Bioquímica: Metabolismo e Energia Celular

Bioquímica: Metabolismo e Energia

Bioquímica: Ramo da Ciência que estuda os aspectos químicos da vida, as biomoléculas de carboidratos, lipídios e proteínas (aminoácidos, enzimas).

Metabolismo

Quebra (Catabolismo): Degradação das moléculas orgânicas complexas em moléculas simples -> libera energia.

Construção (Anabolismo): Síntese de constituintes celulares a partir de moléculas simples -> requer energia.

Exemplo: Carboidrato (catabolismo) -> glicose (quebrada por vias metabólicas) -> energia (anabolismo). Essa energia liberada é chamada de:

Energia Química

É uma energia que produz trabalho, baseada no rompimento de ligações químicas. Sua quantidade é gerada por sequências de transformações de compostos em reações químicas.

Degradação de moléculas -> energia liberada das ligações químicas das moléculas (reação exergônica) -> energia química (síntese, anabolismo – reações endergônicas) -> parte da energia é armazenada -> composto de transferência de energia -> ATP (adenosina trifosfato).

Reações Exergônicas (Catabolismo): Liberam energia para o trabalho celular a partir do potencial de degradação dos nutrientes orgânicos.

Reações Endergônicas (Anabolismo): Absorvem energia aplicada ao funcionamento da célula, produzindo novos componentes.

Transporte Passivo por Difusão

Ocorre sem gasto de energia.

Difusão Simples: H₂O, O₂, CO₂.

Difusão Facilitada: Glicose, aminoácidos, sais minerais -> passa por permease, canal iônico e lipídios.

Difusão Facilitada da Glicose (G): A permease altera sua conformação como um “encaixe” -> bicamada lipídica -> do meio mais concentrado para o menos concentrado.

Respiração Celular

Equação Geral da Respiração Celular: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + ATP

O ATP acumula a energia da respiração celular e é distribuído para as diversas partes da célula que consomem energia.

ADP + P <-> Energia (respiração celular) ATP -> produção de calor, contração muscular, transporte ativo, síntese de substâncias.

ATP (Adenosina Trifosfato)

É um composto constituído de adenina, ribose e grupo fosfato.

A adenosina trifosfato (ATP) é o principal composto que contém energia acumulada em todos os seres vivos.

A energia liberada pela oxidação dos nutrientes não é usada imediatamente, é armazenada na forma de ATP.

Quando uma reação precisa de energia para ser realizada, o terceiro fosfato do ATP é quebrado, transformando-se em ADP.

ATP (Adenosina Trifosfato):

adenina---ribose----p-p~p (hidrólise, ligação fosfato de alta energia)

energia requerida <-> energia liberada

adenina---ribose---p-p+p (fosforilação)

ADP (Adenosina Difosfato)

Fosforilação de Glicose: No último carbono da glicose (ATP) -> sai um hidrogênio e entra um fosfato, então a glicose passa a ser glicose-6-fosfato.

Obtenção de Energia dos Seres Vivos

Autótrofos: Utilizam a fotossíntese (por meio da luminosidade) para transformar CO₂ e H₂O em açúcares. Exemplo: vegetais.

Heterótrofos: Obtêm energia dos nutrientes sintetizados pelos autótrofos. Exemplo: animais.

Carboidratos

Constituem a primeira e principal substância a ser convertida em energia nas células, sob a forma de ATP.

Nos animais, o carboidrato é armazenado no fígado e nos músculos na forma de glicogênio.

• Glicogênio Muscular: Só é quebrado em glicose para a contração muscular.
• Glicogênio Hepático: É degradado no intervalo das refeições, mantendo constante o nível de glicose no sangue.

Monossacarídeos (3 a 6 carbonos): Compostos orgânicos constituídos basicamente por carbono, hidrogênio e oxigênio.

• Glicose: Poliidroxialdeído com 6 átomos de carbono, um grupo aldeído terminal e, em cada átomo de carbono da cadeia, uma hidroxila. Fórmula molecular: C₆H₁₂O₆.
• Frutose: Poliidroxicetona com 6 átomos de carbono, um grupo cetona e, em cada átomo de carbono da cadeia, uma hidroxila.
• Galactose: Poliidroxialdeído com 6 átomos de carbono, um grupo aldeído terminal e, em cada átomo de carbono da cadeia, uma hidroxila (diferente da glicose pelas posições).

Oligossacarídeos (até 10 monossacarídeos): Monossacarídeos ligados por ligações glicosídicas (dissacarídeos).

Polissacarídeos (mais de 10 monossacarídeos): Macromoléculas formadas pela união de muitos monossacarídeos por ligações glicosídicas.

Vias de Degradação e Biossíntese

Glicogênio <-> Glicose <-> Piruvato (entre G e P, glicólise – citoplasma da célula) <-> Aminoácidos <-> Proteínas. Ciclo de Krebs -> Aminoácidos.

Piruvato -> Acetil-CoA <-> Ácidos Graxos <-> Triglicerídeos.

Acetil-CoA -> Ciclo de Krebs = matriz mitocondrial => Cristas mitocondriais (fosforilação oxidativa - ATP).

Glicólise

É a via central do catabolismo da glicose.

Piruvato é o produto final da glicólise que pode seguir diferentes vias metabólicas.

Glicose -> (10 reações sucessivas) -> 2 Piruvatos (condições anaeróbicas):

1. 2 Etanol + 2 CO₂ (fermentação alcoólica).
2. 2 Acetil-CoA (ciclo de Krebs) -> 4CO₂ + 4H₂O (animais, vegetais e microrganismos em condições aeróbicas).
3. Lactato (glicólise anaeróbica no músculo em contração; fermentação lática).

Mapa Metabólico

Hidrólise e Fosforilação do ATP

ATP (adenosina trifosfato):

adenina---ribose----p-p~p (hidrólise)

ADP (adenosina difosfato):

adenina---ribose---p-p+p (fosforilação)

Glicose – ATP

Glicose-6-fosfato – ADP

Cofatores Enzimáticos

NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo).

FAD (Flavina Adenina Dinucleotídeo).

NAD e FAD auxiliam enzimas doando e recebendo elétrons.

NADH⁺ -> (se perde próton (H⁺), perde junto e^-) NAD⁺ + H⁺ + e^- <-> NADH⁺ (se ganha próton (H⁺), ganha e^-).

Exemplo: NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo)

Gliceraldeído-3-fosfato + grupamento fosfato

Gliceraldeído perde um H -> NAD⁺ -> NADH⁺ e no lugar do H entra um grupo fosfato se transformando em 1,3-difosfoglicerato.