofano). Os corpos cetônicos também são fontes de carbono para via da gliconeogênese. O acúmulo de corpos cetônicos no organismo,por seu caráter ácido, pode levar a cetoacidose, com redução do pH arterial e, em alguns casos, se não houver correções adequadas do pH pode-se levar a morte do indivíduo. A formação dos corpos cetônicos envolve 4 etapas, descritas a seguir (visão geral apenas).
2 Acetil CoA (metabolização incompleta dos lipídeos – se não tem O2 suficiente para essas reações, pode-se formar corpos cetônicos*)→ Acetoacetil CoA + CoA (catalizada por tiolase)
Acetoacetil CoA + Acetil CoA + H2O → Hidroxi metilglutaril CoA + CoA (hidroxi metilglutaril CoA sintetase)
Hidroxi metilglutaril CoA → Aceto acetato + Acetil CoA (hidroxi metilglutaril CoA liase)
Aceto acetato → Acetona + CO2 – descarboxilação (aceto acetato descarboxilase)
OU
Aceto acetato + NADH → 𝛽 hidroxi butirato + NAD (𝛽 hidroxi butirato desidrogenase) – redução
1. Metabolismo das proteínas (aminoácidos): A proteólise, degradação das proteínas, pode ser realizada como forma de reciclar aminoácidos, regular atividades de biossinalização (hidrólise de um hormônio proteico) ou como fonte de energia metabólica, quando se utiliza o esqueleto carbônico dos AAs para gerar acetil CoA ou produtos intermediários do ciclo de Krebs. 
1. As proteínas são fontes de obtenção de energia para os animais carnívoros, no jejum prolongado, no diabetes Mellitus não compensado e quando do excesso de Aas obtidos da alimentação. A capacidade de estocar aminoácidos como reserva energética é muito discreta.
1. Os AAs perdem o grupo amina, formam cetoácidos e podem ser convertidos à glicose (pela gliconeogênese) ou ser oxidado até CO2 e H2O na Cadeia Respiratória (exclusivamente aeróbia). A produção de ATP tendo como fonte as proteínas é exclusivamente aeróbia. Os metabolismos dos AAs representam apenas de 10 a 15% da produção de ATP. Cada aminoácido apresenta vias próprias (com muitas etapas intermediárias) para o aproveitamento de sua cadeia carbônica. Podem participar das vias da gliconeogênese, cetogênese ou oxidativa. A excreção do grupo amina (NH2) do AAs se faz na forma de ureia e é eliminada na urina.
1. Em resumo: Quebra da proteína em aa (proteólise), e desses aminoácidos, formando produtos intermediários do ciclo de Krebs e grupos Acetil CoA, e se tem a produção aeróbica de ATP. A produção energética vindo das proteínas não é muita, ela não é quantificada in vivo, apenas in vitro. Podem entrar na via da gliconeogenese, na via da cetogênese (formação dos corpos cetônicos) ou oxidativa (formação de ATP). Em resumo, em função da quantidade de proteínas que sofrem proteólise, do número e rotas metabólicas de seus aminoácidos, NÃO É POSSÍVEL quantificar a produção de ATP (somente em experimentação “in vitro” em um calorímetro fechado). PRODUÇÃO DE ATP PELAS PROTEÍNAS – Aas VARIÁVEL E NÃO QUANTIFICÁVEL.
1. QUADRO RESUMO PRODUÇÃO DE ATP:
A bioenergética é uma área importante na Bioquímica, pois estuda as diferentes vias de produção de energia ATP), bem como as interconversões entre estas vias e os diferentes nutrientes para a manutenção da vida de maneira regulada e eficiente em cada momento.
1. FOSFOCREATINA: É uma via anaeróbica alática – não forma ácido lático e não usa O2; hidrólise da fosfocreatina, para cada fosfocreatina, se forma 1 ATP.
1. GLICOSE: Na via anaeróbica lática, não se usa O2 e o produto final é o ácido lático. Tem um saldo de 2 ATPs.
1. GLICOSE: Na via aeróbica, com uso de O2 (piruvato → acetil CoA → ciclo de Krebs → Cadeia Respiratória. Saldo de 38 ATPs.
1. PALMITATO (AGL): Somente via aeróbica, formando um saldo de 129 ATPs.
1. PROTEÍNAS (AAS): Somente via aeróbica, no entanto, produção de ATP é variável e não quantificável. 
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