Respiração celular e fermentação., Slides de Biologia

Baixe Respiração celular e fermentação. e outras Slides em PDF para Biologia, somente na Docsity! RESPIRAÇÃO CELULAR E FERMENTAÇÃO RESPIRAÇÃO CELULAR E FERMENTAÇÃO BIOLOGIA - SLIDE 013 PRIMEIRO ANO DO ENSINO MÉDIO RESPIRAÇÃO CELULAR E FERMENTAÇÃO Respiração celular e fermentação são processos de obtenção de energia a partir de compostos orgânicos. Consistem numa série de reações químicas que visam à degradação (“quebra”) de moléculas orgânicas no interior da célula, com o objetivo de liberar a energia nelas contida. Parte dessa energia irradia-se para o meio sob a forma de calor e parte é utilizada na síntese de moléculas de ATP, nas quais ca armazenada até ser utilizada numa atividade. Assim, o objetivo da respiração celular e da fermentação é a síntese de moléculas de ATP. RESPIRAÇÃO CELULAR E FERMENTAÇÃO • Aeróbias estritas – Só realizam o processo aeróbio. Na ausência de O2, morrem. A maioria das células do nosso corpo está incluída nessa categoria. • Anaeróbias estritas ou obrigatórias – Só realizam o processo anaeróbio. A presença do O2, inclusive, lhes é prejudicial, chegando a matá-las. Isso acontece, por exemplo, com células de alguns micro-organismos, como é o caso do Clostridium tetani, bactéria causadora do tétano. • Anaeróbias facultativas – São capazes de realizar processo aeróbio e anaeróbio, conforme tenham ou não à sua disposição o O2. Na presença de O2, realizam o processo aeróbio; na ausência de O2, passam a obter energia por processo anaeróbio. Isso é feito, por exemplo, por nossas células musculares esqueléticas. RESPIRAÇÃO AERÓBICA No metabolismo celular, normalmente, a respiração aeróbia é feita a partir da glicose. Trata-se de uma reação exergônica que pode ser representada de forma simplificada através da seguinte equação química: RESPIRAÇÃO AERÓBICA A glicose (C6H12O6), utilizada como reagente, pode ser obtida através da alimentação, no caso de organismo heterótrofo, ou, então, é produzida dentro da própria célula, através da fotossíntese ou da quimiossíntese, no caso de o organismo ser autótrofo. O oxigênio (O2), que também é um reagente da respiração aeróbia, normalmente é proveniente do meio ambiente, podendo, dependendo da espécie, ser retirado da atmosfera, da água (O2 que se encontra dissolvido entre as moléculas de água dos rios, mares, lagos, etc.) e mesmo do solo. GLICÓLISE Ocorre no hialoplasma das células e consiste numa sequência de reações que tem como finalidade “quebrar” ou decompor a molécula de glicose (que possui 6 carbonos) em duas moléculas menores (cada uma com 3 carbonos) de uma substância d e n o m i n a d a á c i d o p i r ú v i c o (piruvato). De forma mais simples, podemos resumir a glicólise da seguinte maneira: GLICÓLISE Após a glicólise, cada molécula de ácido pirúvico sofre descarboxilação (saída de CO2 , devido à ação das enzimas descarboxilases), e desidrogenação (saída de H2), transformando-se em ácido acético (composto com apenas dois carbonos na molécula). CICLO DE KREBS O radical acetil do ácido acético desliga-se da coenzima A e reage com o ácido oxalacético (um composto que tem 4 carbonos na molécula), formando o ácido cítrico (com 6 carbonos na molécula). Assim, o ácido cítrico é o primeiro composto formado nessa etapa e, por isso, o ciclo de Krebs é conhecido também por ciclo do ácido cítrico. No q u a d r o a s e g u i r , t e m o s u m a representação esquemática e resumida do ciclo de Krebs. CITOSOL ac a ita A Hi Ei AA intermembrana Espaço 4 o o | ua ses... Bos CADEIA RESPIRATÓRIA As reações da cadeia respiratória são de oxirredução, isto é, reações que envolvem perda e ganho de hidrogênios e de elétrons. Para os químicos, uma substância que perde elétrons ou hidrogênios fica oxidada. Quando ganha elétrons ou hidrogênios, ca reduzida. A glicose e seus subprodutos, por exemplo, ao perderem hidrogênios para os NAD, estão sofrendo oxidação. Por isso, fala-se que durante a respiração ocorre oxidação da glicose. Por outro lado, os NAD, ao receberem hidrogênios transformando-se em NADH2, estão sofrendo redução. Todos os componentes da cadeia respiratória, ao receberem elétrons, reduzem-se e, ao cedê-los para a substância seguinte, tornam a se oxidar. Assim, na respiração celular, a todo momento ocorrem reações de oxidação e de redução. CADEIA RESPIRATÓRIA O objetivo da respiração celular é a produção de ATP. A produção líquida ou s a l d o e n e r g é t i c o ( e m moléculas de ATP) por glicose pode chegar a 32 ATP, dependendo do tipo de célula. Veja o quadro ao lado: CADEIA RESPIRATÓRIA Proteínas Glicerídeos “ Glicídeos ) cidos graxos) ( Glicerol Aminoácidos 6 4 ". (Ácido pirúvico) Acetil COA Eã CADEIA RESPIRATÓRIA A respiração aeróbia, não importando se feita a partir de glicídio, lipídio ou proteína, necessita de O2 para sua realização, e, no decorrer das reações, há a produção de CO2. A relação existente entre a quantidade de moléculas de CO2 liberadas durante a reação e a quantidade de moléculas de O2 consumidas denomina-se quociente respiratório (Q.R.). Veja os exemplos a seguir: CADEIA RESPIRATÓRIA O consumo de O2 está diretamente relacionado às atividades metabólicas. Assim, uma das maneiras de se avaliar a taxa metabólica de um organismo aeróbio é através do consumo de O2 feito por esse organismo num determinado intervalo de tempo: quanto mais intensa a atividade metabólica, mais intensamente se faz a respiração celular e, consequentemente, maior será o consumo de O2. Animais lentos e animais que vivem fixos a substratos têm, em geral, taxas metabólicas menores do que animais mais ativos. CADEIA RESPIRATÓRIA O gráfico a seguir mostra a relação entre a taxa metabólica e o peso corporal de alguns animais homeotermos. RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA A respiração anaeróbia é realizada por seres vivos que conseguem sobreviver na total ausência de O2. Evidentemente, esses seres também precisam de energia para suas atividades biológicas. Neles, a energia também é obtida através da oxidação de moléculas orgânicas, principalmemte a glicose. Nessas oxidações, conforme vimos, há liberação de elétrons e íons hidrogênio (H+). Como nas células dos anaeróbios não existe O2 para receber, no final da cadeia respiratória, os elétrons e combinar com os íons H+ liberados para neutralizá-los, poderíamos pensar que nessas células ocorre uma intensa acidificação, o que se tornaria um grande perigo para o metabolismo celular. Isso, entretanto, não ocorre. RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA Na respiração anaeróbia, alguma substância inorgânica, diferente do O2 , funciona como receptor final dos elétrons e dos íons hidrogênio, neutralizando-os e evitando, assim, a acidose da célula. Algumas bactérias, por exemplo, fazem a degradação de compostos orgânicos à semelhança do que vimos na respiração aeróbia e usam, como aceptores finais dos íons H+ e dos elétrons, compostos inorgânicos, tais como nitratos, sulfatos ou carbonatos. Dessa forma, os íons H+ são neutralizados, evitando a acidose do meio intracelular, conforme mostra o exemplo a seguir: FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Esse tipo de fermentação tem o álcool etílico como produto orgânico final. Nela, a glicose sofre glicólise, originando duas moléculas de ácido pirúvico, tal como acontece na respiração. Durante essa glicólise, ocorre saída de hidrogênios (desidrogenação), que são captados por moléculas de NAD, formando, então, moléculas de NADH2. Nessa glicólise, à semelhança da que acontece na respiração, há consumo de 2 ATP e liberação de energia suficiente para produção de 4 ATP. Há, portanto, um saldo energético positivo de 2 ATP (4 ATP produzidos – 2 ATP gastos = 2 ATP). FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Cada ácido pirúvico resultante da g l icó l i se sof re descarbox i lação ( l iberação de CO2) , or ig inando moléculas de aldeído acético. O CO2 é eliminado no meio extracelular e o aldeído acético recebe os hidrogênios d o N A D H 2 . A o r e c e b e r e s s e s hidrogênios, o aldeído acético se converte em álcool etílico que, por sua vez, também será eliminado no meio extracelular. Veja o esquema a seguir: FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Conforme vimos no esquema anterior, os produtos finais da fermentação alcoólica são o álcool etílico e o gás carbônico. A fermentação alcoólica é realizada por algumas espécies de fungos (conhecidos por levedos ou leveduras), por algumas espécies de bactérias e até por células de vegetais superiores (algumas sementes em processo de germinação, por exemplo, embora respirem aerobicamente em ambientes contendo O2, também podem obter energia realizando a fermentação alcoólica quando falta esse gás). FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA A fermentação láctica é realizada por algumas espécies de micro- organismos (bactérias, fungos, protozoários) e, também, por alguns tecidos animais, como o tecido muscular. Algumas bactérias do gênero Lactobacillus, por exemplo, são muito utilizadas pela indústria de laticínios na fabricação de coalhadas, iogurtes, queijos e outros derivados do leite. Essas bactérias promovem o desdobramento do açúcar do leite (lactose) e realizam a fermentação láctica, liberando o ácido láctico no meio. O acúmulo do ácido láctico no leite torna-o “azedo”. Em nossos músculos esqueléticos, em situação de intensa atividade, pode não haver uma disponibilidade adequada de O2 para promover a respiração aeróbia. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Nesse caso, as células musculares passam a realizar a fermentação láctica. Entretanto, o acúmulo de ácido láctico nessas células provoca fadiga muscular, com dor intensa, o que pode causar a paralisação da atividade muscular. A fermentação láctica, portanto, pode ocorrer eventualmente nas células musculares, bastando, para isso, que os músculos sejam excessivamente solicitados e que o suprimento de oxigênio oferecido pelo sangue não satisfaça às necessidades celulares. Nessa circunstância, os íons H+ começam a acumular-se nas células e, então, o ácido pirúvico passa a atuar como receptor final desses íons, transformando-se em ácido láctico. A presença do ácido láctico nas células musculares causa aquela sensação de dor muscular característica da fadiga ou câimbra. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA AMABIS, José [et.al]. Biologia das células. Volume Único. São Paulo: Moderna, 2010. LEMOS, Marcos. Biologia. São Paulo: Bernoulli, 2013.