Respiração Celular
• Oxidação de moléculas orgânicas, com alto potencial energético, para decompor-las em moléculas com menor potencial energético para gerar energia.
• A energia obtida por esse processo de oxidação é utilizada para a formação de ATP (molécula energética), que será consumida por células em diversos processos.
• Respiração Aeróbica: a oxidação envolve o oxigênio, sendo mais completa e gerando maior quantidade de energia. Os produtos da oxidação são CO2 e H2O.
• Respiração Anaeróbica: ocorre com ausência de oxigênio, tendo oxidação incompleta e gerando menor quantidade de energia e, portanto, menos ATP. Seus produtos são moléculas orgânicas menores, como o etanol.
• Mitocôndrias: Organelas citoplasmáticas essenciais para a produção de energia por meio da respiração celular.
→Delimitada por 2 membranas: interna (apresenta dobras, ou cristas) e externa.
→Seu interior é preenchido por matriz mitocondrial (ribossomos, RNA e DNA), por isso tem capacidade de autoduplicação.
Respiração Anaeróbica
• Alimentos são muito grandes para serem absorvidos diretamente pelas células. Assim, são hidrolisados em aminoácidos, monossacarídeos, glicerois ou ácidos graxos, que podem ser absorvidos através da membrana plasmática.
• Aminoácidos: usados na construção de outras moléculas próprias da célula.
• Ácidos graxos e carboidratos: mais energéticos, são usados como matéria prima para a produção de energia (para a manutenção do metabolismo).
• Seres autótrofos: produzem a própria energia.
→Energia gerada pela respiração será aproveitada para a produção de ATP.
→Energia (da respiração) + X ADP + X P → X ATP.
- Aeróbios obrigatórios: produzem energia exclusivamente por esse processo; necessitam de oxigênio para sobreviver.
• Etapas da Respiração Aeróbica:
→Glicólise: Reações enzimáticas que ocorrem no citosol e resultam na quebra de 1 molécula de glicose (C6 H12 O6) em 2 moléculas de ácido pirúvico (C3 H4 O3).
- 2 moléculas de ATP (energia) são necessárias para que o processo se inicie.
- Ao final da glicose, será gerada energia suficiente para produzir 4 moléculas de ATP.
- São tirados da glicose 2 H+, que reagem com NAD, virando 2 NADH.
- A glicólise se inicia com 2 ATP e 1 Glicose e termina com 2 NADH, 4 ATP e 2 ácidos pirúvicos.
- 2 ATP + C6H12O6 → 2NADH + 4 ATP + 2 C3H4O3.
→Oxidação:
- 2 ácidos pirúvicos (C3 H4 O3) são transportados para o interior da mitocôndria, onde sofrerão oxidação e formarão o acetil CoA.
- Ácido pirúvico perderá 1 carbono, que reagirá com 2 oxigênios, produzindo 1 CO2.
- Ácido pirúvico perde 1 H, que é capturado por 1 NAD, formando 1 NADH.
→Ciclo de Krebs:
- Inicia-se quando o acetilCoA se liga ao ácido oxalacético, liberando o coenzima A (CoA) e o ácido cítrico.
- Cada molécula de ácido cítrico produz um ácido oxalacético, que se liga a um novo CoA, reiniciando o ciclo.
- No ciclo, ocorre a produção de 2 CO2, e íons H+.
- H+ transforma FAD em FADH2 e NAD em NADH.
- FADH2 e NADH são moléculas transportadoras de elétrons, utilizadas na cadeia.
→Cadeia Respiratória:
- FADH2 e NADH reagem com as proteínas da cadeia, cedendo elétrons a elas, que, ao se reduzirem, bombeiam íons H+ para o espaço entre as membranas mitocondriais, formando novamente NAD+ e FAD, que podem participar das outras etapas da respiração.
- As proteínas da cadeia cede elétrons a elas, que, ao se reduzirem, bombeiam mais H+ para o espaço entre membranas.
- Com esse bombeamento, cria-se um gradiente de concentração entre a matriz (menor concentração) e o espaço entre as membranas (mais concentrado). Por difusão, os hidrogênios tendem a passar da região de maior concentração à região de menor concentração.
- Fosforilação Oxidativa: Fluxo de H+ através de ATP faz ela girar, e com isso ela converte ADP + P em ATP.
- Ao final do processo, elétrons reagem com H+ e oxigênio, produzindo água.
- Elétrons e H+ fornecidos pelo FADH2 e NADH fornecem energia suficiente para a geração de 2 ATP e 3 ATP, respectivamente.
Fermentação
• Fungos possuem mitocôndrias, sendo capazes de realizar a respiração celular. Mas quando não tem acesso a oxigênio, realizam a fermentação.
• Pouco eficiente na obtenção de energia, produzindo 18 vezes menos ATP que a respiração. Os produtos gerados apresentam considerável potencial energético.
• Ácido pirúvico recebe elétrons e H+ do NADH, formando ácido etílico e ácido lático.
• Fermentação Láctica: C6H12O6→ 2 C2H6O3 + energia.
→Em algumas bactérias (lactobacilos) e em tecidos animais sem oxigênio.
• Fermentação Alcóolica: C6H12O6→2 C2H4O + 2CO2 + energia.
→Bactérias, fungos e tecidos vegetais.
Fotossíntese
• Processo biológico pelo qual a energia luminosa é convertida em química.
• Fundamental para a manutenção da vida na Terra.
• Autotrófos: seres que realizam fotossíntese.
• Mais importante fonte provedora de substâncias orgânicas usadas para alimentar direta ou indiretamente grande parte da vida existente no planeta.
• Nas plantas, ocorre na parte verde, normalmente nas folhas. O processo ocorre dentro de células específicas que apresentam cloroplastos (têm pigmentos fotossintéticos que “capturam” a energia luminosa utilizada na síntese de glicose).
• 6CO2 + 6H2O + luz→C6H12O6 + 6O2.
• Plastos:
→Organelas encontradas nas células de plantas e de algumas algas.
→Apresentam grande variedade de formas, como o cloroplasto.
→Originam-se dos proplastos, que, ao se diferenciarem, são classificados em outros tipos de acordo com o pigmento que apresentam.
→Cloroplasto:
- Plastos mais abundantes nas folhas dos vegetais.
- Possuem coloração verde por serem compostos por clorofila (pigmento predominante e fundamental para a fotossíntese; capta a energia luminosa e a transforma em energia química).
- Delimitadas por duas membranas lipoproteicas que, assim como nas mitocôndrias, apresentam material genético próprio e capacidade autorreplicativa.
- Seu espaço interno é preenchido por um fluido denominado estroma, líquido no qual estão mergulhadas as lamelas (projeções da membrana interna dos cloroplastos) que formam as tilacóides (se agrupam em estruturas que parecem pilhas de moedas, chamadas granas).
• Fases da Fotossíntese:
→Etapa Fotoquímica:
- Ocorre na membrana dos tilacóides.
- Energia luminosa é convertida em energia química.
- Luz excita a clorofila, que se oxida, perdendo elétrons para a bombas de H+ presentes na membrana do tilacóide com propriedades similares àquelas da cadeia respiratória das mitocôndrias.
- Bombas de H+ transportam os prótons para o interior do tilacóide, criando um gradiente de H+ que movimentará o maquinário da síntese de ATP, como ocorre nas mitocôndrias; Luz fornece a energia de ativação de todo o mecanismo.
- Clorofila oxidada é positiva, tornando-se poderoso agente oxidante que provoca a fotólise da água (quebra pela energia luminosa), liberando O2, H+ e elétrons.
- H+ são capturados pelo NADP, enquanto o O2 é liberado para a atmosfera.
→Etapa Química:
- Ocorre no estroma dos cloroplastos.
- Produz moléculas orgânicas pela assimilação do carbono do CO2 (absorvido da atmosfera pela planta).
- Não depende de luz para ocorrer, mas necessita dos subprodutos (ATP e NADPH) formados na presença de luz na fase fotoquímica.
- Ciclo de pentoses: inicia com a fixação de CO2 por meio de uma reação com 5 carbonos (RuDP), formando moléculas de 3 carbonos (3PGA), convertido em G3P com gasto de ATP e incorporação de H do NADPH.
* Parte das moléculas do G3P reagem entre si, formando glicose, enquanto parte é convertida em RuDP com gasto de mais ATP, reiniciando o ciclo.
• Fatores limitantes da fotossíntese:
→Intensidade Luminosa: maior a intensidade luminosa, maior a taxa de fotossíntese, até que se atinja o ponto de saturação.
→CO2: maior a disponibilidade de CO2, maior a taxa de fotossíntese, até que se atinja o ponto de saturação.
→Temperatura
Quimiossíntese
• Síntese de moléculas orgânicas, a partir de moléculas inorgânicas, utilizando energia proveniente de compostos químicos, como sulfeto de hidrogênio.
• H2S + O2 → 2S + 2H2O + energia.
• Usa a energia proveniente da oxidação do H2S para fazer síntese:
→Energia + 10H2O + 4S + 6CO2 → C6H12O6 + 2H2SO4.
Fonte: CERICATO, Lauri. et al. Revisão Anual - Biologia - Módulo 1. São Paulo, SP: Editora FTD, 2018.
Comments