BIOLOGIA – Módulo A3 – Utilização da Matéria

3. Obtenção de energia

Metabolismo celular é o conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células e que são essenciais à vida. Pelas reações de anabolismo, as moléculas simples são transformadas em moléculas mais complexas com gasto de energia. As reações de catabolismo degradam moléculas complexas em moléculas mais simples com libertação de energia.

A energia é acumulada na forma de ATP, que resulta da fosforilação do ADP.

As principais vias catabólicas que permitem transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP são a fermentação e a respiração aeróbia.

Em ambos os processos ocorrem reações de oxidação/redução e os eletrões são transportados por coenzimas até um aceitador final.

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Fermentação

Ocorre no hialoplasma das células, na ausência de oxigénio. A degradação dos compostos orgânicos é parcial e o rendimento energético é baixo. Seres vivos que utilizam a fermentação como único processo de obtenção de energia designam-se anaeróbios. A fermentação compreende duas etapas que estão resumidas no quadro seguinte.

Respiração aeróbia

Neste processo, os compostos orgânicos são degradados até compostos inorgânicos muito simples, dióxido de carbono e água, na presença de oxigénio. O rendimento energético é elevado. A equação geral da respiração aeróbia é a seguinte:

A respiração aeróbia tem quatro etapas que estão resumidas no quadro seguinte.

É no interior das mitocôndrias, estruturas das células eucarióticas, que ocorrem etapas fundamentais da respiração aeróbia.

Mitocôndrias - Estruturas esféricas ou em forma de bastonete, compostos por duas membranas, uma externa e lisa e outra interna que pode apresentar cristas. O interior é ocupado pela matriz mitocondrial, onde se encontram enzimas, ribossomas e DNA. São responsáveis pela produção de energia (ATP) necessária ao metabolismo celular.

Célula eucariótica - Célula caracterizada por possuir um núcleo individualizado contendo o material genético. As células eucarióticas possuem também um complexo sistema membranar interno (retículo endoplasmático, mitocôndrias, aparelho de Golgi, cloroplastos, etc.).

Glicólise – fase comum à fermentação e à respiração aeróbia

Na respiração aeróbia e na fermentação ocorre uma primeira fase comum, a glicólise (glykýs = açúcar + lýsis = dissolução, libertação). Esta fase ocorre no hialoplasma da célula pois é nele que se localizam as enzimas que catalisam as diversas reações.

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Respiração aeróbia - Tipo de respiração em que os alimentos, geralmente hidratos de carbono, se oxidam completamente, originando dióxido de carbono e água, com libertação de energia química, num processo que necessita de oxigénio atmosférico.

Glicólise - Quebra da glicose em ácido pirúvico com libertação de energia, decorrendo este processo no hialoplasma da célula sob controlo enzimático.

A fermentação é o processo mais simples e primitivo de obtenção de energia e ocorre no citoplasma das células, compreendendo duas etapas:

• glicólise -> conjunto de reações que degradam a glicose até piruvato;

• redução do piruvato -> conjunto de reações que conduzem à formação dos produtos da fermentação. A figura representa os fenómenos que ocorrem na glicólise.

Fermentação alcoólica e fermentação láctica

A fermentação é um dos processos catabólicos que ocorre na ausência de oxigénio. Existem vários tipos de fermentação mas só vamos considerar a fermentação alcoólica, que pode ocorrer nas leveduras e a fermentação láctica, efetuada, por exemplo pelos bacilos lácteos.

A redução do ácido pirúvico (piruvato), em condições de anaerobiose, faz-se pela ação do NADH, formado durante a glicólise, e pode conduzir à formação de diferentes produtos. Dada a sua

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relevância económica e frequência de ocorrência, destacam-se a fermentação alcoólica e a fermentação láctica, que se representam a seguir.

Fermentação alcoólica - Na fermentação alcoólica, devido a processos de descarboxilação do ácido pirúvico, obtêm-se, como metabólitos finais, dióxido de carbono e etanol, uma molécula de álcool. O rendimento energético da fermentação alcoólica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

Fermentação láctica - Na fermentação láctica, o ácido pirúvico é reduzido, obtendo-se ácido láctico. O rendimento energético da fermentação láctica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

3ª etapa - Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico

O Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico é um conjunto de reações (que ocorrem na matriz da mitocôndria) que conduz à oxidação completa da glicose, mediado por um conjunto de enzimas de onde se destacam as descarboxilases e as desidrogenases.

4ª etapa - Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa

1- As moléculas de NADH e FADH2, formadas durante as etapas anteriores da respiração , transportam electrões,que vão, agora, percorrer uma série de proteínas.

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Estas proteínas aceptoras de electrões constituem a cadeia transportadora de electrões ou cadeia respiratória e encontram-se ordenadas na membrana interna das mitocôndrias, de acordo com a sua afinidade para os electrões.

Rendimento energético da respiração aeróbia

Tendo em conta as diferentes etapas do processo respiratório, pode agora fazer-se um balanço energético desta via catabólica.

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