Fontes de energia para a respiração celular: glicídios e ácidos graxos

   Todas as nossas células oxidam glícidos para a obtenção de energia; algumas como as células nervosas do encéfalo, obtêm praticamente toda energia de que necessitam pela oxidação aeróbia da glicose. É por isso que o nosso organismo precisa manter estável a taxa desse glicídio no sangue: sua diminuição pode causar desmaio até mesmo coma, por afetar diretamente o sistema nervoso. A glicose fica armazenada no figado na forma de glicogenose e é liberada no sangue em forma de glicemia(taxa de glicose no sangue), como ocorre nos intervalos entre as refeições.
  Apesar da importância da oxidação aeróbica dos glicídios em nossas células, a maio parte da energia utilizada por nosso organismo é proveniente de lipídios. A degradação de 1 g de triglicerídios ( um tipo de lipídio) com formação de gás carbônico gera 6 vezes mais ATP do que a oxidação de uma quantidade equivalente de glicogênio.
   Os triglicerídeos são armazenados no citoplasma das células adiposas (geralmente localizadas sob a pele), na forma de gordura. Quando necessário, suas moléculas são quebradas em seus constituintes básicos, glicerol e ácidos graxos, e estes últimos são lançados na corrente sanguínea.
As células do corpo humano, com exceção das do sistema nervoso e das hemácias, captam os ácidos graxos do sangue, utilizando-os na produção do ATP.
   No interior das células, os ácidos graxos são transportados para as mitocôndrias, onde produzem, moléculas de acetil-CoA. Da mesma forma que as moléculas de acetil-CoA produzidas a partir do acido pirúvico na oxidação de glicídios, moléculas de acetil-CoA produzidas pela oxidação de ácidos graxos entram no ciclo de Krebs e são totalmente degradadas a gás carbônico e água.

• Esquemas das Etapas do Metabolismo Aeróbico:

Fosforilação Oxidativa

   A conversão da matéria orgânica em moléculas de ATP é a respiração celular. Carboidratos dão mais energia por serem mais fáceis de serem quebrados. CO2 formado no processo de quebra das moléculas de glicose é expulso da célula,e o hidrogênio fica “sozinho” dentro da célula, porém ele tem que ser carregado, a molécula responsável por isso é a NAD, carregando, o hidrogênio e vira NADH, uma cadeia transportadora de elétrons transportadores.

O hidrogênio ira atuar na no processo de fosforilação. é um processo de síntese de ATP (adenosina trifosfato), que ocorre através da oxidação de proteínas, principalmente da glicose. Esse processo ocorre nas mitocôndrias. O início da fosforilação oxidativa é marcado pelo instante em que o NADH da etapa anterior (ciclo de krebs) doa 2 elétrons para o primeiro complexo. Em seguida:

1. os elétrons são transferidos para o próximo complexo e 2 íons H+ vão para o espaço intermediário da membrana. Esses elétrons migram através do complexo e se situam no lado matricial da membrana;
2. No terceiro complexo, outro par de íons H+ é capturado na matriz;
3. A partir daí forma-se um complexo denominado coenzima Q, que perpassa a membrana e deposita esses íons no espaço intermediário da membrana;
4. Os elétrons movem-se para o complexo final e retornam fim da matriz da membrana;
5. No final da cadeia, mais dois íons H+ são deslocados por meio da membrana para seu espaço intermediário;
6. Um átomo de oxigênio se liga a dois íons H+, formando uma molécula de água (H2O). Cada oxigênio recebe dois elétrons do NADH2+, capaz de captar outros íons H+;
7. Outra molécula intermediadora de energia proveniente do ciclo de Krebs, o FADH2+, se use à coenzima Q, e transfere seu dois íons H+ através da cadeia, que vão para o espaço intermediário da membrana;
8. Novamente o oxigênio faz ligação com o hidrogênio e forma a água.

• Rendimento energético na respiração celular:

   A energia liberada pelos elétrons com a alta energia, obtidos de uma molécula de glicose em sua passagem pela cadeia respiratória, pode formar até um máximo de 26 moléculas de ATP somando-se essas 26 moléculas aos dois ATP formados na glicose e aos dois formados no ciclo de Rebas (um GTP para cada acetil Coa), obtêm-se rendimento máximo da respiração celular, que é, segundo as pequisas mais recentes, de trinta moléculas de ATP por moléculas de glicose.

• Cadeia Transportadora de Elétrons:

  Na membrana interna da mitocôndria há um conjunto de proteínas dispostos em sequência que participam da condução dos elétrons NADH e FADH² até o gás oxigênio, cada conjunto sequencial de proteínas recebe o nome de Cadeia Transportadora de Elétrons ou Cadeia Respiratória.

  Os transferidores de elétrons que possuem ferros em sua composição.Cada tipo de citocromo é capaz de capturar elétrons de certo nível de energia e tranferí-los, com um nível de energia menor, para o citocromo imediatamente seguinte.

• Esquema Ilustrativo da Fosforilação Oxidativa:

Segunda Etapa da Respiração Celular:

 Ciclo De Krebs

Esse ciclo acontece na matriz da mitocôndria onde duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3) que são produzidas na glicólise, serão desidrogenadas e descarboxiladas. Enquanto a primeira é feita pelas desidrogenases, as descarboxilações são tiradas de moléculas de gás carbônico do ácido pirúvico e depois são catalisadas pelas descarboxilases. Desse processo, sai uma molécula de NAD.2H e uma de CO2. Essa cadeia que possui dois átomos de carbono, pertencente ao grupo acetila.

No ciclo, o grupo acetila junta-se à substância coenzima A (Co A) e formam o acetil-CoA. Ele, por sua vez, realiza uma ligação com um composto com quatro átomos de carbono, o ácido oxalacético, que já está na matriz da mitocôndria. A coenzima A não permanece no ciclo. Posteriormente, é formado um composto com seis átomos de carbono, o ácido cítrico. Esse ácido sofre a desidrogenação e a descarboxilação e resulta em substâncias intermediarias. No fim, o ácido oxalacético regenera-se e retorna à matriz.

• Esquema da transformação do ácido pirúvico:

• Esquema da Mitocôndria e seus componentes:

Glicólise

           A glicólise é uma sequencia de dez reações químicas catalisadas  por enzimas livres no citosol. Nela uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de acido pirúvico com saldo liquido de duas moléculas de ATP. O processo tem inicio com a ativação da molécula de glicose.
    O consumo inicial de dois ATP é um investimento energético que será recuperado durante a própria glicólise, pois a quebra da glicose em dois ácidos pirúvicos é suficiente para produzir quatro moléculas de ATP. O saldo energético líquido da glicose é de dois ATP por molécula de glicose.
   Além das moléculas de ácido Pirúvico, a glicólise libera quatro elétrons com alto nível de energia e quatro íons H+. Dois desses íons permanecem livres no citosol, enquanto os outros dois e os quatro elétrons energizados são capturados  por duas moléculas  da substancia NAD. 
    Moléculas dessa substancia na forma oxidada passam para o estado reduzido ao capturarem elétrons e íons H+.
   O NAD+ desempenha papel central  no metabolismo energético das células ; ele captura elétrons de alta energia provenientes da degradação de moléculas orgânicas e fornece-os aos sistemas da síntese de ATP.
   A glicólise é uma etapa anaeróbia  do processo de degradação da glicose, pois não necessita de gás oxigênio para ocorrer. Na falta desse gás, as moléculas de ácido pirúvico são transformadas em ácido láctico ou em etanol, dependendo do organismo. Esse processo e chamado de fermentação.

• Esquema das etapas da glicólise:

Respiração Celular

Etapas da Respiração Celular 

    

    Não existe individuo nesse planeta que não precise adquirir energia, para manter sua célula e seu metabolismo vivo. E da onde vem a fonte de energia para a vida? A resposta é simples, do alimento.

   Moléculas orgânicas são a fonte primária da energia para a vida, especialmente os carboidratos. E existem dois processos básicos e que quase todos os seres vivos são capazes de fazer para gerar essa tal energia. A maioria recorre a um processo complexo de degradação das moléculas de açúcar, que nada mais é que a respiração celular.

   A respiração é um fenômeno de fundamental importância para o trabalho celular e, portanto, para manutenção de vida num organismo. A fotossíntese depende da presença de luz solar para que possa ocorrer. Já a respiração celular, inclusive nas plantas, é processada tanto no claro como no escuro, ocorre em todos os momentos da vida de organismo e é realizada por todas as células vivas que o constituem. Se o mecanismo respiratório for paralisado num indivíduo, suas células deixam de dispor de energia necessária para o desempenho de suas funções vitais; inicia-se, então, um processo de desorganização da matéria viva, o que acarreta a morte do indivíduo.

   A respiração celular têm 3 etapas: A glicólise, o ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico e a cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa. Nas células eucarióticas, a glicose ocorre no citosol, enquanto o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativas ocorrem no interior das mitocôndrias.

ATP Energia para os seres vivos

Estrutura química

A energia liberada pelas células na degradação das moléculas orgânicas não utiliza-se diretamente para realização do trabalho celular. Antes de ser utilizada, a energia  é armazenada em moléculas de uma substancia chamada trifosfato de adenosina ou conhecida como ATP, desempenha um papel fundamental em vários tipos de células, e que consiste em captação e armazenagem de energia que é liberada em reações celulares exergônicas, que transfere para processos celulares endergônicos.
O ATP é um nucleotídeo que é constituído por uma base nitrogenada de adenina que unida ao glicídio ribose, une-se a uma cadeia de três grupos de fosfato. Essas ligações entre os grupos de fosfato do ATP, são ligações que possuem alta energia  que são representadas pelo  símbolo ~.
Durante o processo de oxidação das moléculas orgânicas dos alimentos, uma parte da energia que é liberada por elétrons é usada para a síntese das moléculas do ATP, sendo armazenada em ligações químicas nos grupos de fosfatos. O resto da energia que não se transfere para o ATP é liberada em forma de calor, enquanto a energia  armazenada no ATP é transferida para os demais processos metabólicos  que ocorrem nas células.
Uma célula é capaz estocar cerca de um bilhão de moléculas de ATP, que são utilizadas e repostas a cada dois ou três minutos, sem interrupção.
A síntese do ATP ocorre a partir de uma molécula muito semelhante, mas que tem apenas dois fosfatos: o difosfato de adenosina ou conhecido também como ADP. Esse processo acontece devido a adição de um grupo de fosfato inorgânico Pi ao ADP. Porém  a adição do fosfato necessita de uma quantidade grande de energia, cerca de 7,3 kcal/mol. Já a quebra do ATP em ADP e Pi fornece cerca de 7,3 kcal/mol de energia para outras atividades celulares.
   Essas transferências de fosfatos para outras moléculas , provoca alterações que possibilitam o trabalho celular. Por exemplo: se o fosfato for transferido a um dos reagentes, ele adquire energia necessária para unir-se com outras moléculas e formar produtos. A bomba de sódio e potássio é um exemplo dessa utilização, o grupo fosfato se combina com a proteína que  auxilia os  íons de sódio irem  para o meio extracelular, onde capturam  íons de  potássio, liberando energia em excesso que foi recebida com o fosfato, voltando a sua configuração original, levando novos íons para o meio intracelular. Aí o  fosfato desprende-se das proteínas transportadoras, podendo ser utilizado para formação de outras moléculas de ATP.
  Já nos movimentos celulares, a energia que é obtida do ATP, faz com que as moléculas de miosina fiquem instáveis, com  uma quantia alta de energia potencial. Nessa condição, elas puxam as fibras de actina, as quais estão em contato realizando o trabalho. Esse deslizamento das fibras  da proteína actina sobre as moléculas de miosina responsabiliza-se por vários movimentos celulares, um caso em específico seriam os músculos, já que esse deslizamento possibilita que as células se encurtem, promovendo a contração muscular.

•  Abaixo temos um esquema da fórmula estrutural do ATP:

•   Abaixo temos outro esquema que representa o papel do ATP como "moeda energética":

Apresentação

Olá, criamos esse blog à pedido da nossa professora de Biologia, com intuito de integrar a disciplina de biologia ao nosso curso técnico em informática, tornando assim o estudo mais interessante e dinâmico. Nosso assunto é Respiração Celular, e suas fases. Cada uma sendo explicada separadamente em um post próprio do blog. Mesmo após o término desse trabalho, o blog continuará ativo, como uma forma de facilitar a todos os alunos, como nós, que tenham dúvidas nesse conteúdo.

Para facilitar ainda mais o entendimento, colocamos esquemas ilustrativos, facilitando a compreensão e trazendo um bom resultado ao aprendizado.