Aula: 09 Temática: Metabolismo das principais biomoléculas parte I. Na aula de hoje, irei abordar o metabolismo das principais biomoléculas. Veja!

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1 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

2 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 O 2 ), 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

3 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 (CO 2 ) e água (H 2 O), 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 (C 6 H 2 O 6 ), e o processo de respiração celular pode ser resumido pela equação abaixo: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + energia

4 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 é catalisada por enzimas chamadas desidrogenases, que possuem como coenzima o 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,

5 ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Continuaremos com este assunto na próxima aula. Até lá!