Metabolismo, Respiração Celular e Proteínas: Uma Visão Geral

Metabolismo: Conjunto de reações químicas e transformações de energia, incluindo síntese (anabolismo) e degradação de moléculas (catabolismo). Este conjunto de fenômenos energéticos determina a execução da totalidade das atividades celulares. Todos os seres vivos necessitam de energia para viver e desenvolver suas atividades, esta é captada através da alimentação (carboidratos, lipídios e proteínas), fotossíntese e respiração. Seres autótrofos obtêm alimento através da fotossíntese (origem). Seres *GLICOSE* principal fonte energética da vida, tanto para seres aeróbios quanto anaeróbios. Diversas atividades metabólicas e sistêmicas ocorrem com o gasto de energia, tais como: síntese de substâncias, eliminação de resíduos tóxicos, atividade elétrica (neurônios), circulação sanguínea. ENERGIA --> ATP (reservatórios) ADP + fosfato = ATP

Fermentação: Reações enzimáticas que degradam moléculas, liberando energia (processo anaeróbico). O processo de fermentação produz apenas 2 ATP. Fermentação alcoólica: Quebra do açúcar (glicose) produzindo álcool etílico e gás carbônico. Saccharomyces cerevisiae: levedura que realiza a fermentação alcoólica, em processos como por ex.: produção de pães. Fermentação lática: Quebra da glicose existente no leite, transformando-o em ácido lático – realizado por lactobacilos. Fermentação lática no homem: Conversão da glicose em ácido lático, realizada pelas células musculares durante algum exercício muito intenso e vigoroso, a fim de suprir a deficiência de oxigênio no tecido.

Respiração Intracelular: Degradação das moléculas, reduzindo-as a moléculas menores de reserva energética (não liberam energia sem a quebra das mesmas) Para cada molécula de glicose são produzidos 38 ATP, a partir de 38 ADP e 38 fosfatos. Processo 19x maior que a fermentação em relação ao rendimento energético. Quando um ATP se quebra para liberação de energia em algum processo, forma-se o ADP e um grupo de fosfato livre. A energia livre é utilizada p/ converter ADP e P em novos ATPs, através da respiração ou fermentação, formando um ciclo de síntese e decomposição.

Respiração Celular: Produção de energia e armazenamento em forma de ATP.

Como conseguir ATP através da respiração celular, a partir da molécula de Glicólise? R: A energia que existe nas ligações carbônicas da molécula da Glicose, será transferida para as moléculas de ATP.

Etapas da Respiração Celular:

1. Glicólise
2. Ciclo de Krebs
3. Cadeia Respiratória

Glicólise: (quebra da glicose). Ocorre no citoplasma da célula. Processo anaeróbio. A glicose entra na célula através de proteínas de membrana para ser quebrada. São necessárias 2 moléculas de ATP. 1 glicólise---(2 ATP)---2 piruvatos + 2 NADH2 + 4 ATP. == Acontece no citoplasma

Ciclo de Krebs: Ocorre no interior da mitocôndria (matriz mitocondrial), Processo aeróbio. Aumentar a sobrevida da molécula de glicose e permitir maior extração de energia. Nesse ciclo, inicialmente, as moléculas de ácido pirúvico perdem gás carbônico, por causa da ação de enzimas chamadas descarboxilases. São, então, transformadas em outros compostos orgânicos: os aldeídos acéticos. Há outra molécula que faz parte da matriz mitocondrial, o ácido oxalacético, que se combina ao acetil-CoA. Tal reação marca o início do ciclo de Krebs. Entrada do piruvato na mitocôndria, atravessando as membranas. Perda de 1C: O piruvato transforma-se em Acetil. Para cada molécula de Glicose ´´quebrada´´, formam-se 2 piruvatos. Portanto, 2 Acetilcoenzima A + 2 NADH

Cadeia Respiratória: Extração gradual da energia química. Ocorre nas cristas mitocondriais. Transferência de Hidrogênio do NADH e FADH para os citocromos (moléculas intermediárias). Ocorre uma liberação gradual da energia química contida nos hidrogênios que foram extraídos da glicose e que estão ligados às moléculas de FADH2 e NADH2. O aceptor final do hidrogênio na respiração é o oxigênio.

Fotossíntese: Folha (principal estrutura relacionada). Clorofila presente nos cloroplastos captam luz. Estômatos capturam gás carbônico. Dividida em 2 etapas: Fotoquímica (Tilacoide) e Química (Estroma)

Etapa Fotoquímica: Fotólise da Água: decomposição de moléculas pela luz solar. NADP é o aceptor de Hidrogênio. Fotofosforilação: adição de fosfato e produção de ATP

Etapa Química: Ocorre também na ausência de luz, Fase enzimática com consumo de ATP, Formação de Glicose, Água, ADP e P. Ciclo da fotossíntese: produtos etapa fotoquímica p/ etapa química e vice-versa.

Estômato: Os estômatos se abrem quando as células guarda absorvem água, tornando-se túrgidas e fecham-se quando estas células perdem água tornando-se flácidas.

Proteínas: Conjunto de aminoácidos. Macromoléculas completas e necessárias para os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos. São os constituintes básicos da vida: tanto que seu nome deriva da palavra grega proteios, que significa em primeiro lugar. A importância das proteínas, entretanto, está relacionada com suas funções no organismo, e não com sua quantidade. Todas as enzimas conhecidas, por exemplo, catalisam todas as reações metabólicas e capacitam os organismos à construção de outras moléculas, proteínas, ácidos nucleicos, carboidratos e lipídios, que são necessários para a vida.

Polipeptídeos: As proteínas também são chamadas de polipeptídeos, porque os aminoácidos que as compõem são unidos por ligações peptídicas. Uma ligação peptídica é a união do grupo amina de um aminoácido com o grupo carboxila.

Estrutura das proteínas: 4 tipos. Primária: é a sequência dos aminoácidos, sem se preocupar com a orientação espacial da molécula. Esta sequência é que, de fato, determina a forma e a função da proteína. Secundária: descreve as formas regulares tomadas por porções da cadeia principal da molécula. Estes arranjos resultam da formação de pontes de hidrogênio, devido à atração de um átomo do hidrogênio do grupo amino por outro átomo da mesma ou de outra molécula de aminoácidos. A) Alfa hélice e B) folha beta. Hélice: é a forma mais comum de estrutura secundária regular. Caracteriza-se por uma hélice em espiral formada por 3,6 aminoácidos por volta.

Folhas: Envolve 2 ou mais segmentos polipeptídicos da mesma molécula ou de moléculas diferentes, arranjados em paralelo ou no sentido anti-paralelo.

Terciária: É a sua complexa forma tridimensional, ou conformação, resultante das dobras da cadeia polipeptídica. A forma das proteínas está relacionada com sua estrutura terciária. EX: Proteínas globulares (que têm forma esférica). Na estabilização dessa estrutura e determinação da conformação de uma proteína entram forças de natureza diversas: Ligações dissulfeto: se formam através da oxidação dos grupos sulfidrila. Ligações salinas: Ocorre entre grupos carregados positiva e negativamente dentro da molécula. Pontes de hidrogênio: Se formam também entre as cadeias laterais. Interações dipolares. Interações hidrofóbicas: As proteínas assumem formas em dobras nas quais grupos não polares ficam no interior e as cadeias laterais polares, como as que contêm grupos carboxílicos. Estrutura quaternária: Existe, finalmente, a estrutura quaternária. Certas proteínas são compostas por mais de uma cadeia polipeptídica. Cada uma apresentando seu próprio grau de estruturação (primário, 2, 3). A conformação espacial destas cadeias, juntas, é que determina a estrutura quaternária. Esta estrutura é mantida pelas mesmas forças que determinam as estruturas secundárias e terciárias. Um importante exemplo é a hemoglobina que consiste de quatro cadeias proteicas, 2 cadeias ´´alfa´´ e 2 cadeias ´´beta´´. Classificação das Proteínas: Proteínas simples: constituídas, exclusivamente, por aminoácidos. Em outras palavras, fornecem exclusivamente uma mistura de aminoácidos por hidrólise. Exemplo: As albuminas: São as de menor peso molecular. Encontradas nos animais e vegetais. EX: albumina do plasma sanguíneo. As Globulinas: Possuem um peso molecular um pouco mais elevado. São encontradas nos animais e vegetais. ex: anticorpos. Proteínas fibrosas: Possuem peso molecular muito elevado, São exclusivas dos animais. ex: colágeno. Proteínas conjugadas: Contêm grupos prostéticos, isto é, grupos não aminoácidos tais como carboidratos, íons, pigmentos. A hemoglobina é um exemplo de proteína conjugada.