Bioenergetica

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BIOENERGÉTICA
Na célula milhares de compostos estão a ser sintetizados e degradados em simultâneo. Metabolismo: é o conjunto de todas as reacções envolvidas na manutenção deste estado dinâmico. No geral as reacções metabólicas podem ser divididas em dois grupos: reacções catabólicas e reacções anabólicas. O nosso organismo utiliza uma via catabólica diferente para cada família de macromoléculas,porém todas elas convergem para uma única via.

O principal propósito das diferentes vias catabólicas é converter a energia química dos alimentos em moléculas de ATP e obter ainda percursores para síntese de determinados metabolitos.

1

A célula e a Mitocôndria A célula animal típica possui inúmeros componentes os quais servem para diferentes funções.

2

A

mitocôndria

é

oorganelo

dos

organismos

superiores onde ocorre a via catabólica comum.

3

Membrana interna Cristas

Matriz Membrana externa

As

enzimas

do

ciclo

do

ácido

cítrico

estão

essencialmente localizadas na matriz mitocondrial.

Os principais componentes da via catabólica comum
Existem duas partes comuns à via catabólica: 1ª ciclo do ácido cítrico, 2ªfosforilação oxidativa. É importante compreender a molécula de ATP.

As ligações P-O-P do anidrido fosfórico contém mais energia química (7,3 kcal/mol) do que as ligações C-O-P dum fosfoéster (3,4 kcal/mol).
Pi Pi Pi

ATP

ADP
7,3 kcal/mol

AMP
7,3 kcal/mol 4

A
3,4 kcal/mol

O ATP e o ADP cotem ligações fosfato de elevada energia.

O ATP é uma forma de armazenamento de energia por umcurto tempo de vida. A molécula de ATP permanece na célula durante, aproximadamente, 1 minuto. Estimativas sugerem que durante um exercício violento o corpo humano produz e degrada mais de 0,5 Kg de ATP por minuto (≃9.000.000 €/min).

Para além do ATP, outras moléculas podem também ser utilizadas como moléculas armazenadoras de energia, são elas as coenzimas NAD+ e FAD.

5

O C NH2Nicotinamida
O H H2C O
-

N+ H H H NH2

H

Ribose

OH

O

P O P O

O O CH2 H H OH O H H

N

N

-

O

ADP

N

N

H

NAD+

H3C

CH3 N H OH OH OH H O
-

NH2 N

O

N

N C C H H N N

C H

C H

C O H

P O P O O
-

H2 O C O H H OH H H

N

N

O

H

H

O

Flavina

Ribitol

ADP

Riboflavina

FAD

6

As coenzimas NAD+ e FAD sãomuitas vezes vistas como moléculas transportadoras de electrões.

Outra molécula importante nesta via catabólica comum é a coenzima A (Co A), a qual é uma molécula transportadora de um grupo acetilo.

A coenzima A também contém ADP, o qual está ligado ao ácido pantoténico (uma das formulas estruturais da vitamina B)

Ligação de elevada energia

CoA S

C O
7

CH3

CO2 COOC O CH3 HSCoA
Piruvato desidrogenase

S CoA C O CH3 NADH

NAD+

8

Bioenergética: conversão dos alimentos em energia

COOC O CH3
Piruvato

CO2 HS-CoA Piruvato desidrogenase NAD+ NADH

S CoA C O CH3
Acetil CoA

Reacções do ciclo do ácido cítrico
O ciclo do ácido cítrico também conhecido por ciclo de Krebbs ou dos ácidos tricarboxílicos é constituído por 8 passos: 1ª reacção: enzimacitrato sintase
COOC O CH2 COOHS-CoA H2O Citrato sintase

S CoA C O CH3 Acetil CoA

HO

+

C COOCH2 COOCitrato

COOCH2

Oxaloacetato

∆G’º=-32,2 kJ/mol

Esta é a única reacção do ciclo do ácido cítrico na qual há formação de uma ligação C-C.

S CoA C O H H H OAsP C O C

S CoA C O C H H H
carbanião

S CoA C C O H

2ª reacção: enzima aconitase

H2C HO C H C H

H2O COOCOO-aconitase

COOCH2 C H

H2O aconitase H2O

COO-

C COOCOO
-

H2O

H C COOHO CH COO-

COOCH2

Citrato

Cis-Aconitato

2R-3S-Isocitrato
∆G’º=13,3 kJ/mol

3ª reacção: enzima isocitrato desidrogenase

H HO CH COO-

CO2 NAD(P)+ C COO- Isocitrato HC COO- Isocitrato CH2 desidrogenase desidrogenase

COOCH2

NAD(P)H+H+

COOCH2 C O

COOCH2 C O COO-

COOOxalo succinato...
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