Aula: 09
Temática: Metabolismo das principais biomoléculas – parte I
Na aula de hoje, irei abordar o metabolismo das principais
biomoléculas. Veja!
Respiração Celular:
Parte do metabolismo celular ocorre no citosol (parte fluida do citoplasma), e
parte na mitocôndria. Lembremos a estrutura básica de uma célula (fig. 1). O
citoplasma é o espaço intracelular entre a membrana plasmática e a membrana
nuclear. O citoplasma compreende o hialoplasma (substância semi-fluida) onde
ficam suspensas as organelas. Dentre as organelas, a que mais nos interessa
é a mitocôndria, pois é onde ocorre a parte final do metabolismo celular (fig. 2).
Fig. 1 – Esquema de uma célula animal
BIOQUÍMICA
Fig. 2 – Mitocôndria – Organela citoplasmática responsável pela respiração celular
O processo que, através da destruição das cadeias de carbono, libera a
energia química necessária ao metabolismo é a respiração. Com a energia
produzida pela respiração a célula executa seus trabalhos de síntese, realiza
os movimentos, o transporte ativo de substâncias, produz calor etc.
Encontramos na natureza dois tipos de respiração a respiração aeróbia,
realizada pela maioria dos seres vivos, e a respiração anaeróbia ou
fermentação, realizada por alguns microorganismos e algumas células de
organismos superiores. O processo de respiração anaeróbia (sem a
participação de O2), ocorre inteiramente no hialoplasma (parte fluida do
citoplasma). A maior parte do processo de respiração aeróbia ocorre nas
mitocôndrias. Por isso, o número de mitocôndrias em uma célula varia de
acordo com a função desta célula. Nas células hepáticas e musculares, onde
há grande consumo de energia, podemos encontrar até 1600 mitocôndrias.
Ao microscópio eletrônico, a mitocôndria aparece como uma bolsa limitada por
duas membranas semelhantes à plasmática. A membrana interna forma uma
série de dobras ou septos, chamados cristas mitocondriais. Entre as cristas
está uma solução coloidal, idêntica ao hialoplasma, chamada matriz
mitocondrial (figura 10). Na matriz e na membrana interna das mitocôndrias,
encontramos várias enzimas responsáveis pelas reações químicas da
respiração. A vantagem das cristas mitocondriais é a capacidade de aumentar
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a superfície das enzimas relacionadas à respiração celular, sem aumentar o
tamanho da mitocôndria.
Encontramos, também, na matriz mitocondrial, moléculas de DNA, RNA e
ribossomos, o que significa que as mitocôndrias possuem um equipamento
próprio para a síntese de proteínas. Com esse equipamento podem sintetizar
as enzimas respiratórias. O DNA garante também a autoduplicação da
estrutura e, deste modo, altera a quantidade de mitocôndrias na célula, de
acordo com possíveis necessidades.
Bioquímica Da Respiração:
Uma das maneiras mais eficientes de retirar a energia contida nas ligações
químicas de uma substância é provocar a reação de suas moléculas com o
oxigênio. É o que ocorre quando se queima gasolina, madeira, ou quando a
célula destrói suas cadeias de carbono. Nesse processo, as ligações são
rompidas e os átomos de carbono e hidrogênio vão estabelecer novas ligações
com o oxigênio formando moléculas de gás carbônico (CO2) e água (H2O), que
contêm menor quantidade de energia.
No entanto, há uma diferença fundamental entre a queima da madeira ou
gasolina e a destruição das moléculas orgânicas na célula, pela respiração. No
primeiro caso, a reação é violenta, liberando grandes quantidades de energia
num intervalo de tempo pequeno; enquanto isso, na célula, as quebras das
cadeias de carbono são feitas gradativamente, liberando energia em pequenas
parcelas. Caso contrário, o calor produzido numa combustão mataria a célula.
A principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia é a glicose
(C6H2O6), e o processo de respiração celular pode ser resumido pela equação
abaixo:
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O + energia
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Essa reação serve como um “resumo” do processo respiratório mostrando as
substâncias que são gastas (glicose e oxigênio) e as que são produzidas (gás
carbônico e água), bem como a proporção relativa entre essas substâncias.
A energia armazenada nas ligações químicas da glicose é liberada através de
oxidações sucessivas, ou seja, ao perder elétrons, o que ocorre quando reage
diretamente com o oxigênio. Entretanto, as oxidações da glicose não ocorrem
através de reações diretas com o oxigênio, e sim por retiradas de átomos de
hidrogênio da molécula, isto é, através de uma série de desidrogenações
sucessivas.
A
desidrogenação
desidrogenases,
que
é
possuem
catalisada
como
por
coenzima
enzimas
o
chamadas
grupamento
NAD
(nicotinamida adenina dinucleotídeo), que é capaz de se combinar com os
átomos de hidrogênio retirados da molécula.
Os átomos de hidrogênio recolhidos pelo NAD vão reagir com o oxigênio
absorvido do ambiente, formando moléculas de água. Antes de chegar ao
oxigênio,
os
átomos
de
hidrogênio
passam
por
varias
substâncias
intermediárias, liberando energia gradativamente.
A energia liberada não é imediatamente utilizada pela célula. Ela é armazenada
em moléculas de ATP (adenosina trifosfato). Nesta molécula, a energia se
concentra na ligação do terceiro fosfato (figura 8 da aula 6). Quando uma
molécula precisa de energia para realizar algum trabalho, o ATP cede o seu
terceiro fosfato, rico em energia e se transforma em ADP (adenosina difosfato).
A molécula absorve a energia do terceiro fosfato, soltando-o em seguida na
forma de fosfato “pobre” em energia.
O ATP pode ser regenerado através da reação de fosfosforilação, isto é, a
partir de ADP e de fosfato “pobre” em energia, a custa de novas liberações de
energia da quebra de glicose.
O processo de oxidação e quebra da glicose, que libera a energia
utilizada na síntese do ATP compreende três etapas: glicólise/fermentação,
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ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Continuaremos com este assunto na
próxima aula. Até lá!
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