Baixe RESUMO INTRODUÇÃO AO METABOLISMO CELULAR e outras Resumos em PDF para Enzimas e Metabolismo, somente na Docsity! RESUMO INTRODUÇÃO AO METABOLISMO CELULAR Metabolismo celular é o conjunto de reações químicas que acontecem nas células dos organismos vivos, para que estes transformem a energia, conservem sua identidade e se reproduzam. Todas as formas de vida (desde as algas unicelulares até os mamíferos) dependem da realização simultânea de centenas de reações metabólicas, reguladas com absoluta precisão. Existem dois grandes processos metabólicos: anabolismo ou biossíntese e catabolismo. Anabolismo. São os processos biossintéticos a partir de moléculas precursoras simples e pequenas. As vias anabólicas são processos endergônicos e redutivos que necessitam de fornecimento de energia. Catabolismo. São os processos de degradação das moléculas orgânicas nutrientes e dos constituintes celulares que são convertidos em produtos mais simples com a liberação de energia. As vias catabólicas são processos exergônicos e oxidativos. O anabolismo, ou metabolismo construtivo, é o conjunto das reações de síntese necessárias para o crescimento de novas células e a manutenção de todos os tecidos. O catabolismo, ou metabolismo oxidativo é um processo contínuo, centrado na produção da energia necessária para a realização de todas as atividades físicas externas e internas. O catabolismo engloba também a manutenção da temperatura corporal. Esse processo catabólico implica na quebra de moléculas químicas complexas em substâncias mais simples, que constituem os produtos excretados pelo corpo. A excreção dos produtos do metabolismo é feita por diferentes órgãos como os rins, o intestino, os pulmões e a pele. As principais fontes de energia metabólica são os carboidratos, lipídios (gorduras) e proteínas, produtos de alto conteúdo energético ingerido pelos animais, para os quais constituem a única fonte energética e de compostos químicos para a construção de células. Estes compostos seguem rotas metabólicas diferentes, que têm como finalidade produzir compostos finais específicos e essenciais para a vida. METABOLISMO CATABÓLICO AERÓBICO E ANAERÓBIO O metabolismo catabólico pode ser dividido também em relação à presença de oxigênio (metabolismo aeróbio) e na ausência de oxigênio (metabolismo anaeróbio). O metabolismo aeróbico refere-se às reações catabólicas geradoras de energia nas quais o oxigênio funciona como um aceitador final de elétrons na cadeia respiratória e se combina com o hidrogênio para formar água. A presença de oxigênio no “final da linha” determina em grande parte a capacidade para a produção de ATP. No metabolismo anaeróbio não há formação de água a partir do oxigênio durante a oxidação de combustíveis metabólicos. PRINCÍPIO GERAL DO METABOLISMO ENERGÉTICO Os organismos necessitam continuamente de energia para se manter vivos e desempenhar várias funções biológicas. De fato, qualquer organismo vivo constitui, no seu conjunto, um sistema estável de reações químicas e de processos físico-químicos mantidos afastados do equilíbrio; a manutenção deste estado contraria a tendência termodinâmica natural de atingir o equilíbrio e só pode ser conseguida à custa de energia, retirada do meio ambiente. Alguns organismos, chamados fototróficos (como as plantas), estão adaptados a obter a energia de que necessitam a partir da luz solar; outros, os quimiotróficos, obtêm energia oxidando compostos encontrados no meio ambiente. Dentre os quimiotróficos, certos microrganismos são capazes de oxidar compostos inorgânicos e são então chamados quimiolitotróficos. No entanto, a maioria dos microrganismos e animais são quimiorganotróficos, pois necessitam oxidar substâncias orgânicas. As substâncias que podem ser metabolizadas pelos seres humanos, em particular, estão presentes nos seus alimentos, sob a forma de carboidratos, lipídios e proteínas. Há também reservas endógenas, ou seja, as moléculas estocadas nos organismos na forma de glicogênio e gorduras. Essas moléculas são metabolizadas para produção de energia nos intervalos das refeições. FORMAÇÃO DO ATP de hidrogênio no catabolismo, e liberar este par de elétrons para ser utilizado no anabolismo. O NADH é oxidado a NAD+ quando perde dois elétrons, e o NAD+ é reduzido a NADH quando aceita dois elétrons. Os dois elétrons de cada NADH e os dois prótons unem-se a um átomo de oxigênio para formar H2O na oxidação completa da glicose. A energia gerada nessa reação é conservada pela transformação de ADP, molécula de baixa energia, em ATP molécula de alta energia. O sistema ADP-ATP é semelhante a uma conta corrente muito movimentada, na qual depósitos e saques encontram-se em um estado estacionário. A energia do ATP nunca é esgotada, apenas transferida nas incontáveis reações químicas que requerem energia dentro da célula. A reação de oxirredução do NAD é apresentada abaixo NAD+ + 2 e- + 2 H+ NADH + H+ NAD+ = Forma Oxidada, aceptora de elétrons NADH + H+ = Forma Reduzida, doadora de elétrons Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato – NADP: Muito semelhante ao NAD, possui um fosfato a mais na sua estrutura; atua de forma idêntica ao NAD. O que muda é que enquanto o NAD atua nas reações catabólicas, o NADP atua nas reações anabólicas. Flavina Adenina Dinucleotídeo – FAD Nucleotídeo de adenina como o NAD, atua de maneira idêntica, reduzindo-se no catabolismo e oxidando no anabolismo. A reação de oxirredução do FAD é apresentada abaixo: FAD + 2 e- + 2 H+ FADH2 Resumindo As células possuem a capacidade espetacular de sobreviverem de maneira independente desde que lhes sejam fornecidos os substratos básicos para as reações químicas intracelulares. Dispondo de alguns compostos carbonados (aminoácidos, carboidratos, lipídios), vitaminas, água e minerais, a célula pode operar o processo de síntese da maioria dos elementos necessários para seu funcionamento, sendo que em organismos complexos, grupos celulares específicos agrupam-se formando os órgãos com as mais diversas funções fisiológicas. Um grupo de substratos possui uma função primordial para estas funções que é a de fornecer a energia necessária para que essas reações ocorram. São os compostos energéticos (carboidratos, lipídios e proteínas) que são degradados convertendo a energia química que une seus átomos em energia térmica. Porém, esta liberação térmica não acontece de forma indiscriminada, pois haveria a incineração do meio celular se cada molécula energética liberasse todo seu potencial térmico para o meio. Neste momento entra em ação moléculas especializadas em captar esta energia térmica liberada e liberá-la mais facilmente em etapas posteriores, fazendo com que as moléculas energéticas transfiram a energia armazenada em suas ligações químicas, para uma única molécula, que passa a funcionar como uma moeda energética, essa molécula é denominada ATP. E a principal forma de síntese de ATP em nosso organismo é através da respiração celular, que acontece em nossas mitocôndrias. A respiração celular é um processo em que moléculas orgânicas são oxidadas e ocorre a produção de ATP (adenosina trifosfato), que é usada pelos seres vivos para suprir suas necessidades energéticas. A respiração ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. A glicólise é uma etapa anaeróbia da respiração celular que ocorre no citosol e envolve dez reações químicas diferentes. Essas reações são responsáveis pela quebra de uma molécula de glicose (C6H12O6) em duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3). O processo de glicólise inicia-se com a adição de dois fosfatos, provenientes de duas moléculas de ATP, à molécula de glicose, promovendo a sua ativação. Essa molécula torna-se instável e quebra-se facilmente em ácido pirúvico. Com a quebra, ocorre a produção de quatro moléculas de ATP, entretanto, como duas foram utilizadas inicialmente para a ativação da glicose, o saldo positivo é de duas moléculas de ATP. Durante a glicólise também são liberados quatro elétrons (e-) e quatro íons H+. Dois H+ e os quatro e- são capturados por duas moléculas de NAD+ (dinucleotídio nicotinamida-adenina), produzindo moléculas de NADH. Ciclo de Krebs Após a glicólise, inicia-se uma etapa aeróbia, a qual inclui o ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. Essa etapa ocorre no interior da organela celular conhecida como mitocôndria e inicia-se com o transporte do ácido pirúvico para a matriz mitocondrial. Na matriz, o ácido pirúvico reage com a coenzima A (CoA) ali existente, produzindo uma molécula de acetilcoenzima A (acetil-CoA) e uma molécula de gás carbônico. Durante esse processo, uma molécula de NAD+ é transformada em uma de NADH em razão da captura de 2 e- e 1 dos 2 H+ que foram liberados na reação. A molécula de acetil-CoA sofre com o processo de oxidação e dá origem a duas moléculas de gás carbônico e a uma molécula intacta de coenzima A. Esse processo, que envolve várias reações químicas, é o chamado ciclo de Krebs. Esse ciclo tem início quando uma molécula de acetil-CoA e o ácido oxalacético reagem e produzem uma molécula de ácido cítrico, liberando uma molécula de CoA. Ocorrem sequencialmente oito reações em que são liberadas duas moléculas de gás carbônico, elétrons e H+. No final desse processo, o ácido oxalacético é recuperado e o ciclo pode ser iniciado novamente. Os elétrons e os íons H+ são capturados pelo NAD+ e transformados em NADH. Eles também são capturados pelo FAD (dinucleotídio de flavina-adenina), que é transformado em FADH2. O ciclo de Krebs resulta em 3 NADH e 1 FADH2. Durante o ciclo, também é produzida uma molécula de GTP (trifosfato de guanosina) a partir de GDP (difosfato de guanina) e Pi. Essa molécula de GTP assemelha-se ao ATP e também é responsável por fornecer energia para a realização de alguns processos no interior da célula. Fosforilação oxidativa

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