segunda-feira, 28 de fevereiro de 2011

6 - Metabolismo energético das células

6.Metabolismo energético das células

 6.1 Fotossíntese
É o processo através do qual as plantas, seres autotróficos (seres que produzem seu próprio alimento) e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso (O2). A equação simplificada do processo é a formação de glicose: 6H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6( ... )
Este é um processo do anabolismo, em que a planta acumula energia a partir da luz para uso no seu metabolismo, formando adenosina tri-fosfato, o ATP, a moeda energética dos organismos vivos.
A fotossíntese inicia a maior parte das cadeias alimentares na Terra. Sem ela, os animais e muitos outros seres heterotróficos seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substâncias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes.

 6.2 Quimiossíntese
É a produção de matéria orgânica através da oxidação de substâncias minerais.
A quimiossintese divide-se em duas etapas:
1.    A formação do NADPH e de ATP, usando a energia fornecida por determinadas reações químicas de oxirredução que ocorrem no meio;
2.    A segunda fase é igual á fase quimica da fotossíntese: redução de dióxido de carbono, o que conduz à síntese de substâncias organicas.
A quimiossíntese é realizada principalmente por bactérias.
Conceito
O conceito de quimiossíntese é semelhante ao da fotossíntese, ou seja, significa "síntese de substâncias simples para formar substâncias complexas utilizando algum tipo de energia". Esta energia é a energia química no caso da quimiossíntese. As bactérias autótrofas quimiossintetizantes resolvem o problema de carência de energia sem recorrer à luz solar (não dependem do sol). São capazes de produzir substâncias orgânicas em locais sem nenhuma iluminação porque utilizam a energia liberada em reações químicas.
6.3 Respiração aeróbia
A aerobiose refere-se a um processo bioquímico que representa a forma mais eficaz de obter energia a partir de nutrientes como a glicose, na presença obrigatória de oxigênio. Os seres vivos que procedem à aerobiose são os seres aerobióticos. A maioria dos seres vivos encontram-se nestas condições. Os seres vivos que sobrevivem sem oxigénio são anaeróbicos.
Fase Anaeróbica ou Glicólise
Esta fase acontece ainda no citoplasma (hialoplasma) da célula, fora da mitocôndria. Por ação de enzimas, a molécula de glicose (composta de 6 carbonos, 12 hidrogênios e 6 oxigênios) é quebrada em duas moléculas menores de Ácido Pirúvico (cada uma com 3 carbonos). A partir delas, por ação também de enzimas ocorre a liberação de Gás Carbõnico (CO2), transformando-as em Ácido Acético (cada uma com 2 carbonos).
Nesta fase ocorre a formação de 2 moléculas de ATP (células responsáveis pelo armazenamento de energia).
Ciclo de Krebs
Esta fase acontece dentro da mitocôndria, em suas cristas. A molécula de Ácido Pirúvico entra para dentro da mitocôndria, e então começa uma espécie de reconstituição da molécula, para torná-la novamente com 6 carbonos. Essa molécula de Ácido Pirúvico é carregada por uma molécula chamada "Acetil CoA" (que possui 2 carbonos). A molécula de Acetil CoA faz com que o Ácido Pirúvico se una com uma molécula de Ácido Oxalacético (composta de 4 carbonos). Ao unirem-se, forma-se uma molécula composta de 6 carbonos, 12 hidrogênios e 6 oxigênios (mesma da glicose, porém com os hidrogênios em posição diferente), agora chamada de Ácido Cítrico. A molécula de Acetil CoA sai da reação para voltar a carregar mais moléculas de Ácido Acético para completar o ciclo.
Nesta fase não há formação de ATP
Cadeia Respiratória
Esta fase acontece na Matriz da Mitocôndria. É a única fase em que há utilização de oxigênio para a quebra de moléculas, caracterizando a respiração Aeróbia. A molécula de Ácido Cítrico é agora quebrada vagarosamente por moléculas de oxigênio, fazendo com que, ao invés de separar em moléculas bem menores, como o ocorrido na primeira fase, as moléculas são quebradas perdendo 1 oxigênio por vez. Assim, o ácido cítrico de 6 carbonos é quebrado por uma molécula de oxigênio em uma molécula de 5 carbonos, liberando gás carbônico, água e energia para a formação de ATP. Por sua vez, a molécula composta de 5 carbonos será quebrada em uma de 4, e assim sucessivamente.
É a partir desta quebra, que se forma o Ácido Oxalacético, utilizado para juntar-se com o Ácido Pirúvico na segunda fase.
Nesta fase, forma-se 36 ATP. Junto com as moléculas formadas na primeira fase, gera-se um rendimento de 38 ATP, porém como para realizar este processo todo, gasta-se 6 ATP de energia, gera um rendimento líquido de 32 ATP.
Reacções aerobióticas
As reacções aerobióticas são um tipo específico de um processo mais global, designado por respiração celular. Através destas reacções, a glicose é degradada em dióxido de carbono e água, libertando-se energia. É, assim, como que o processo inverso da fotossíntese, onde as plantas produzem glicose usando água, dióxido de carbono e energia solar.
6.4 Respiração anaeróbia
Na linguagem vulgar, respiração é o ato de inalar e exalar ar através da boca ou das cavidades nasais para se processarem as trocas gasosas ao nível dos pulmões; este processo encontra-se descrito em ventilação pulmonar.
Do ponto de vista da fisiologia, respiração é o processo pelo qual um organismo vivo troca oxigénio e dióxido de carbono com o seu meio ambiente.
Do ponto de vista da bioquímica, respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que possa ser usada nos processos vitais.
Respiração celular
O processo básico da respiração é a oxidação da glicose, que se pode expressar-se pela seguinte equação química:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia
Este artigo centra-se nos fenómenos da respiração, que se processa segundo duas sequências básicas:
1.     Glicólise e
2.     Oxidação do piruvato através de um de dois processos:
a) Respiração aeróbica
b) Respiração anaeróbica
Oxidação do piruvato
De acordo com o tipo de metabolismo, existem duas sequências possíveis para a oxidação do piruvato proveniente da glicólise
Respiração aeróbica
A respiração aeróbica requer oxigênio. Cada piruvato que entra na mitocôndria e é oxidado a um composto com 2 carbonos (acetato) que depois é combinado com a Coenzima-A, com a produção de NADH e libertação de CO2. De seguida, inicia-se o ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil é combinado com compostos com 4 carbonos formando o citrato (6C). Por cada ciclo que ocorre liberta-se 2CO2, NADH e FADH2. No ciclo de Krebs obtém-se 2 ATPs. Numa última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) os elétrons removidos da glicose são transportados ao longo de uma cadeia transportadora, criando um gradiente protónico que permite a fosforilação do ADP. O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio, forma água. Nesta fase da respiração aeróbica a célula ganha 34 moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 38 ATP durante a respiração celular em que intervém o oxigênio.
Respiração anaeróbica
A respiração anaeróbica envolve um receptor de eléctrons diferente do oxigênio e existem vários tipos de bactérias capazes de usar uma grande variedade de compostos como receptores de eléctrons na respiração: compostos nitrogenados, tais como nitratos e nitritos, compostos de enxofre, tais como sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e mesmo enxofre elementar, dióxido de carbono, compostos de ferro, de manganês, de cobalto e até de urânio.
No entanto, para todos estes , a respiração anaeróbica só ocorre em ambientes onde o oxigénio é escasso, como nos sedimentos marinhos e lacustres ou próximo de nascentes hidrotermais submarinas.
Uma das sequências alternativas à respiração aeróbica é a fermentação, um processo em que o piruvato é apenas parcialmente oxidado, não se segue o ciclo de Krebs e não há produção de ATP numa cadeia de transporte de eléctrons. No entanto, a fermentação é útil para a célula porque regenera o dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD), que é consumido durante a glicólise.
Os diferentes tipos da fermentação produzem vários compostos diferentes, como o etanol (o álcool das bebidas alcoólicas, produzido por vários tipos de leveduras e bactérias) ou o ácido láctico do iogurte.
Outras moléculas, como NO2, SO2 são os aceptores finais na cadeia de transporte de elétrons.
Respiração cutânea
Os animais de respiração cutânea precisam ter o tegumento (epiderme ou pele) constantemente humedecido, uma vez que o oxigénio e o dióxido de carbono só atravessam membranas quando dissolvidos. Portanto, esses organismos só podem viver em ambientes aquáticos e em ambientes terrestres muito húmidos. Entre as células que formam a sua epiderme, há algumas especializadas na produção de um muco. Esse muco espalha-se sobre o tegumento, mantendo-o húmido e possibilitando as trocas gasosas.
6.5 Fermentação
A fermentação é um processo anaeróbio de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como fungos e bactérias, chamados nestes casos de fermentos. Exemplo de fermentação é o processo de transformação dos açúcares das plantas em álcool, tal como ocorre no processo de fabricação da cerveja, cujos álcool etilico e CO2 (gás carbônico) são produzidos a partir do consumo de açúcares presentes no malte, que é obtido através da cevada germinada.
Este é mesmo processo usado no preparo da massa do pão (ou bolo), onde os fermentos das leveduras ou fungos consomem o açúcar obtido do amido da massa do pão, liberando CO2 (gás carbônico), que aumenta o volume da massa.
Outro exemplo de fermentação é a usada na conserva de alimentos (por exemplo, de chucrute).
De um modo geral o termo fermentação também é usado na biotecnologia para definir processos aeróbios(respiração celular).
Há dois tipos de fermentação:
Fermentação aeróbica(respiração celular): ocorre na presença de oxigênio do ar, como por exemplo em: Vinagre, Ácido cítrico
Fermentação Anaeróbica: ocorre na ausência de oxigênio, como por exemplo em: Iogurte, Cerveja, Vinho, Penicilina.
A fermentação é um processo de obtenção de energia utilizado por algumas bactérias e outros organismos. Ele ocorre com a quebra da glicose em piruvato, que depois é transformado em algum outro produto, como o alcool etílico e lactato, definindo fermentação alcoolica e láctica. Este tipo de obtençao de energia não necessita do oxigênio como aceptor final de elétrons, por isso é chamado de respiração anaeróbica. Porém, ele é 12 vezes menos eficiente em termos de energia, gerando apenas 2ATPs por molécula de glicose. Organismos superiores, como os humanos, são capazes de realizar fermentação láctea em condiçoes anaeróbias locais (falta de oxigênio nos músculos por exemplo)para manter o metabolismo por curtos períodos. Antigamente só usava-se bactérias para a fermentação bolos e pães. Hoje existem fermentos artificiais. O fermento incha a massa porque reage com o aumento de temperatura do forno, liberando CO2.

By: BLK // BO y Y ( GarOtO BaLaKa)      ' Jonatas Rafael '

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