Bioenergética II: respiração celular { turma 100}
Como a energia é armazenada na célula?
Nas ligações fosfato da molécula de ATP.
ATP = Adenosina tri-fosfato;
Armazena nas suas ligações fosfatos à energia liberada na
quebra da glicose;
Quando a célula precisa de energia para realizar alguma
reação química, as ligações entre os fosfatos são quebradas, a energia é
liberada e utilizada no metabolismo celular.
Essa molécula é formada pela união de uma adenina e uma
ribose aderida a três radicais fosfato.
Aceptores intermediários de H+
NAD e FAD;
São aceptores intermediários de hidrogênio, ligando-se a
prótons (H+) “produzidos” durante as etapas da respiração e
cedendo-os para o oxigênio, que é aceptor final de hidrogênios.
NAD
FAD
Processos de liberação de energia:
Aeróbios: ocorre com a participação do oxigênio. Ele
é o aceptor final de elétrons e hidrogênios;
Anaeróbios: Também chamado de FERMENTAÇÃO. Acontece
sem a utilização de oxigênio. Os aceptores finais dependem do tipo de
fermentação.
Respiração Aeróbica
Fases:
- Anaeróbia
(glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada
no citoplasma;
- Aeróbia
(ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e
presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias.
A respiração celular aeróbia degrada a glicose produzida na
fotossíntese, liberando energia para a ressíntese de moléculas de ATP.
O rompimento das ligações fosfato do ATP libera energia para diferentes atividades celulares.
O rompimento das ligações fosfato do ATP libera energia para diferentes atividades celulares.
A quebra da glicose libera energia que permite a ligação de
fosfatos inorgânicos ao ADP (difosfato de adenosina), formando o ATP
(trifosfato de adenosina) e permitindo o armazenamento dessa energia.
Quando a célula necessita realizar algum trabalho, um fosfato
inorgânico é retirado do ATP (que se torna ADP) e há liberação de energia para
a atividade celular.
O fosfato liberado pode ser usado para ressintetizar
novamente o ATP.
As mitocôndrias geralmente têm a forma de bastonete e duas
membranas lipoproteicas: a externa é lisa e a interna tem dobras chamadas de
cristas mitocondriais. O espaço interno é preenchido pela matriz mitocondrial,
onde existem enzimas, DNA, RNA e ribossomos. Por esse motivo são consideradas
organelas independentes, pois sintetizam suas próprias proteínas.
RESPIRAÇÃO CELULAR
1ª etapa: os carboidratos e lipídeos, principalmente a
glicose e os ácidos graxos, são as principais substâncias quebradas para a
respiração celular.
A glicose é quebrada no citosol em um processo chamado glicólise,
onde se formam duas moléculas de ácido pirúvico, liberando uma certa quantidade
de energia (4 moléculas de ATP), que produz 2 moléculas de NADH2 e consome
oxigênio.
C6H12O6 -à 2 C3H4O3
Glicose Ác. pirúvico
Glicólise
Quebra da glicose em:
2 moléculas de piruvato + NADH + ATP
Após a formação dos ácidos pirúvicos, eles entram na
mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e descarboxilases;
Logo, são liberadas
moléculas de CO2 pela célula e hidrogênios que são capturados pelo
NAD;
O acetil formado
combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a nova molécula (Acetil-CoA) começa o
ciclo de Krebs .
•
RESPIRAÇÃO CELULAR
2ª etapa: o ácido pirúvico entra na mitocôndria e é
convertido em acetil-coenzima A, que então é metabolizada pelo ciclo
do ácido cítrico (Ciclo de Krebs);
Nessa etapa, uma quantidade de energia é liberada, sendo uma
pequena parte utilizada para converter 3 NAD+ em 3 NADH .
No Ciclo de Krebs, a Acetil CoA sofre uma série de
modificações que acabam produzindo ácido oxaloacético, para assim recomeçar o
ciclo;
Essas reações liberam 2 moléculas de CO2 e
produzem 3 moléculas de NADH e 1 molécula de FADH2.
•
Ciclo de Krebs
São liberados vários hidrogênios, que são então capturados
pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH2 e FADH2;
Ocorre também liberação de energia resultando na formação de
ATP.
•
RESPIRAÇÃO CELULAR
3ª etapa: Depois, os elétrons de alta energia por complexos
enzimáticos, onde os elétrons cedem energia e produzem 36 mols de ATP por mol
de glicose consumida.
Esse processo é chamado fosforilapercorrem a cadeia
transportadora de elétrons ou cadeia respiratória, que é composta ção
oxidativa e ocorre na membrana interna da mitocôndria.
•
Cadeia Transportadora de Elétrons
Ocorre nas cristas mitocondriais;
Também chamado de Fosforilação Oxidativa.
É um sistema de transferência de elétrons provenientes do
NADH2 e FADH2 até a molécula de oxigênio.
oxigênio), ocorre liberação de energia que é convertidaOs
elétrons são passados de molécula para molécula presente nas cristas
mitocondriais chamados CITOCROMOS.
Os elétrons são passados de molécula para molécula presente
nas cristas mitocondriais chamados CITOCROMOS.
•
Quando o elétron “pula” de um citocromo para
outro até chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre liberação de energia que
é convertida em ATP.
Citocromos -São proteínas transferidoras de elétrons que
possuem Fe e Cu e estão localizadas nas cristas da mitocondria.
As reações químicas da respiração aeróbia:
- quebram a molécula de glicose e liberam pequenas
quantidades de energia para a célula utilizar;
- são reações de oxidação, que retiram átomos de hidrogênio
da molécula de glicose.
A FERMENTAÇÃO
E A RESPIRAÇÃO
São duas vias
catabólicas responsáveis pela transferência de energia de compostos
orgânicos (glicose) para moléculas de ATP.
Em ambos os processos estão implicadas:
Reações de descarboxilação (perda de dióxido de carbono)
Reações de fosforilação (transferência de fosfato, Pi)
Transferências de energia do tipo oxidação – redução.
A
FERMENTAÇÃO
Processo simples e primitivo de obtenção de energia a partir
de compostos orgânicos.
Seres
anaeróbios facultativos
Organismos
aeróbios que conservaram a capacidade de recorrer à fermentação para produzir
energia, nos curtos períodos em que o oxigénio não se encontra disponível.
Seres
anaeróbios obrigatórios
São seres que têm
na fermentação a sua única fonte de obtenção de energia.
A fermentação
ocorre na hialoplasma das células e compreende duas etapas:
Glicólise: conjunto de reações que degradam a
glicose até ácido pirúvico ou piruvato.
Redução do
piruvato: conjunto de
reações que conduzem à formação dos produtos da fermentação (etanol, ácido
láctico, ácido acético, etc.).
A
GLICÓLISE
As moléculas de glicose vão sofrer uma série de reações
durante um processo denominado glicólise que é comum à respiração e à
fermentação.
A glicólise ocorre no citoplasma das células.
Na glicólise, a glicose
é parcialmente oxidada, formando por cada molécula:
Duas moléculas de ácido pirúvico (ou piruvato), constituídas por 3 átomos
de carbono cada, que ainda contêm grande quantidade de energia nas suas
ligações.
Duas moléculas de NADH, a partir da redução do NAD+.
Quatro moléculas de ATP, embora sejam consumidas duas moléculas de
ATP na fase inicial, para ativar o processo.
A
REDUÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO
Os produtos finais da fermentação alcoólica e da fermentação láctica
diferem em função das reações que ocorrem a partir do ácido pirúvico.
Fermentação Alcóolica:
O ácido pirúvico
experimenta a descarboxilação, libertando dióxido de carbono.
O composto
formado é reduzido a etanol, um composto formado por 2 átomos de
carbono.
Intervém o NADH
formado na glicólise que é oxidado novamente a NAD+.
Fermentação
Láctica:
O ácido pirúvico
experimenta redução ao combinar-se com os átomos de hidrogénio
transportados pela molécula de NADH.
Forma-se ácido
láctico, composto com três átomos de carbono.
Podem
existir outros tipos de fermentação:
Fermentação
acética: o produto final
é o ácido acético (ex.: vinagre).
Fermentação
butírica: o produto final
é o ácido butírico (ex.: provoca a alteração da manteiga).
A
FERMENTAÇÃO E O EXERCÍCIO FÍSICO INTENSO
Em caso de
exercício físico intenso, as células musculares humanas, por não receberem
oxigénio em quantidade suficiente, podem realizar a fermentação alcoólica,
além da respiração aeróbia.
Desta forma,
conseguem sintetizar uma quantidade suplementar de moléculas de ATP.
A acumulação
de ácido láctico nos músculos é responsável pelas dores musculares
que surgem durante estes períodos de intenso exercício.
O ácido
láctico assim formado é rapidamente metabolizado no fígado, sob pena
de se tornar altamente tóxico para o nosso organismo.
APLICAÇÕES
PRÁTICAS DA FERMENTAÇÃO
Os mecanismos de
fermentação nos microrganismos, além de permitirem mobilizar energia contida em
moléculas orgânicas, como a glicose, conduzem também à síntese final de
substâncias que têm sido utilizadas para proveito humano.
Fabricação de Pão:
O CO2 libertado na fermentação alcoólica fica
aprisionado na massa conferindo ao pão cozido o seu aspecto alveolar.
O álcool produzido evapora-se durante o cozimento da massa.
Fabricação
de Bebidas Alcoólicas:
O CO2 é libertado e o álcool acumula-se.
No fabrico de vinho as leveduras encontram-se nas uvas e no fabrico da
cerveja as leveduras encontram-se nos grãos de cereais.
Fabricação
de Produtos Lácteos e Fermentados:
A fermentação láctea é responsável pelo azedar e coagular do leite.
O ácido láctico mudando o pH do meio provoca a coagulação das
proteínas do leite.
Fermentação
É o processo de degradação incompleta de substâncias
orgânicas com liberação de energia, realizada principalmente por fungos e
bactérias;
Existem diversos tipos de fermentação, que variam quanto ao
produto final;
No processo de fermentação, o aceptor final de hidrogênios é
o produto final.
Pode ser de dois tipos:
Fermentação Alcoólica;
Fermentação Láctica.
Fermentação Alcoólica
Finais: etanol, CO2 e
2 ATPs;
Realizada por leveduras que são utilizadas na produção,
pouco eficaz , no que diz respeito à liberação de energia, pois uma molécula de
glicose só rende 2 ATPs.
