METABOLISMO DO NITROGÊNIO

CICLO DO NITROGÊNIO

As plantas requerem certo número de elementos além daqueles que obtém diretamente da atmosfera (carbono e oxigênio sob a forma de dióxido de carbono) e da água do solo (hidrogênio e oxigênio). Todos estes elementos, com exceção de um, provêm da desintegração das rochas e são captados pelas plantas a partir do solo. A exceção é o nitrogênio, que representa 78% da atmosfera terrestre. Embora as rochas da superfície terrestre constituam também a fonte primária de nitrogênio, este penetra no solo, indiretamente por meio da atmosfera, e, através do solo, penetra nas plantas que crescem sobre ele. Entretanto, a maioria dos seres vivos é capaz de utilizar o nitrogênio atmosférico para sintetizar proteínas e outras substâncias orgânicas. (Ao contrário do carbono e do oxigênio, o nitrogênio é muito pouco reativo do ponto de vista químico, e apenas certas bactérias e algas azuis possuem a capacidade altamente especializada de assimilar o nitrogênio da atmosfera e convertê-lo numa forma que pode ser usada pelas células. A deficiência de nitrogênio utilizável constitui muitas vezes, o principal fator limitante do crescimento vegetal.
O processo pelo qual o nitrogênio circula através das plantas e do solo pela ação de organismos vivos são conhecidos como ciclo do nitrogênio.

Amonificação.



Grande parte do nitrogênio encontrado no solo provém de materiais orgânicos mortos, nos quais existe sob a forma de compostos orgânicos complexos, tais como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos e nucleótides. Entretanto, estes compostos nitrogenados são, em geral, rapidamente decompostos em substâncias mais simples por organismos que vivem nos solos. As bactérias saprófitas e várias espécies de fungos são os principais responsáveis pela decomposição de materiais orgânicos mortos. Estes microrganismos utilizam as proteínas e os aminoácidos como fonte para suas próprias proteínas e liberam o excesso de nitrogênio sob a forma de amônio (NH4+ ).

Este processo é denominado amonificação. O nitrogênio pode ser fornecido sob a forma de gás amoníaco (NH3), mas este processo ocorre geralmente apenas durante a decomposição de grandes quantidades de materiais ricos em nitrogênio, como numa grande porção de adubo ou fertilizante. Em geral, a amônia produzida por amonificação é dissolvida na água do solo, onde se combina a prótons para formar o íon amônio.




Formação dos aminoácidos





Os aminoácidos formam-se a partir de íons, amônio e cetoácidos. Os cetoácidos são geralmente produtos da fragmentação dos açúcares. A figura abaixo mostra a reação global pela qual um cetoácido se combina ao amônio para formar um aminoácido. O principal aminoácido formado desta maneira é o ácido glutâmico. O ácido glutâmico é o principal transportador de nitrogênio na planta.

Além dos aminoácidos produzidos pela aminação de um cetoácido, outros são formados por transaminação.

A transaminação é a transferência do grupamento amino (-NH2) de um aminoácido para um cetoácido, formando outro aminoácido. A figura abaixo mostra a formação do acido glutâmico (aa) pela transferência do grupamento amino do de um L amino acido para o ácido alfa ceto glutarato.

As plantas, quer por aminação ou transaminação são capazes de sintetizar todos os aminoácidos necessários a partir do nitrogênio inorgânico. Os animais são capazes de sintetizar apenas cerca de 8 dos 20 aminoácidos necessários, devendo adquirir os outros por meio da alimentação. Por conseguinte, o mundo animal depende totalmente do reino vegetal para suas proteínas, bem como para seus carboidratos.

Reação global do metabolismo do N: transaminação, desaminação e ciclo da ureia.

Ação da glutamina sintetase e o consume de ATP na reação de assimilação do amônio.

 

Ação da glutamato desidrogenase GDH

Reação de transaminação

Reação de desaminação oxidativa mediada pela Flavina e formação do amônio. Na reação forma-se como sub produto a água oxigenada, que é instantaneamente degradada pela ação da catalase, que evita seu efeito toxico.

Disponível em:<http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/nitrogenio.htm>Acesso em 20 de junho de 2013

Atividades Aeróbicas X Atividades Anaeróbicas

   Nos esforços de alta intensidade (anaeróbico) as moléculas de ATP necessárias à manutenção do trabalho muscular são sintetizadas, inicialmente, por intermédio de outro composto fosfórico de alta energia denominado fosfato de creatina - PC. Por esse sistema energético, considerando que o PC apresenta energia livre de hidrólise mais alta que ATP, quando a ligação entre as moléculas de creatina e de fosfato é desfeita, seu fosfato é unido ao ADP, formando os ATPs necessários à contração muscular (McArdle, Katch e Katch, 1991).
Assim como no desdobramento do ATP em ADP e Pi, essas reações também são reversíveis, fazendo com que, na disponibilidade energética, creatina e fosfato se unam novamente. A quebra do PC em ATP é facilitada pela ação da enzima creatinoquinase.
Apesar de existir de 3 a 5 vezes mais do que ATP, o fosfato de creatina também é armazenado em pequenas quantidades. Portanto, o fornecimento de energia, por essa via metabólica também é muito reduzido e atende aos esforços físicos de elevada intensidade por não mais do que 8-10 segundos. Dessa maneira, por exemplo, o fosfato de creatina deverá ser o principal responsável pela produção de ATPs em exercícios físicos que envolvam corridas rápidas em distância curtas, saltos sucessivos e levantamento de grandes pesos (McArdle, Katch e Katch, 1985)
A menos que se diminua a intensidade, para que o esforço físico possa ser mantido por mais algum tempo, uma segunda via metabólica é acionada com o intuito de produzir os ATPs necessários à continuidade das contrações musculares, a glicólise (Astrand e Rodahl, 1970).
Nesse momento, torna-se importante a introdução dos conceitos relacionados aos metabolismos anaeróbicos ou não-oxidativos e aeróbicos ou oxidativos. A ativação de um desses dois tipos de metabolismos dependerá basicamente da velocidade exigida na produção da energia para o trabalho muscular.
Se os esforços físicos forem de elevada intensidade, ou seja, quando é necessária a produção de um número de moléculas de ATPs relativamente alto num espaço de tempo bastante curto, elevando a velocidade metabólica na produção de energia, deverá ser ativado o sistema anaeróbico, pois o fornecimento de oxigênio para as reações torna-se insuficiente (Fox e Mathews, 1991).
Contudo, se os esforços físicos forem de baixa a moderada intensidade, exigindo, por sua vez, menor velocidade metabólica na produção de ATPs, deverá ser ativado predominantemente o sistema aeróbico, tendo em vista que as reações metabólicas realizadas na presença do oxigênio são suficientes para produzir o ATP necessário. (McArdle, Katch e Katch, 1991).
Com isto em mente e admitindo que estão sendo analisados os esforços físicos de elevada intensidade, a via metabólica acionada mais especificamente é a glicólise anaeróbica.
A glicólise anaeróbica consiste na degradação do glicogênio ou da glicose para piruvato ou lactato mediante o envolvimento de uma série de passagens enzimáticas catalizadoras, o que resulta na produção das moléculas de ATP. O carboidrato é depositado nos músculos em forma de glicogênio e passa para o sangue em forma de glicose.
Portanto, ao se realizarem esforços de grande intensidade, deverá ocorrer acúmulo de lactato no grupo muscular ativo e, na seqüência, será difundido para a corrente sanguínea.
Quando a intensidade dos esforços físicos diminui, permite que o sistema de produção de energia venha a sintetizar os ATPs, necessários à contração muscular a partir do metabolismo aeróbico. Neste aspecto, quanto mais tempo durarem os esforços físicos, maior deverá ser a participação das reações oxidativas nas exigências energéticas, ao mesmo tempo em que a produção de energia por meio das vias anaeróbicas diminuirá gradativamente.
Ao contrário do metabolismo anaeróbico, em que apenas o carboidrato é utilizado como substrato energético, o metabolismo aeróbico pode usar, além do carboidrato, os lipídios e, em casos de duração extrema, as proteínas, como substratos para a produção de ATPs. Além do mais, o metabolismo aeróbico é o mais eficiente do ponto de vista de produção energética, pois além de sintetizar ATPs sem acúmulo de ácido lático, por essa via, forma-se muito mais ATPs comparativamente com a via anaeróbica (McArdle, Katch e Katch, 1991).
A produção de energia por via aeróbica resulta do produto final de um complexo processo de reações que ocorrem no interior da mitocôndria, com a participação de enzimas oxidativas, levando à quebra de carboidratos na forma de glicose, e de gorduras na forma de ácidos graxos livres, em moléculas de ATP, dióxido de carbono e água. Deve-se ressaltar que as proteínas, na forma de aminoácidos, somente entram em ação na produção de ATPs quando as exigências energéticas são extremamente elevadas e as fontes dos demais substratos já se encontram bastantes reduzidas.
Quanto à duração, com o passar do tempo sob esforço físico, os estoques do glicogênio muscular diminuem e concomitantemente as quantidades de ácidos graxos livres na corrente sanguínea se elevam. Assim, a participação dos substratos na produção de energia tende a se inverter, diminuindo a participação do metabolismo de carboidratos e acentuando a participação do metabolismo do metabolismo de gorduras (Powers et al, 1980).
Com relação à intensidade, em esforços físicos de baixa a moderada intensidade as necessidades energéticas são atendidas prioritariamente pelos ácidos graxos livres, no entanto, ao elevar o nível de intensidade, a glicose passa a ser a principal fonte de energia (Gollnick et al, 1985).
Um outro aspecto que pode interferir na utilização da gordura como fonte de energia é o maior acúmulo de ácido lático. Quando existe maior quantidade de lactato sangüíneo, o uso do ácido graxo livre como fonte de energia pode ser dificultado em razão de o ácido láctico interferir de forma acentuada na mobilização do próprio ácido graxo livre a partir do tecido adiposo.
Logo, durante o esforço físico a nível submáximo, o indivíduo mais ativo deverá demonstrar maiores possibilidades de utilização do ácido graxo livre como fonte de energia do que o sedentário, em razão de apresentar tendência à concentração de lactato em níveis mais baixos (Holloszy e Coyle, 1984).
Nos programas de atividades físicas voltados à promoção da saúde, deve-se privilegiar as atividades que utilizam a gordura como substrato energético na produção de ATPs, ou seja, esforços físicos de baixa a moderada intensidade durante um período de tempo prolongado (ciclismo, caminhadas, corridas, natação), considerando que as gorduras representam o maior depósito de energia no organismo humano (Cooper, 1982).
Apesar da atividade aeróbica ser muito importante na prevenção de doenças cardiovasculares, Pate etal (1995) ressaltam que a força muscular e a flexibilidade são fundamentais para uma boa saúde. As pessoas que têm mais flexibilidade e força, são capazes de realizar suas tarefas diárias com mais facilidade, além de terem menor risco de problemas músculos-esqueléticos.

Disponível em<http://www.eps.ufsc.br/disserta98/delpizzo/cap2.html>Acesso em 15 de junho de 2013.

GLICÓLISE

    A glicose é o principal substrato para as reações energéticas, sendo a glicólise o principal processo de utilização energética da glicose, presente em todos os seres vivos, desde a mais antiga e simples bactéria até o mais recente e complexo organismo multicelular. A glicólise, entretanto, é um processo essencialmente anaeróbico, com o metabolismo aeróbico produzindo quase vinte vezes mais energia para os processos metabólicos intracelulares. Desta forma, o ciclo de Krebs e a Cadeia respiratória correspondem à seqüência natural do metabolismo da glicose e dos demais compostos energéticos (ácidos graxos e aminoácidos).

A glicólise, também conhecida como via de Ebden-Meyerhof, é a primeira via metabólica da molécula de glicose e outras hexoses. Todos os seres vivos (a exceção dos vírus) realizam, invariavelmente, a glicólise seja em condições de aerobiose ou de anaerobiose, com as enzimas glicolíticas presentes no citoplasma.

Primariamente, a glicólise é um processo anaeróbio onde se observa a formação de um produto final estável (lactato) e em condições de aerobiose, o metabolismo da glicose prossegue com as demais vias produtoras de energia (ciclo de Krebs e cadeia respiratória) mas somente se a célula possuir mitocôndrias funcionais, uma vez que esses processos são todos intra mitocondriais.

   A glicólise ocorre em uma seqüência enzimática de 11 reações, divididas em duas fases: a primeira fase vai até a formação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato caracteriza-se como uma fase de gasto energético de 2 ATPs nas duas fosforilações que ocorrem nesta fase; a segunda fase caracteriza-se pela produção energética de 4 ATPs em reações oxidativas enzimáticas independentes de oxigênio, utilizando o NADH como transportador de hidrogênios da reação de desidrogenação que ocorre. O rendimento energético líquido final do metabolismo anaeróbio da glicose, portanto é de somente 2ATPs.

Em condições de aerobiose, porém, o piruvato não é reduzido e sim oxidado nas mitocôndrias pelo complexo enzimático piruvato-desidrogenase (também chamado piruvato-descarboxilase) havendo a formação de acetil-CoA e a liberação de uma molécula de CO2 por cada piruvato oxidado. É formado, também, um NADH na reação de desidrogenação, indo para a cadeia respiratória, uma vez que já está dentro das mitocôndrias.

É importante observar que, sendo oxidado o piruvato, o NADH (produzido na glicólise) que seria utilizado para sua redução, é poupado o que possibilita que os elétrons por ele transportado, possam penetrar na mitocôndrias e convertidos em ATP, em última análise, na cadeia respiratória.

A primeira fase da glicólise é uma fase de gasto energético onde os produtos formados são mais energéticos que a glicose. A segunda fase, resgata a energia investida e libera parte da energia contida na molécula de glicose. As reações irreversíveis impedem a reversão do processo e a liberação de glicose para o meio extra-celular. A neoglicogênese precisará "diblar" essas reações irreversíveis para gerar glicose. As enzimas desta via metabólica permitirão justamente nessa reversibilidade.

Fonte: www.ucs.br

Disponível em<http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/carboidratos/glicolise.php>Acesso em 15 de junho de 2013.

Valor Biológico: Comparando diferentes fontes de proteína

Mesmo que 1 grama de proteína corresponda em qualquer caso a 4 calorias, a quantidade de proteína que nosso corpo pode digerir e usar para o processo de construção de músculos não é sempre 100%.

Na verdade, a fonte de proteína natural melhor digerível é o ovo, o qual a porcentagem de utilização pelo nosso corpo é 94%. Devido ao fato do ovo ter a melhor taxa de absorção de qualquer fonte natural, ele ganhou a graduação "100" e todas as outras proteínas são graduadas de acordo como são digeridas quando comparadas à proteína do ovo.

Hoje em dia existem proteínas que são ainda melhor digeridas do que a proteína do ovo e possuem utilização pelo corpo maior do que 94%. Então estas proteínas têm graduação maiores do que a antiga graduação máxima de 100 do ovo.

Valor biológico é a escala de graduação usada para determinar que porcentagem de uma determinada fonte nutricional é usada pelo corpo. Esta escala é particularmente útil para comparar as proteínas completas, que são as mais interessantes para malhadores e esportistas.

O valor biológico mede a eficiência pela qual seu corpo usa uma fonte específica de proteína. Quanto maior for o valor biológico, mais aminoácidos e nitrogênio seu corpo irá reter.

Abaixo está uma lista de diferentes fontes de proteína e suas respectivas graduações:

Fontes de Proteína Natural
ALIMENTO	GRADUAÇÃO
Ovo (inteiro)	100
Leite de vaca	91
Clara de ovo (albumina)	88
Peixe	83
Bife magro	80
Frango	79
Arroz	59
Feijão	49

No caso de proteínas criadas em laboratório, abaixo está uma pequena lista de algumas destas fontes protéicas as quais podem ser encontradas nos suplementos da atualidade. Veja como elas se comparam com as fontes naturais listadas acima.

Fontes de Proteínas Criadas em Laboratório
SUPLEMENTO	GRADUAÇÃO
Whey Protein Isolado	110 -159
Whey Protein Concentrado	104
Caseína	77
Proteína da Soja	74

Disponível em<http://www.corpoperfeito.com.br/artigo/visualizacaoartigo.aspx?idartigo=48>Acesso em 09 de junho 2013.

Bioquímica

A proteína é uma das biomoléculas estudadas em Bioquímica

A Bioquímica estuda, basicamente, as reações químicas de processos biológicos que ocorrem nos organismos vivos. Para isso, a estrutura e a função das biomoléculas - aminoácidos, peptídeos, enzimas, proteínas, carboidratos, lipídeos, ácidos nucleicos, hormônios, vitaminas, dentre outros - são trabalhadas nessa disciplina. Também é destaque a importância biológica e propriedades físico-químicas da água, além dos sistemas-tampão e pH.

Quanto ao metabolismo, o enfoque é dado no que se diz respeito à produção e utilização de energia pelos seres vivos: glicólise, ciclo de Krebs, síntese e oxidação de ácidos graxos, metabolismo de compostos nitrogenados, cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa.

Mariana Araguaia
Graduada em Biologia

Metabolismo Energético

Metabolismo é o conjunto de transformações que os nutrientes e outras substâncias químicas sofrem no interior do corpo dos seres vivos.

                   A maioria dos seres vivos produz energia para suas necessidades energéticas por meio da respiração celular

Podemos definir metabolismo como sendo o conjunto das atividades metabólicas da célula relacionadas com a transformação de energia. A fotossíntese e a respiração são os processos mais importantes de transformação de energia dos seres vivos, mas a fermentação e a quimiossíntese também são processos celulares de transformação de energia importantes para alguns seres vivos.

Todos os seres vivos gastam energia para manterem suas diversas atividades celulares e a fonte de energia mais importante para os seres vivos é a luz solar. Luz solar, água e gás carbônico são os ingredientes necessários para os seres clorofilados realizarem a fotossíntese e produzirem moléculas orgânicas, como a glicose. Esses seres chamados de autótrofos (seres que produzem o próprio alimento) servem de alimento a diversos seres heterótrofos (seres que não são capazes de produzir o próprio alimento). Quando se alimentam dos seres autótrofos, os seres heterótrofos introduzem em seus corpos a matéria orgânica que será degradada dentro das células, liberando a energia necessária para a execução das funções vitais.

Essa cadeia formada entre os seres vivos pode ser facilmente observada na natureza. Os vegetais servem de alimento para os animais herbívoros, que servem de alimentos para animais carnívoros. Nessa sequência chamada de cadeia alimentar ocorre a transferência de matéria e de energia para os seres vivos, pois como diz a primeira lei física da termodinâmica: “nos processos físicos e químicos, a energia pode ser ganha ou perdida, transferindo-se de um sistema para outro, mas não pode ser criada nem destruída”.

Geralmente, as reações metabólicas são classificadas em dois tipos, as reações de síntese e as reações de degradação.

Nas reações de síntese, moléculas mais simples são unidas formando outras moléculas de maior complexidade, como ocorre com a união de aminoácidos para formarem as proteínas. Já nas reações de degradação ocorre o contrário, as moléculas mais complexas são quebradas transformando-se em moléculas mais simples, como ocorre na quebra do glicogênio em glicose.

Todas as reações de síntese, por meio das quais os organismos vivos constroem as complexas moléculas orgânicas que formam o seu corpo, são chamadas de anabolismo e as reações de degradação de moléculas constituem o catabolismo. Dessa forma, podemos concluir que é através de reações anabólicas que o ser vivo constrói seu corpo e é através de reações catabólicas que os seres vivos conseguem a matéria–prima e a energia necessárias à vida.

Por Paula Louredo
Graduada em Biologia
Disponível em <http://www.brasilescola.com/biologia/bioquimica.htm>Acesso em 09 de junho 2013.

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS

Ácidos graxos SÃO MOLÉCULAS FORNECEDORAS DE ENERGIA, armazenados na 

forma de triacilgliceróis. 

O evento inicial da utilização da gordura como fonte de energia é a hidrólise dos 

triacilgliceróis por lipases. Há liberação de glicerol e de ácidos graxos, o glicerol pode entrar na via glicolítica, os ácidos graxos sofrem oxidação. 

DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DE ÁCIDOS GRAXOS: β - OXIDAÇÃO

Conceito:

o Via catabólica de degradação de ácidos graxo Via catabólica de degradação de ácidos graxos para produção de energia 

o Ocorre na matriz mitocondrial, após a ativação e a entrada dos ácidos graxos na 

mitocôndria 

o Pode ser dividida em 3 fases: 

A ativação do ácido graxo 

A β-oxidação propriamente dita 

A respiração celular 

a) Ativação Dos Ácidos Graxos

o A ativação dos ácidos graxos consiste na entrada destes na mitocôndria, na forma de 

acil-CoA 

o O que é? Na presença de ATP, é incorporada uma coenzima-A ao ácido graxo e o 

mesmo é convertido em acil-CoA 

o O processo depende: 

1. Da ligação do ácido graxo com a Coenzima A, formando o Acil-CoA no citosol. A reação é 

catalisada pela enzima Acil-CoA Sintetase, localizada na membrana mitocondrial externa: 

CH3-(CH2)n-COOH + ATP + CoA-SH  CH3-(CH2)n-CO-S-CoA (AcilCoA) + AMP + PPi

2. Do transporte do radical acila através da MMI, do citosol para a matriz, mediado pelo 

carreador específico Carnitina (porque AcilCoA não consegue atravessar a MMI sozinho). A 

transferência do radical acila da CoA para a carnitina é catalisada pela enzima CarnitinaAcil-Transferase I (localizada na face citoplasmática da MMI): 

Acil-S-CoA + Carnitina  Acil-Carnitina + CoA-SH 

3. Do lado da matriz mitocondrial ocorre a reação inversa, a carnitina doa novamente o radical 

acila para a CoA, regenerando o Acil-CoA no interior da mitocôndria. A reação é catalisada 

pela Carnitina-Acil-Transferase II, localizada na face interna da MMI. O resultado líquido é 

a presença do AG ativado dentro da mitocôndria, pronto para ser desdobrado.

b) Oxidação do Ácido Graxo:

o Consiste na quebra por oxidação do ácido graxo sempre em seu carbono β, o 

ácido graxo vai perdendo seus carbonos, de 2 em 2, até desaparecer. 

o O processo é repetitivo e libera a cada quebra: 

1 NADH + H+

1 FADH2

1 Acetil-CoA 

o São 4 as enzimas envolvidas em cada etapa de oxidação da via. 

c) Respiração Celular:

o A síntese de ATP acoplada à β - Oxidação vem: 

Do transporte de elétrons do NADH e do FADH2 formados no 

processo pela cadeia respiratória; 

Da oxidação dos radicais acetil dos Acetil-CoAs no ciclo de Krebs. Regulação da β - Oxidação:

• A regulação da via é feita pela enzima reguladora Carnitina-Acil-Transferase I, que regula a 

velocidade de entrada do ácido graxo na mitocôndria, desta forma, a velocidade de sua 

degradação. 

• Esta enzima é inibida por MALONIL-CoA, um intermediário cuja concentração aumenta na 

célula quando esta tem carboidrato disponível, e que funciona como precursor na biossíntese 

de ácido graxo. 

Oxidação de Ácidos Graxos Insaturados: 

o Se o ácido graxo a ser oxidado for insaturado, o processo tem dois passos 

enzimáticos adicionais: 

o A conversão do isômero "cis" em "trans"; 

o A saturação da dupla ligação pela adição de água. 

o Uma vez o ácido graxo saturado, ele pode seguir com o processo normal de 

oxidação. 

Oxidação de Ácidos Graxos com Número Ímpar de Carbonos:

A oxidação de um ácido graxo com número de carbonos ímpar leva à formação de um resíduo de 

PROPIONOL-CoA, que através de uma seqüência de reações enzimáticas e com gasto de energia (1 

ATP é hidrolizado para cada propionil-CoA convertido), é convertido em SUCCINIL-CoA, que 

entra no ciclo de Krebs para ser oxidado. 

                    

            Disponível em<http://cesnors02.cafw.ufsm.br/professores/adrisalamoni/todos-materiais-ate-02-2011/oxidacao%20dos%20acidos%20graxos_.pdf>Acesso em 05 de maio de 2013.

METABOLISMO ENERGÉTICO: OXIDAÇÕES BIOLÓGICAS

Introdução 

O ATP é a principal fonte de energia em todas as células. O organismo pode produzir ATP através da oxidação de carboidratos, ácidos graxos livres (FFAs), aminoácidos (AAs) e corpos cetônicos. As oxidações biológicas correspondem a um conjunto de reações bioquímicas, em nível celular, que fornecem às células a energia necessária à realização do trabalho celular. 

O metabolismo energético pode ser dividido em três estágios principais: hidrólise das macromoléculas (proteínas, polissacarídeos, lipídios) até as unidades constituintes (aminoácidos, monossacarídeos, ácidos graxos e glicerol); conversão das unidades constituintes em compostos oxidáveis (principalmente Acetil-CoA); oxidação do Acetil-CoA formando CO2 e H2O e captura da energia quando a síntese de ATP é acoplada à Cadeia de Transporte de Elétrons. 

A regulação metabólica é feita pela modulação de enzimas regulatórias de processos metabólicos chaves, de tal modo que se possa ativar ou inibir reações bioquímicas específicas para cada situação resultando em respostas biológicas adequadas. Existem dois tipos principais de regulação enzimática uma intracelular, comandada pela presença de moduladores alostéricos enzimáticos positivos ou negativos, e uma sistêmica deflagrada pelos hormônios. 

Os hormônios são importantes moduladores da atividade enzimática, pois sua ação na célula pode resultar na ativação de proteínas quinases ou fosfatases, as quais atuam sobre as enzimas, de tal modo que promovem a regulação covalente das mesmas por meio da fosforilação ou desfosforilação de um ou mais resíduos de tirosina, treonina ou serina. 

Os principais hormônios que influenciam diretamente o metabolismo energético incluem a insulina, o glucagon, as catecolaminas, o cortisol, o hormônio do crescimento, somatostatina, além de várias outras substâncias hormonais ou não-hormonais que podem agir tanto no nível periférico quanto central. Os objetivos desta revisão consistem em apresentar uma visão geral sobre o metabolismo energético. 

Visão Geral do Metabolismo Energético: Síntese De ATP 

A ATP é gerado pela oxidação de carboidratos, ácidos graxos livres (FFAs) e aminoácidos (AAs). O carboidrato primário (substrato) utilizado pelas células é a glicose, um monossacarídeo de seis carbonos (hexose). Quatro fases principais estão envolvidas na oxidação da glicose: transporte e retenção da glicose no ambiente intracelular; glicólise; ciclo do ácido tricarboxílico (Ciclo de Krebs); fosforilação oxidativa. 

Na primeira fase, a glicose é transportada através da membrana por facilitadores do transporte de glicose bidirecional uma vez que é uma molécula hidrofílica. As duas famílias de transportadores de glicose são os co-transportadores de sódio-glicose (SGLTs) e os transportadores GLUT de difusão facilitada. Os SGLTs estão localizados na membrana apical dos epitélios intestinal e tubular proximal renal e são responsáveis pelo transporte transepitelial de glicose. 
Os GLUTs possuem 4 isoformas que promovem o transporte transmembrana da glicose. O GLUT 1 e GLUT3 são amplamente expressos por vários tipos celulares e estão acoplados a uma hexoquinase de alta afinidade que fosforilam a glicose em glicose-6-fosfato (G-6- P) promovendo a retenção no ambiente intracelular. O GLUT2 é uma isoforma expressa nas células hepáticas, beta-pancreáticas e na membrana basolateral das células do epitélio intestinal e do túbulo renal e está acoplado a uma hexoquinase de baixa afinidade (glicoquinase) que desempenha um papel fundamental na regulação dos níveis de glicose plasmática. O GLUT4, ao contrário das demais isoformas, possui expressão dependente de insulina ocorrendo primariamente no músculo esquelético e no tecido adiposo. Este receptor é encontrado na membrana de vesículas citoplasmáticas e, em resposta à sinalização da insulina, é translocado para a membrana plasmática. 

A glicólise envolve reações catabólicas citoplasmáticas que fornecem 2 ATPs/mol enquanto consome o co-fator NAD+ por meio da redução em NADH. Na primeira fase da glicólise ocorre a fosforilação da glicose seguida da formação de 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato. Na segunda fase o gliceraldeído-3-fosfato é convertido em piruvato, o produto primário da glicólise. 

Na presença de oxigênio, o piruvato é transportado para a matriz mitocondrial onde é convertido em Acetil coenzima A (Acetil CoA) pelo complexo piruvato desidrogenase e então metabolizado no ciclo do ácido tricarboxílico (Ciclo de Krebs ou ácido Cítrico) a partir da citrato sintase. A função do Ciclo de Krebs é oxidar o Acetil-CoA em CO2 e H2O, fornecer elétrons para a fosforilação oxidativa (cadeia respiratória) e intermediários de precursores importantes. 

Nessa etapa ocorre a formação total de 12 ATPs. A fosforilação oxidativa é o estágio no qual as moléculas intermediárias de energia como NADH e FADH2 participam da síntese de várias moléculas de ATP, por meio dos componentes da cadeia de transporte de elétrons que correspondem a complexos protéicos (centro redox: NADH-Q redutase, citocromo redutase, ubiquinina, coenzima Q , citocromo C, citocromo oxidase, ATP sintetase) localizados no espaço intermembrana da crista mitocondrial. Em resumo, o processo total de oxidação da glicose gera em torno de 36 a 38 ATPs. 

Os FFAs são convertidos, no citoplasma, em Acil-CoA (enzima Acil-CoA sintetase) e, posteriomente, transportados para matriz mitocondrial por meio da Carnitina Palmitoiltransferase (CPT-I e CPT-II) e Carnitina-Acilcarnitina Translocase. A Acil-CoA é metabolizada na mitocôndria por um ciclo de três reações sucessivas de remoção de pares de carbono denominado de beta-oxidação quando é gerado uma molécula de Acetil CoA que pode ser oxidada pelo ciclo do ácido tricarboxílico e pela fosforilação oxidativa. 

É importante ressaltar que aporte elevado de ácidos graxos livres (FFAs) ao fígado pode levar à formação do Acetoacetil-CoA, por meio de uma tiolase citoplasmática, e à ativação de sistemas enzimáticos que induzem a formação corpos cetônicos (acetoacetato, ?-hidroxibutirato, acetona) que poderão ser utilizados com fonte de energia por outras células ou eliminados pela respiração e excreção urinária. Os AAs também podem ser fonte de energia a partir da reação de transaminação (transferência do grupo amino para outra molécula) que converge para os diversos níveis do Ciclo do Ácido Tricarboxilíco (oxalacetato, a-cetoglutarato, piruvato, fumarato, succinil-CoA, acetil-CoA ou acetoacetil-CoA). A partir dos AAs que são degradados à Acetil-CoA e Acetoacetil-CoA (Tirosina, Leucina, Lisina, Isoleucina, Fenilalanina, Triptofano) também é possível a formação de corpos cetônicos. É importante ressaltar que a metabolização de AAs para obtenção de energia gera amônia (NH4+), uma substância altamente tóxica, e, portanto deve estar associada ao ciclo da uréia no fígado. 

Considerações Finais 

A regulação do metabolismo energético é fundamental para que um organismo possa responder de modo rápido e eficiente a variações das condições ambientais, alimentares ou ainda a condições adversas como traumas e patologias. 

Disponível em:<http://www.portaleducacao.com.br/Artigo/Imprimir/33615>Acesso em 05 de junho de 2013

Autor: Flávia Márcia Oliveira

Alimentação Saudável – Carboidratos, Proteínas e Lipídios

   Entre os praticantes de atividade física ou esportistas de qualquer modalidade, é cada vez mais comum experimentar os mais variados tipos de dietas da moda, suplementos sem prescrição adequada e fórmulas ditas mágicas na intenção de ganho de massa muscular, emagrecimento ou para melhorar a performance. Entretanto, essas atitudes não respondem às expectativas: pioram o desempenho no treino, geram desequilíbrios nutricionais, deficiência em algumas vitaminas e minerais do corpo como a anemia e enfraquecem o corpo.

Nessa hora os Nutricionistas, junto aos demais profissionais de saúde, otimizam resultados, ao aliar ao treinamento certo uma alimentação saudável e, quando necessário, acrescentando suplementos na dose e horário certos para cada um.

A alimentação saudável para o esportista inclui uma variedade de nutrientes em quantidades e horários adaptados ao tipo de treinamento individual. Isso significa que dietas que limitam o consumo de um tipo de nutriente não contribuem para um bom rendimento e desempenho. Devemos entender como equilíbrio necessário para uma alimentação saudável a presença de alimentos de todos os grupos de nutrientes: CARBOIDRATOS, PROTEÍNAS, LIPÍDIOS, VITAMINAS E MINERAIS, podendo incluir dois grupos igualmente importantes: FIBRAS ALIMENTARES E ÁGUA.

Os CARBOIDRATOS, presentes em alimentos como as frutas, arroz, massas, batata, mandioca e pães, devem estar em maior freqüência na alimentação, afinal, são eles que fornecem energia e participam ativamente na recuperação dos músculos após o treino. Uma sugestão é optar pelos cereais integrais.

As PROTEÍNAS são provenientes de carnes, aves, peixes, ovos, leite e derivados e também de fontes vegetais como amaranto, feijões, soja e quinua. Importante na construção e reparação dos músculos, entretanto, a necessidade diária desse nutriente é menor que a de carboidratos.

Os LIPÍDIOS são popularmente classificados em ‘gordura boa’ (gorduras monoinsaturadas e ácidos graxos essenciais como ômega 3 e 6) e ‘gordura ruim’ (gordura saturada, gordura hidrogenada e gordura trans) sendo algumas fontes de ‘gordura boa’: o azeite, abacate, peixes, sementes e oleaginosas como castanhas  e fontes de ‘gordura ruim’: a manteiga/margarina, frituras, carnes gordas e doces cremosos como sorvete. Os lipídios são essenciais no organismo e metabolismo, na formação de hormônios, além de colaborar com o fornecimento de energia para o exercício e recuperação. Uma sugestão é evitar o consumo das fontes de ‘gordura ruim’ no dia a dia.

As pessoas que praticam atividade física ficam tão preocupadas com a ingestão de proteínas, carboidratos e lipídios que se esquecem de outros componentes essenciais para um bom desempenho, são eles: VITAMINAS, MINERAIS, FIBRAS e ÁGUA.

Publição de: Cinthia Leitão Costa

Disponível em:<http://www.esportex.com.br/portal/saude/alimentacao-saudavel/>Acesso em: 05 de junho de 2013.

                                                          Enzimas

   A vida depende da realização de inúmeras reações químicas que ocorrem no interior das células e também fora delas (em cavidades de órgãos, por exemplo). Por outro lado, todas essas reações dependem, para a sua realização , da existência de uma determinada enzima. As enzimas são substâncias do grupo das proteínas e atuam como catalisadores de reações químicas.

Catalisador é uma substância que acelera a velocidade de ocorrência de uma certa reação química.

Muitas enzimas possuem, além da porção proteica propriamente dita, constituída por uma seqüência de aminoácidos, uma porção não-proteica.

A parte proteica é a apoenzima e a não proteica é o co-fator. Quando o co-fator é uma molécula orgânica, é chamado de coenzima. O mecanismo de atuação da enzima se inicia quando ela se liga ao reagente, mais propriamente conhecido como substrato. É formado um complexo enzima-substrato, instável, que logo se desfaz, liberando os produtos da reação a enzima, que permanece intacta embora tenha participado da reação. Mas para que ocorra uma reação química entre duas substâncias orgânicas que estão na mesma solução é preciso fornecer uma certa quantidade de energia, geralmente, na forma de calor, que favoreça o encontro e a colisão entre elas. A energia também é necessária para romper ligações químicas existentes entre os átomos de cada substância, favorecendo, assim a ocorrência de outras ligações químicas e a síntese de uma nova substância a partir das duas iniciais.

Essa energia de partida, que dá um “empurrão” para que uma reação química aconteça, é chamada de energia de ativação e possui um determinado valor.

A enzima provoca uma diminuição da energia de ativação necessária para que uma reação química aconteça e isso facilita a ocorrência da reação.

O mecanismo “chave-fechadura”

Na catálise de uma reação química, as enzimas interagem com os substratos, formando com eles, temporariamente, o chamado complexo enzima-substrato. Na formação das estruturas secundária e terciária de uma enzima (não esqueça que as enzimas são proteínas), acabam surgindo certos locais na molécula que servirão de encaixe para o alojamento de um ou mais substratos, do mesmo modo que uma chave se aloja na fechadura.

Esses locais de encaixe são chamados de sítio ativos e ficam na superfície da enzima. Ao se encaixarem nos sítios ativos, os substratos ficam próximos um do outro e podem reagir mais facilmente.

Assim que ocorre a reação química com os substratos, desfaz-se o complexo enzima-substrato. Liberam-se os produtos e a enzima volta a atrair novos substratos para a formação de outros complexos.

Lembre-se!! Uma enzima não é consumida durante a reação química que ela catalisa.

Fatores que afetam a atividade das enzimas

Temperatura

A temperatura é um fator importante na atividade das enzimas. Dentro de certos limites, a velocidade de uma reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura. Entretanto, a partir de uma determinada temperatura, a velocidade da reação diminui bruscamente.

O aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas se chocarem para reagir. Porém, se for ultrapassada certa temperatura, a agitação das moléculas se torna tão intensa que as ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela se desnatura.

                                                   

Grau de acidez (pH)

Outro fator que afeta a forma das proteínas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencial hidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio(H⁺) em um determinado meio. O valor 7 apresenta um meio neutro, nem ácido nem básico. Valores próximos de 0 são os mais ácidos e os próximos de 14 são os mais básicos (alcalinos).

Disponível em:<http://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica11.php>Acesso em 05 de junho de 2013