Metabolismo Energético Celular

METABOLISMO ENERGÉTICO CELULAR

O metabolismo energético celular estuda a obtenção, transformação e utilização da energia necessária à vida.

Os principais processos de PRODUÇÃO de matéria orgânica a partir de substâncias inorgânicas simples são a fotossíntese e a quimiossíntese. Os seres vivos que realizam esses tipos de processos são os seres autótrofos, que "produzem o seu próprio alimento" através de reações químicas que transformarão matéria inorgânica em matéria orgânica, com armazenamento de energia.

Os principais processos de LIBERAÇÃO da energia contida nos alimentos orgânicos são a respiração aeróbia, respiração anaeróbia e a fermentação. Os seres vivos que realizam esses tipos de processos são os seres heterótrofos, "que não produzem o seu próprio alimento" e por isso necessitam se alimentar de outras fontes orgânicas, liberando energia através de reações químicas. 

FOTOSSÍNTESE

Processo de formação de matéria orgânica (carboidratos) a partir de água e gás carbônico, com a participação da luz, havendo necessidade de pigmentos fotossintetizantes (captam a luz – ex: clorofila). Encontramos as clorofilas a, b, c e d, que utilizam diferentes comprimentos de onda dentro de um espectro luminoso, principalmente do azul e do vermelho (a luz branca pode ser decomposta nas sete cores do espectro visível, como no arco-íris: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta). A fotossíntese acontece nos cloroplastos que estão presentes nos seres autótrofos, como nas algas e nas folhas das plantas.

Etapas:

Fotólise: realiza-se com a presença de luz e de clorofila, onde a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio. O oxigênio será liberado para o ambiente e o hidrogênio será transportado para formar matéria orgânica. 

2H₂O     àluz e clorofilaà 2H₂ + O₂

Fosforilação: é a adição de fosfato na ADP (adenosina difosfato) na presença de luz, formando ATP (adenosina trifosfato), com a participação da clorofila. 

ADP + Pi (fosfato inorgânico)     ßà ATP

Parte da energia liberada na oxidação é armazenada nas moléculas de ATP que atuam como “moedas energéticas” que serão gastas em processos celulares. O ATP é formado por adenosina ligada a 3 radicais fosfato, correspondendo a um nucleotídeo. Quando a última ligação de fosfato é quebrada, libera energia e volta a ser ADP.

Formação da matéria orgânica: Ciclo de Calvin-Benson – Participam desta etapa o CO₂ da atmosfera e as moléculas de hidrogênio ligadas a seus transportadores, provenientes da fotólise da água, formando moléculas de carboidratos (CH₂O)_n e água. A molécula CH₂O sofre polimerização (processo onde moléculas iguais se reúnem) imediata, dando origem a açúcares simples como a glicose (C₆H₁₂O­­₆).

Visão geral:

1ª etapa (tilacóides):   12 H₂O             àluz e clorofilaà   12 H₂ + 6O₂

2ª etapa (tilacóides):   12 H₂ + 6CO₂                   à               C₆H₁₂O­­₆ + 6 H₂O

Soma (estroma):         12 H₂O + 6CO₂  à luz e clorofila à C₆H₁₂O­­₆ + 6 H₂O + 6O₂

Na soma, como 12 moléculas de H₂ aparecem como produto na primeira etapa e como reagentes na segunda etapa, pode-se eliminá-las por simplificação. Depois é só copiar os reagentes e os produtos que sobraram nas duas equações.

Musiquinha (retirada do vídeo do youtube):

Tchura tchuru, tchura tchuru, ouáá, ouááá (2x)

Na madrugada não rola nada, precisa luz pra começar

Nos tilácoides a fase clara gera ATP, NADP2H;

A luz que chega quebra a água e o O2 vai liberar.

Libera eletróns e energia, pra fase escura utilizar.

Mas essa fase clara é só preparação, por que é no estroma que ocorre a redução

Do CO2 do ar em glicose fixa, pra isso acontecer então agora vou cantar.

(2x) Entra CO2 usar ATP, NADP pra glicose fazer

QUIMIOSSÍNTESE

É realizada apenas por algumas bactérias e arqueas. Nesse processo, não utiliza-se luz, obtendo energia para a síntese de carboidrato a partir de CO₂ e H₂O da oxidação de substâncias inorgânicas.

Classificamos os grupos de bactérias quimiossintetizantes quanto à substância que ela utiliza:

SULFOBACTÉRIAS: oxidam compostos do enxofre (gás sulfídrico H₂S)

FERROBACTÉRIAS: oxidam compostos de ferro (carbonato de ferro FeCO₃)

NITROBACTÉRIAS: oxidam compostos de nitrogênio (amônia NH₃)

Obtida a energia necessária, pela oxidação, as bactérias passam à 2ª fase: a fase de síntese, onde utilizam a energia para produzir matéria orgânica a partir da água e do gás carbônico:

Substância inorgânica + O₂ à substância inorgânica oxidada + energia

A fórmula CH₂O representa o carboidrato que sofrerá polimerização dando origem a açúcares simples como a glicose:

CO₂ + H₂O + energia à CH₂O + O₂

Muitas bactérias quimiossintetizantes são encontradas no solo, em ambientes desfavoráveis à maior parte dos seres vivos, e nas profundezas dos oceanos, especialmente nas fontes termais submarinas.

   

RESPIRAÇÃO AERÓBIA

Realizada pelos animais em geral, algumas bactérias, alguns protozoários e alguns fungos. Se processa por reações que utilizam matéria orgânica e oxigênio livre. A respiração pode ser a partir da glicose, de aminoácidos e de ácidos graxos e glicerol.

É dividida em duas fases:

 Fase anaeróbia: ocorre no citosol e consiste na glicólise, processo em que cada molécula de glicose (C₆H₁₂O₆) é decomposta em duas moléculas de piruvato (C₃H₄O₃), segundo a reação:

C₆H₁₂O₆ à 2 C₃H₄O₃ + 2H₂ + ENERGIA

O desdobramento de glicose em piruvato e hidrogênio acontece sem a presença de oxigênio livre. A energia produzida fica armazenada em moléculas de ATP, sendo que o saldo energético dessa fase é de 2 moléculas de ATP. O hidrogênio se liga a transportadores especiais.

Fase aeróbia: realiza-se por uma sequência de reações que constituem o CICLO DE KREBS e a CADEIA RESPIRATÓRIA. Esses processos ocorrem dentro das mitocôndrias das células eucarióticas, na matriz e nas cristas mitocondriais, respectivamente.

Ciclo de Krebs: O piruvato penetra na mitocôndria e sofre transformações dando origem a Acetil Coenzima A (Acetil-CoA) que entra no ciclo de Krebs. Da entreada do piruvato na mitocôndria até a finalização de um ciclo de Krebs completo, tem-se como resultado a produção de gás carbônico e hidrogênio, com desprendimento de energia:

PIRUVATO à GÁS CARBÔNICO + HIDROGÊNIO + ENERGIA

O gás carbônico é liberado pela célula, o hidrogênio associa-se a transportadores especiais e a energia é empregada para a síntese de ATP, com um saldo de 2 ATPs.

Cadeia Respiratória: O hidrogênio desprende-se dos transportadores e reage com o oxigênio, formando água. Ocorre a liberação de energia com um saldo de 32 ou 34 moléculas de ATP, dependendo da célula.

Podemos representar a respiração aeróbia assim:

 C₆H₁₂O₆ + O₂ à 6CO₂ + 6H₂O + ENERGIA

O saldo total em ATPs da respiração aeróbia é de 36 ou 38 ATPs, dependendo da célula.