Bioenergética V - Metabolismo de proteínas

As proteínas podem ser utilizadas como fonte de energia, porém seu rendimento energético é baixo. Primeiramente a proteína deve ser convertida em glicose, processo que é denominado glicogênese. O processo de conversão de proteínas em ácidos graxos e denominado lipogênese.

As proteínas são sintetizadas a partir dos genes.

Os genes que sintetizam as proteínas são 3% do DNA. O DNA: Dupla fita com ponte de hidrogênio, está presente no núcleo da célula e também nas mitocôndrias, chamado DNA mitocondrial. A ligação do DNA se da em pares:

ADENINA – TININA

CITOSINA – GUANINA

O que diferencia o DNA do RNA:

DNA                                                x                                   RNA

Ácido óxido-ribonucleico                                     Ácido ribonucleico

Adenina – Tinina                                                   Adenina – Tinina

Citosina – Guanina                                               Citosina – Uracila

Possui 2 fitas                                                          Possui 1 fita

O RNA possui parte intronico (que não é gênico) e parte exônico (vai sintetizar a proteína)

O exônico é divido em códons, que é uma sequencia de bases. Ex.:

ATG

GTC

ATT

GCU

GTC

Cada códon se liga especificamente a um aminoácido.

Bioenergética IV - Lipólise

As gorduras armazenadas no corpo sob a forma de triglicerídeos no interior das células adiposas ou das fibras musculares são degradadas para formar ácidos graxos e glicerol. Para que esses ácidos graxos sejam utilizados como combustível durante o metabolismo aeróbio, eles devem ser convertidos em acetil-CoA (beta-oxidação) e em seguida, entrar no ciclo de Krebs, que é uma série complexa de reações químicas que permitem a completa oxidação do acetil-CoA. Embora o glicerol possa ser convertido em um intermediário da glicólise no fígado, isso não ocorre em grande parte no músculo esquelético humano. Por essa razão, o glicerol não é uma fonte direta de combustível muscular durante o exercício.

A beta-oxidação é o catabolismo enzimático das gorduras pelas mitocôndrias.  É o processo de conversão de ácidos graxos em acetil-CoA. O processo começa depois de um ácido graxo ativado (acil-CoA graxo) ser transportado para o interir da mitocôndria. Esse acil-CoA graxo é clivado em dois fragmentos de carbono, formando o acetil-CoA. Esse acetil-CoA entra então no ciclo de Krebs e fornece uma fonte de energia para a produção de ATP na cadeia de transporte de elétrons.

 

A reserva de glicogênio é determinante no desempenho de uma prova de resistência de longa duração.

Uma baixa reserva de glicogênio prejudica a formação de piruvato que, consequentemente, diminui a oferta de oxalacetato prejudicando todo o sistema do ciclo de Krebs. A consequência é um acúmulo de acetil-CoA, que tende a reagir com outras moléculas de acetil-CoA formando corpos cetônicos (Cetoacidose).Comum em diabéticos.

Obesidade
 

O excessivo armazenamento de lipídios causa obesidade, uma das doenças mais comuns da sociedade ocidental. O termo obesidade foi reconhecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em 1981. Existem 2 tipos: a obesidade hipertrófica e a obesidade hiperplásica.

Obesidade hipertrófica: este tipo de obesidade caracteriza-se pelo aumento no tamanho das células adipócitas. A hipertrofia dos adipócitos é resultado da ativação lipólise (degradação de lipídios em ácidos graxos e glicerol) e da lipogênese (síntese de ácidos graxos e triglicérides). Esta hipertrofia varia de acordo com a alimentação, hormônios  e gasto energético do indivíduo em questão.

Obesidade hiperplásica: este tipo é caracterizado pelo aumento da quantidade de células adipócitas. A hiperplasia depende da adipogênese (diferenciação do tecido adiposo), que é a transformação dos pré-adipócitos (células precursoras de adipócitos) em adipócitos. Os adipócitos sempre estão em processo de renovação.

Bioenergética III - Glicólise aeróbia e produção aeróbia de ATP

Para cada molécula de glicose que entra na glicólise, duas moléculas de piruvato são formadas e, em presença de O², são convertidas em duas moléculas de acetil-CoA que permite a entrada no ciclo de Krebs. O piruvato (molécula de três carbonos) é clivado para formar acetil-CoA (molécula de dois carbonos) e o carbono remanescente  é eliminado sob a forma de CO². Em seguida, o acetil-CoA combina-se com o oxalacetato (molécula de quatro carbonos) para formar citrato (seis carbonos). O que se segue é uma série de reações para regenerar o oxalacetato e duas moléculas de CO², e a via recomeça. Isso significa que cada molécula de glicose resulta em duas voltas do ciclo de Krebs. Portanto, a glicólise pode produzir 2 ATP diretamente pela fosforilação ao nível do substrato, e 5 ATP adicionais por meio da energia contida nas duas moléculas de NADH.   

 

A principal função do ciclo de Krebs é remover hidrogênios e a energia associada a esses hidrogênios de vários substratos envolvidos no ciclo. Durante cada volta do ciclo de Krebs são formadas três moléculas de NADH* e uma de FADH*. Para cada par de elétrons que passa através da cadeia de transporte de elétrons do NADH ao oxigênio, há disponibilidade de energia suficiente para formar 2,5 moléculas de ATP. Para cada molécula de FADH formada, torna-se disponível energia suficiente para produzir 1,5 molécula de ATP.

* Duas moléculas transportadoras: nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD). Tanto a NAD quanto a FAD trasnportam hidrogênio e seus elétrons associados para serem utilizados para a geração posterior de ATP na mitocôndria por processos aeróbios.

Além da produção de NADH e FADH, o ciclo de Krebs acarreta a formação direta de um composto rico em energia, a guanosina trifosfato (GTP). O GTP é um composto de alta energia, que pode transferir o seu grupo fosfato terminal ao ADP para formar ATP. A formação direta GTP no ciclo de Krebs é denominada fosforilação ao nível do substrato e é responsável somente por uma pequena quantidade da conversão de energia total do ciclo de Krebs, uma vez que a maioria da energia produzida nesse ciclo (NADH e FADH) é levada à cadeia de transporte de elétrons para formar ATP.

A produção aeróbia de ATP (denominada fosforilação oxidativa) ocorre nas mitocôndrias. A via responsável por este processo é denominada cadeia de transporte de elétrons (também denominada cadeia respiratória ou cadeia do citocromo). A produção aeróbia de ATP é possível devido a um mecanismo que utiliza a energia potencial disponível em transportadores de hidrogênio reduzidos, como a NADH e a FADH, para refosforilar o ADP em ATP.

 

Em resumo, o ciclo de Krebs completa a oxidação dos carboidratos, gorduras ou proteínas, produz CO² e fornece elétrons para serem passados através da cadeia de transporte de elétrons a fim de fornecer energia para produção aeróbia de ATP. As enzimas que catalisam as reações do ciclo de Krebs estão localizadas no interior das mitocôndrias.

 

 

 

 

Bioenergética II - Glicólise anaeróbia e metabolismo do ácido láctico

Diferentemente da via metabólica da creatina-fosfato, que usa aminoácidos como fonte de energia, o que não permite que o esforço se mantenha por um período maior, a glicólise utiliza a glicose, que é proveniente da quebra de carboidratos em nosso organismo. Os carboidratos que entram no nosso organismo são quebrados, formando moléculas de glicose, que podem ser usadas imediatamente para a produção de energia, mas também podem ser armazenadas na forma de glicogênio, nos músculos e no fígado.

A partir da molécula de glicose, pode ocorrer a glicólise, que tem como resultado, após algumas reações enzimáticas, 2 moléculas de ATP, além de formar 2 moléculas de piruvato. A sequência dessas reações se dá como exemplificado na imagem que segue:

A partir da formação dessas 2 moléculas de piruvato é que a glicólise pode tomar dois rumos diferentes: a rota anaeróbia e a rota aeróbia. A diferenciação se dá pela disponibilidade ou não de MCT’s livres na membrana da mitocôndria. Enquanto houverem MCT’s livres, o piruvato entra na mitocôndria, auxiliado pela MCT (proteína carreadora), e lá se desenrola o ciclo de Krebs. No entanto, as moléculas de piruvato que não conseguem adentrar a mitocôndria, por causa da saturação das proteínas carreadoras, são convertidas em ácido látic o pela enzima Lactato Desidrogenase.

A capacidade de absorção de piruvato pelas mitocôndrias, é decorrente da quantidade e tamanho das mesmas, visto que quanto maiores e em maior número elas estiverem maior são os números de MCT’s em suas membranas, facilitando a entrada das moléculas de piruvato. Caso a quantidade de piruvato produzido pela glicólise seja muito maior que a capacidade de absorção das mitocôndrias, pode ocorrer a acidose lática.

A acidose lática acontece, pois o ácido lático dissocia em lactato e H+, na corrente sanguínea, diminuindo o seu pH e interferindo numa série de processos como a recaptação de cálcio que pode causar contraturas em músculos que deveriam relaxar, além de dificultar a ligação de Ach. Sendo assim, o acúmulo de ácido lático ocasiona/pode ocasionar dor de queimação.

Bioenergética I - Transferência de energia e compostos fosforados.

O conceito de energia é a capacidade de formar trabalho. Por sua vez, trabalho é a aplicação de uma força através de uma distância. Energia e trabalho são inseparáveis.

Formas de energia: luminnosa, mecânica, elétrica, nuclear, térmica e química.
A principal  fonte de energia é o Sol. Nós, dependemos diretamente da vida vegetal, e do sol para conseguirmos nossa energia.
Na presença de O2 o alimento é desintegrado em CO2 e H2O, com a liberação de energia química, por processo metabólico denominado respiração. A respiração metabólica fornece a energia que precisamos para a realização de processos biológicos, como o trabalho químico do crescimento e o trabalho mecânico da contração muscular.
A energia liberada durante a desintegração dos alimentos não é diretamente utilizada para realizar trabalho. Ela é empregada para fabricar outro composto químico denominado adenosina trifosfato ( ATP).

ATP -  Molécula chave para transformação e armazenamento de energia. É um componente de adenosina e grupos fosfatos.
O fornecimento de ATP às células musculares depende da ressíntese de ATP, a qual, por sua fez requer energia. Existem três sistemas através dos quais as células musculares passam a dispor dessa energia. Em um dos sistemas, o fosfogênio,  a energia necessária para a ressíntese do ATP provém da desintegração de apenas um composto, a fosfocreatina (PC). Nos outros dois sistemas (glicólise anaeróbica e sistema aeróbico), uma série de reações químicas complexas envolvendo a desintegração das substâncias alimentares constitui a principal fonte de energia para a formação de ATP.