METABOLISMODE CARBOIDRATOS
• A maioria dos microrganismos oxida
carboidratos como sua fonte primária de energia
celular.
• A glicose é a fonte mais comum de energia de
carboidrato utilizada pelas células.
• Produção de energia a partir da glicose:
RESPIRAÇÃOCELULAR e FERMENTAÇÃO.
Fonte de energia
• A principal função dos carboidratos, consiste
em funcionar como combustível energético,
particularmente durante o exercicio. A energia
que deriva da desintegração da glicose
carreada pelo sangue e do glicogênio hepático
e muscular acaba sendo utilizado para
adicionar os elementos contrateis do
musculo, assim como outras formas de
trabalho biologico
O combustível mais utilizado é
a glicose,substância altamente energética cuja
quebra no interior das células libera a energia
armazenada nas ligações químicas e produz
resíduos, entre eles gás carbônico e água.
Energia sob a forma de ATP
Cada vez que ocorre a desmontagem da molécula de glicose, a energia não é simplesmente
liberada para o meio. A energia é transferida para outras moléculas (chamadas de ATP Adenosina Trifosfato), que servirão de reservatórios temporários de energia, “bateriazinhas” que
poderão liberar “pílulas” de energia nos locais onde estiverem.
No citoplasma das células é comum a existência de uma substância solúvel conhecida
como adenosina difosfato, ADP. É comum também a existência de radicais solúveis livres de
fosfato inorgânico (que vamos simbolizar por Pi), ânions monovalentes do ácido ortofosfórico. Cada vez que ocorre a liberção de energia na respiração aeróbica, essa energia
liga o fosfato inorgânico (Pi) ao ADP, gerando ATP. Como o ATP também é solúvel ele se
difunde por toda a célula.
A estrutura do ATP
O ATP é um composto derivado de nucleotídeo em que a adenina é a base e
o açúcar é a ribose. O conjunto adenina mais ribose é chamado de
adenosina. A união de adenosina com três radicais fosfato leva ao composto
adenosina trifosfato, ATP. As ligações que mantêm o segundo e o terceiro
radicais fosfato presos no ATP são altamente energéticas (liberam cerca de 7
Kcal/mol de substância).
Assim, cada vez que o terceiro fosfato se desliga do conjunto, ocorre a
liberação de energia que o mantinha unido ao ATP. É esta energia que é
utilizada quando andamos, falamos, pensamos ou realizamos qualquer
trabalho
celular.
• Fermentação
Liberação de energia através da fermentação
A fermentação é um processo de liberação de energia
que ocorre sem a participação do oxigênio(processo
anaeróbio). A fermentação compreende um conjunto
de reações enzimaticamente controladas, através das
quais uma molécula orgânica é degradada em
compostos mais simples, liberando energia. A glicose é
uma das substâncias mais empregadas pelos
microorganismos como ponto de partida na
fermentação.
O rendimento energético da respiração aeróbica
O processo de respiração aeróbica, é muito mais eficiente que a
da fermentação: para cada molécula de glicose degradada, são
produzida na respiração, 38 moléculas de ATP, a partir de 38
moléculas de ADP e 38 grupos de fosfatos. Na fermentação,
apenas duas moléculas de ATP são produzidas para cada
molécula de glicose utilizada. A eficiência da respiração em
termos energéticos é, portanto, dezenove vezes maior do que a
da fermentação.
A respiração aeróbica é um processo muito mais complexo que a
fermentação. São necessários cerca de 60 passos metabólicos a
mais, além dos nove que compõe a glicólise, para que uma
molécula de glicose seja totalmente degradada a CO2 e H2O, em
presença de O2.
Etapas da respiração aeróbica
A degradação da glicose na respiração celular se dá
em três etapas fundamentais: glicólise, ciclo de
Krebs e cadeia respiração. A glicólise ocorre no
hialoplasma da célula, enquanto o ciclo de Krebs e a
cadeia respiratória ocorrem no interior das
mitocôndrias.
Glicólise ou via glicolítica
• Na glicólise, cada molécula de glicose é desdobrada em
duas moléculas de piruvato (ácido pirúvico), com
liberação de hidrogênio e energia, por meio de várias
reações químicas.
O hidrogênio combina-se com moléculas
transportadores de hidrogênio (NAD), formando NADH
+ H+, ou seja NADH2.
• 1 glicose------ 2 atps----- 2 piruvatos-- + 2 NaDH + 4 ATP
( 6 carbonos)
( 3 carbonos)
Oxidação do Ácido Pirúvico
As moléculas de ácido pirúvico resultantes da degradação da glicose penetram no
interior das mitocôndrias, onde ocorrerá a respiração propriamente dita. Cada ácido
pirúvico reage com uma molécula da substância conhecida como coenzima A,
originando três tipos de produtos: acetil-coenzima A, gás carbônico e
hidrogênios.
O CO2 é liberado e os hidrogênios são capturados por uma molécula de
NADH2
formadas
nessa
reação.
Em seguida, cada molécula de acetil-CoA reage com uma molécula de ácido
oxalacético, resultando em citrato (ácido cítrico) e coenzima A,
1 acetil-CoA + 1 ácido oxalacético
(2 carbonos)
(4 carbonos)
1 ácido cítrico + 1 CoA
(6 carbonos)
Analisando a participação da coenzima A na reação acima, vemos que ela reaparece
intacta no final. Tudo se passa, portanto, como se a CoA tivesse contribuído para
anexar um grupo acetil ao ácido oxalacético, sintetizando o ácido cítrico.
Cada ácido cítrico passará, em seguida, por uma via metabólica cíclica,
denominada ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, durante o qual se transforma
sucessivamente em outros compostos.
Aceptores de hidrogênio da cadeia respiratória
As moléculas de NAD, de FAD e de citocromos que participam da
cadeia respiratória captam hidrogênios e os transferem, através de
reações que liberam energia, para um aceptor seguinte. Os aceptores
de hidrogênio que fazem parte da cadeia respiratória estão dispostos
em seqüência na parede interna da mitocôndria.
O ultimo aceptor de hidrogênios na cadeia respiratória é a formação
de moléculas de ATP, processo chamado de fosforilação
oxidativa. Cada molécula de NADH2 que inicia a cadeia respiratória
leva à formação de três moléculas de ATP a partir de três moléculas
de ADP e três grupos fosfatos como pode ser visto na equação a
seguir:
1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3P
1 H2O + 3 ATP + 1 NAD
Já a FADH2 formado no ciclo de Krebs leva à formação de apenas 2
ATP.
1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2P
1 H2O + 2 ATP + 1 FAD