Bioenergetica_2020_FONO

Bioenergética e
Introdução ao Metabolismo

Objetivos da Aula
Abordar os aspectos gerais de obtenção de energia
pela célula, focando nas etapas principais de cada via.

Objetivos de Aprendizagem
Ao final da aula o aluno deve ser capaz de reconhecer:
-principais funções/etapas/moléculas da via glicolítica, ciclo de
Krebs e CTA
-meios de obtenção de energia pela degradação de proteínas e
lipídios
-alguns distúrbios ou patologias relacionados ao tema

Sumário
•Produção de energia pelas células
•Glicólise Aeróbica – Fermentação
•Ciclo de Krebs
•Cadeia transportadora de elétrons
•EROs (Espécies Reativas de Oxigênio)
•-oxidação
•Entrada de aminoácidos no ciclo de Krebs

Nutrientes ricos em
energia
Carboidratos
Lipídeos
Proteínas
Catabolismo
Produtos finais
CO 2
H 2 O
NH 3
ADP + HPO 4
2-
NAD +
NADP +
FAD
ATP
NADH
NADPH
FADH 2
ENERGIA
QUÍMICA
Macromoléculas
celulares
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídeos
Ácidos nucléicos
Anabolismo
Moléculas
precursoras
Aminoácidos
Carboidratos
Ácidos graxos
Bases nitrogenadas

Convergência-Divergência das Vias
Metabólicas

Anaeróbicos vs Aeróbicos
Oxidação de alimentos - energia - ATP
Aeróbicos – respiração celular.
• 3 estágios
Anaeróbicos – Fermentações
• Piruvato
• Reduzido a lactato
• Convertido a etanol e CO 2

Estágio 1 – Produção de
acetil-CoA
• A via glicolítica
• A oxidação do piruvato

Resumo dos principais eventos
Glicose
Piruvato
Piruvato
Acetil-CoA
CK
CTE
e -
ATP

Etapas da Glicose

Hidrólise do ATP em ADP + Fosfato (Pi)
Rompe-se uma ligação anidrido de ácido
Liberação de 7,3 Kcal/mol de ATP
Energia utilizada para realizar “trabalho”
Enzima: ATP hidrolase = ATPase

Nicotinamida adenina dinucleotídeo- NADH

glicose
glicose 6-fosfato
Fase Preparatória
Fosforilação da
glicose e sua
conversão em
gliceraldeído 3-
fosfato

glicose
Fase Preparatória
Fosforilação da glicose e
sua conversão em
gliceraldeído 3-fosfato
glicose 6-fosfato
frutose 6-fosfato

glicose
Fase Preparatória
Fosforilação da glicose e
sua conversão em
gliceraldeído 3-fosfato
glicose 6-fosfato
frutose 6-fosfato
frutose 1,6-bifosfato

glicose
Fase Preparatória
Fosforilação da glicose e
sua conversão em
gliceraldeído 3-fosfato
glicose 6-fosfato
frutose 6-fosfato
frutose 1,6-bifosfato
gliceraldeído 3-fosfato
diidroxiacetona fosfato

Fase Preparatória (gasto 2 ATPs)
glicose
Fase Preparatória
Fosforilação da glicose e
sua conversão em
gliceraldeído 3-fosfato
glicose 6-fosfato
frutose 6-fosfato
frutose 1,6-bifosfato
gliceraldeído 3-fosfato
diidroxiacetona fosfato

Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)

Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)
primeira reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
3-fosfoglicerato (2)

Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)
primeira reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
3-fosfoglicerato (2)
2-fosfoglicerato (2)

Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)
primeira reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
3-fosfoglicerato (2)
2-fosfoglicerato (2)
fosfoenolpiruvato (2)

Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)
primeira reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
3-fosfoglicerato (2)
2-fosfoglicerato (2)
fosfoenolpiruvato (2)
segunda reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
piruvato (2)

Fase Pagamento (produz 4 ATPs)
Fase de Pagamento
gliceraldeído 3-fosfato (2)
oxidação e
fosforilação
Conversão oxidativa
do gliceraldeído 3-
fosfato a piruvato e a
formação acoplada de
ATP e NADH
1,3-bifosfoglicerato (2)
primeira reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
3-fosfoglicerato (2)
2-fosfoglicerato (2)
fosfoenolpiruvato (2)
segunda reação
de formação de
ATP (fosforilação
a nível do
substrato)
piruvato (2)

Aeróbica x Anaeróbica

Descarboxilação do Piruvato

Acetil Coenzima A

Hans Krebs
1900-1981

Estágio 2 – Oxidação da
acetil-CoA

Produção de Elétrons: Papel do NAD + e FAD

Flavina adenina dinucleotídeo FADH 2

O ciclo do ácido cítrico

Produtos de uma rodada do ciclo do
ácido cítrico
Acetil CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + Pi + 2 H 2 O →
2 CO 2 + 3 NADH + FADH 2 + CoASH + GTP + 3 H +

Reações Anapleróticas

Destino dos Elétrons - Regeneração
das coenzimas
Metabolismo
Carboidratos
Aminoácidos
Ácidos Graxos
Fosforilação Oxidativa
O 2
NADH+H +
FADH 2
NAD +
FAD
ADP + Pi
NADH+H +
FADH 2
NAD +
FAD
ATP
CO 2 e H 2 O
H 2 O

Estágio 3 – Transferência
de elétrons e
fosforilação oxidativa

A fosforilação oxidativa tem três aspectos
importantes:
Reoxidar as coenzimas NADH e FADH 2 .
Produzir energia.
Redução do Oxigênio à água.

Teoria Quimiosmótica de Mitchell

Desacoplamento da
Cadeia
Transportadora

Rendimento da oxidação completa da
Etapas
Glicose
• I: 1 Glicose > 2 Piruvato
• II: 2 Piruvato > 2 Acetil-CoA
• III: 2 Acetil-CoA > Ciclo de Krebs
• IV: NADH E FADH 2 na cadeia transportadora

Digestão/Absorção de Gorduras
• Lipases
• Sais Biliares/Micelas
• Absorção e resíntese

Mobilização de
Ácidos Graxos

Entrada na Mitocôndria

Reações da -Oxidação
✓ Desidrogenação
✓ Hidratação
✓ Desidrogenação
✓ Transferência

-Oxidação
Voltas no ciclo
de Oxidação:
(n/2)-1, onde
n=nº de carbonos
Ex.: Ac. Graxo de
16 C = 7 voltas

Oxidação de aminoácidos
Produção de Uréia

Degradação de Proteínas

Entrada de Aminoácidos no CK

Resumo:
Oxidação e Síntese de ATP

Estresse Oxidativo
Antioxidantes
Radicais
Livres

Conclusão
As vias de obtenção de energia apresentam
pontos/moléculas de convergência.
A modulação das reações químicas de cada uma das
vias é uma importante propriedade para a regulação do
metabolismo. Essas vias podem ser acometidas por
deficiências gerando patologias diversas .

Bibliografia
1. Magalhães A.C., Oliveira R.C., Buzalaf M.A.R. Bioquímica
Básica e Bucal. 1. ed. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan, 2017.
2. Marzzoco A. & Torres B.B. Bioquímica Básica 4 . ed., Rio
de Janeiro: Guanabara Koogan, 2015.
3. Nelson D.L. & Cox M.X. Princípios de Bioquímica. 6 a. ed.,
São Paulo: Sarvier, 2014.
4. Pinto, W.J. Bioquímica clínica. 1ª ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2017