Fotossíntese e Respiração Celular

1 Introdução

Toda matéria é capaz de manter-se em estado organizado, desde a menor estrutura (organização dos átomos em uma célula) até estruturas de larga escala.

Figura 1

Fonte: http://cache05.stormap.sapo.pt/fotostore01/fotos//05/fd/06/12695_0003t38c.jpg

Figura 2

Fonte: http://www.danafarma.com.br/imagens/girassol.gif

Figura 3

Fonte: http://www.fiocruz.br/biossegura

nca/Bis/infantil/bor_coruja.jpg

Figura 1 - Micrografia de um grão de pólen; Figura 2 – Arranjo em espiral de sementes, formada por milhões de células, no disco de uma girassol; Figura 3 - Vista em primeiro plano de uma asa de borboleta mostrando o padrão criado por suas placas, cada placa sendo o produto de uma única célula.

O estado de organização interna não é espontâneo nem permanente; e, por ser instável, pode reverter muito facilmente ao estado inanimado. O que mantém as características que diferem o vivo do não-vivo é uma entrada constante de energia, devido a mecanismos celulares que extraem esta energia do meio e a converte em formas de energia que podem ser utilizadas pela célula para impulsionar a constante geração de ordem biológica.A tendência universal de estruturas se tornarem desordenadas é expressa por uma lei fundamental da física – a segunda lei da termodinâmica -, que diz que no universo o grau de desordem tende somente a aumentar, ou seja, é um processo espontâneo.No entanto, outra lei fundamental da física - a primeira lei da termodinâmica – expressa que a energia livre (energia utilizável – relacionadas à energia e força de trabalho), associada aos átomos e moléculas em seus movimentos e interações internas ao sistema, tendem a tornar o sistema organizado.Os organismos vivos necessitam dessa energia para se manterem organizados e para realizarem os processos químicos em seu interior. Para isso, precisam de um fluxo de energia exterior, e eles adquirem esta energia a partir de nutrientes adquiridos do ambiente onde vivem, ou então de fótons (energia solar), ou ainda de moléculas inorgânicas (no caso de bactérias quimiossintéticas). Durante as reações químicas que geram ordem, parte da energia que estes organismos vivos utilizam é convertida em calor (entropia), o que gera desordem no meio, aumentando assim a entropia total, como diz a segunda lei da termodinâmica já citada. Entretanto, o processo de liberação de calor dentro da célula está diretamente ligado aos processos que geram ordem, e é isso que distingue o metabolismo da célula do desperdício da queima de combustível pelo fogo.Este trabalho de revisão tem por objetivo mostrar os processos pelos quais a célula obtém esta energia tão necessária para a realização de suas reações químicas a fim de promover a manutenção e continuidade da vida.

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2 Resumo Há uma propriedade que, acima de tudo, faz os organismos vivos serem diferentes da matéria inanimada: eles são capazes de criar e manter ordem em um universo que constantemente está evoluindo para a maior desordem. Para isso, eles realizam diversas reações químicas, onde moléculas orgânicas são “desmontadas” e modificadas para suprirem as necessidades das células dos organismos vivos.No entanto, para realizar estes processos químicos, ela não somente necessita de nutrientes como também necessita de energia. Estes nutrientes e a energia de que as células necessitam tem origem do meio dito inanimado.Porém, estas reações que normalmente ocorrem no interior da célula geralmente ocorreriam apenas em temperaturas muito mais elevadas do que aquela mantida dentro de seu interior. Por isso cada uma dessas reações requer um impulso específico de reatividade química, e isso é muito importante, pois permite que cada reação seja controlada pela célula.Este controle é exercido por proteínas (enzimas), cada uma das quais é capaz de acelerar (catalisar) uma das várias reações possíveis de uma determinada molécula. Quando uma enzima termina de catalisar uma molécula, esta molécula transformada é catalisada novamente por outra enzima, seguindo assim uma reação em série. Este processo de reações interligadas é o que possibilitam que a célula sobreviva, cresça e se reproduza. Na célula ocorre dois fluxos opostos de reações químicas: reações catabólicas (decomposição dos nutrientes em moléculas menores e liberação de energia) e reações anabólicas (utilizam a energia gerada pelo catabolismo para promover a síntese de moléculas orgânicas a partir de diversas moléculas modificadas a partir das moléculas degradadas no catabolismo). Estes dois conjuntos de reações constituem o metabolismo.Todos os animais sobrevivem da energia armazenada nas ligações químicas de moléculas orgânicas sintetizadas por outros organismos vivos, e são ingeridos como alimento.Alguns animais obtêm este alimento ingerindo outros animais, no entanto tudo começa pelos animais que se alimentam de plantas. Isto porque as plantas não obtêm sua energia de outros seres vivos, mas a sintetizam a partir da luz solar, sendo assim uma fonte de energia primária. Em conseqüência, toda energia utilizada por células animais é indiretamente derivada do Sol.As plantas e algumas bactérias conseguem extrair a energia dos raios solares por meio de um processo chamado fotossíntese, e obtêm todos os demais nutrientes de que necessita a partir da matéria inorgânica (carbono, hidrogênio, nitrogênio, etc.). A energia obtida do Sol possibilita as ligações químicas dentro da célula, tornando assim possível a síntese de moléculas (açúcares, aminoácidos, nucleotídeos e ácidos graxos) que formam matéria orgânica (polissacarídeos, proteínas, ácido nucléico e ácidos graxos).Basicamente a fotossíntese ocorre em dois estágios. No primeiro estágio, a energia solar é captada e armazenada temporariamente na forma de energia das ligações químicas em pequenas moléculas especializadas (atuam como transportadora da energia e como grupo químico reativo). No fim deste primeiro estágio, o oxigênio é liberado devido à quebra da molécula de H2O pela luz.

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No segundo estágio, a energia que estava armazenada nas ligações químicas das moléculas especializadas (transportadoras de energia) é utilizada na ligação de moléculas decompostas a partir de CO2 e H2O, possibilitando assim a formação de açúcares. Este processo é conhecido como fixação do carbono.Os açúcares produzidos são utilizados como fonte de energia para realização de ligações químicas na síntese de moléculas orgânicas que são essenciais para a vida vegetal e dos seres que dela se alimentam.

Figura 4 – Equação representando o resultado líquido da Fotossíntese

Os animais utilizam os açúcares consumidos a partir dos seres fotossintetizantes (ou indiretamente) a fim de extrair energia para a realização das ligações químicas necessárias para sua existência.A fotossíntese e a respiração são processos complementares. Isto significa que as trocas entre animais e plantas não são unidirecionais. Ou seja, as plantas dependem dos animais e vice-versa. Esta dependência existe porque os animais necessitam do O2 emitido pela fotossíntese das plantas para sobreviver, enquanto que as plantas necessitam do CO2 emitido abundantemente pela respiração dos animais para sobreviver, formando assim um grande ciclo.

Figura 5 – Esquema representando relação entre Fotossíntese e RespiraçãoOs seres fotossintetizantes utilizam energia solar para produzir açúcares e outras moléculas orgânicas, que servem de alimentos

para outros organismos (animais). Estes organismos utilizam o O2 para formar CO2 a partir da quebra dos açúcares (obtidos a partir dos seres fotossintetizantes), resultando em energia para as células animais.

A seguir veremos um pouco mais sobre fotossíntese e respiração celular.3 FotossínteseA fotossíntese produz basicamente todas as moléculas orgânicas necessárias à vida a partir da quebra de dióxido de carbono da atmosfera (CO2) e da extração dos elétrons

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ENERGIA LUMINOSA AÇÚCARES ENERGIA TÉRMICACO2

H+ + + +

AÇÚCARES E OUTRAS

MOLÉCULAS ORGÂNICAS

O2

H

RESPIRAÇÃOAÇÚCARES + O2 = H2O + CO2

FOTOSSÍNTESECO2 + H2O = O2 + AÇÚCARES

CO2

ENERGIA LUMINOSA

O

PLANTASALGAS

ALGUMAS BACTÉRIAS

CO2 O2

A MAIORIA DOS ORGANISMOS VIVOS

ENERGIA ÚTIL DE LIGAÇÕES QUÍMICAS

H

das moléculas de água (H2O) – liberando grande quantidade de oxigênio1 -, e realizando a ligação destas moléculas de carbono e hidrogênio por meio da energia obtida do Sol (a partir de uma série de reações químicas).Os organismos capazes de realizar este processo são chamados seres fotossintetizantes, mas também são denominados seres autótrofos (capazes de produzir o próprio “alimento”). Neste grupo se enquadram algumas bactérias, algas e plantas.Nas plantas, a fotossíntese é realizada por uma organela intracelular especializada – o cloroplasto.

3.1.1 CloroplastoPossui uma membrana externa altamente permeável e uma membrana interna bem menos permeável - onde proteínas de transporte atuam -, separadas por um estreito espaço inter-membranoso. Juntas, formam o envelope cloroplástico.A membrana interna envolve um grande espaço chamado estroma, o qual é análogo à matriz mitocondrial2 e contém diversas enzimas metabólicas, além de um conjunto especial de ribossomos, RNA e DNA.

Figura 6 – Cloroplasto

Fonte: http://profs.ccems.pt/OlgaFranco/10ano/celula_ficheiros/image019.jpg

Estudos indicam que os cloroplastos, bem como as mitocôndrias, se originaram a partir de células procariontes primitivas, que se alimentavam (endofagia) de archeo-bactérias que realizavam as mesmas funções que as mitocôndrias e cloroplastos realizam dentro das células atuais. Com o tempo foi surgindo uma relação de endossimbiose. As células eucarióticas nasceram como comunidades de organismos em interação, que se uniram numa ordem específica. Os elementos procarióticos poderiam ter entrado numa célula hospedeira, quer como alimento, quer como um parasita. Com o tempo, os elementos originais teriam desenvolvido uma interação biológica mutuamente benéfica que, mais tarde, se transformou em uma simbiose obrigatória.Esta teoria é baseada em algumas evidências:

Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem DNA bastante diferente do que existe no núcleo celular e em quantidades semelhantes ao das bactérias;

1 O oxigênio liberado pelas plantas durante o processo de fotossíntese, por sua vez, é requisito importante para outro conjunto de reações químicas resultantes em produção de energia que estudaremos mais adiante – denominado respiração celular.2 Análogo – Definição: Biol Que exerce a mesma função, sendo de origem e estrutura diferentes. Matriz mitocondrial é a parte interna da mitocôndria (organela presente em células eucarióticas, responsável por obter energia a partir de diversas reações químicas resultando em um processo chamado respiração celular).

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As mitocôndrias utilizam um código genético diferente do da célula eucariótica hospedeira e semelhante ao das bactérias e Archaea;

Ambas organelas se encontram rodeados por duas ou mais membranas e a mais interna tem diferenças na composição em relação às outras membranas da célula e semelhanças com a dos procariotas;

Ambos se formam por fissão binária, como é comum nas bactérias; em algumas algas, como a Euglena, os cloroplastos podem ser destruídos por certas substâncias químicas ou por ausência prolongada de luz, sem que isso afete a célula (que se torna heterotrófica); além disso, quando isto acontece, a célula não tem capacidade para regenerar os seus cloroplastos;

Muito da estrutura e bioquímica dos cloroplastos, como por exemplo, a presença de tilacóides e tipos particulares de pigmentos, é muito semelhante aos das cianobactérias; análises filogenéticas de bactérias, cloroplastos e genomas eucarióticos também sugerem que os cloroplastos estão relacionados com as cianobactérias;

A seqüência do DNA de algumas espécies sugere que o núcleo celular contém genes que aparentemente vieram do cloroplasto;

Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem genomas muito pequenos, em comparação com outros organismos, o que pode significar um aumento da dependência destas organelas depois da simbiose se tornar obrigatória, ou melhor, passar a ser um organismo novo;

Vários grupos de protistas possuem cloroplastos, embora os seus portadores serem, em geral, mais estreitamente aparentados com formas que não os possuem, o que sugere que, se os cloroplastos tiveram origem em células endosimbiontes, esse processo teve lugar múltiplas vezes, o que é muitas vezes chamado “endosimbiose secundária”.

Figura 7 – Esquema ilustrando evolução de células primitivas

Fonte: http://www.liaaq.ufsc.br/aulas/biologia%20energetica%20celular.pdf

Diferentemente das mitocôndrias, a membrana interna do cloroplasto não realiza a cadeia transportadora de elétrons, e sim uma terceira membrana denominada tilacóide, que se invagina formando sáculos (pequenos sacos).

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A clorofila (pigmentos especializados para a captação da luz) está contida neste sistema de membranas, o que caracteriza a coloração verde do cloroplasto. Nos tilacóides é onde ocorre a primeira das duas etapa de reações fotossintéticas.

3.1.1.1 Primeira etapa de reações fotossintéticasOs tilacóides formam pilhas na forma de moedas conhecidas como grana lamelae (ou simplesmente grana), sendo que cada pilha é denominada granum. Estas pilhas ficam "apoiadas" nas lamelas. Todo esse conjunto de membranas encontra-se mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto, chamado de estroma.

Figura 8 – Tilacóide

Fonte: http://professores.unisanta.br/maramagenta/Imagens/ANATOMIA/cloroplasto.jpg

As moléculas de clorofila encontradas nas membranas dos tilacóides reúnem-se em grupos, formando estruturas chamadas de "complexos de antena" ou "antena", que captam energia solar.A energia do sol energiza um elétron da clorofila, capacitando-o a mover-se, como que "saltando" de clorofila em clorofila, até atingir um par especial de clorofilas que se encontra no centro de reação da antena. Ao serem excitadas, estas clorofilas especiais liberam um de seus elétrons.

Figura 8 – Complexo de coleta da luz

Fonte: http://www.projeto-biologico.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/photosynthesis_1/graphics/lhc.gif

Este elétron é recebido por uma das moléculas presentes na cadeia transportadora de elétrons. Os componentes da cadeia transportadora de elétrons da fotossíntese são proteínas integradas às membranas tilacóides do cloroplasto.

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Figura 9 - Diagrama esquemático das enzimas mais importantes das membranas tilacóides, mostrando o caminho seguido pelos elétrons e prótons durante as reações luminosas

Fonte: http://www.projeto-biologico.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/photosynthesis_1/graphics/memb.gif

Quando a clorofila perde seu elétron ela fica muito instável. Então a molécula de água “doa” um de seus elétrons para ela se estabilizar. Durante este processo, a molécula de água acaba sendo quebrada, liberando assim o oxigênio e o hidrogênio.A passagem do elétron da clorofila para a primeira molécula da cadeia transportadora de elétrons é apenas o início de uma cascata de transferências de elétrons através da cadeia transportadora. O NADP+ é o receptor final dos elétrons transferidos e se converte então em NADPH. Durante a transferência de elétrons ocorre um acúmulo de prótons (íons H+) no espaço interior do tilacóide. Este acúmulo é usado para gerar uma “força motriz” de prótons através da membrana do tilacóide. Os prótons não são capazes de atravessar diretamente a camada de lipídios da membrana do tilacóide, mas passam através de uma molécula presente na membrana denominada ATP-sintase. Esta molécula é responsável pela formação de ATP a partir de ADP (adenosina difosfato) + Pi (fósforo inorgânico).

3.1.1.2 Segunda etapa das reações fotossintéticasTambém conhecida como ciclo de Calvin (ou rota C3 de fixação do carbono, uma vez que o produto formado é um composto de 3 carbonos - ácido fosfoglicérico), se refere ao processo de fixação do carbono. Ela pode ser dividida em quatro fases distintas: fase de carboxilação, fase de redução, fase de regeneração e fase de síntese dos produtos.A fase de carboxilação consiste na reação de CO2 com a ribulose bisfosfato, catalisada pela ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase (RuBisCO), seguida por uma clivagem molecular, formando o ácido fosfoglicérico.A fase de redução consiste na redução do ácido glicérico, formado na etapa anterior, em triose fosfato.A fase de regeneração consiste na regeneração da ribulose bisfosfato através de reações de interconversão de açúcares.

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A fase de síntese de produtos consiste na produção de outros compostos, tais como, polissacarídeos, aminoácidos e ácidos graxos. A síntese desses compostos é influenciada pelas condições fisiológicas.

Figura 10 – Ciclo de Fixação do Carbono

Fonte: http://curlygirl.naturlink.pt/calvin.jpg

Figura 11 – Fotossíntese

Fonte: http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/fotossintese/imagens/fotossintese43.jpg

Entretanto, esta não é a única rota de fixação do CO2. Na maioria das plantas e gramíneas tropicais, tais como, a cana-de-açúcar e a cevada, a fixação do CO2 resulta

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em compostos de 4 carbonos como o oxaloacetato, o malato e o aspartato. A fixação ocorre pela carboxilação do fosfoenolpiruvato a oxaloacetato catalisada pela fosfoenolpiruvato carboxilase. Por essa razão, essa rota é chamada de C4.Existe ainda o metabolismo ácido das crassuláceas (CAM), cujo nome se deve ao fato de ser primeiro encontrado nas Crassulaceae. Esta rota de fixação do CO2 é muito comum nas famílias das angiospermas: Agavaceae, Bromeliaceae, Cactaceae, Euphorbiaceae, Liliaceae, Orchidaceae, etc.Como nas plantas de metabolismo C4, o primeiro metabólito a ser sintetizado pela fixação do CO2 é o oxaloacetato. Este CO2 é posteriormente liberado pela descarboxilação do malato e refixado no ciclo de Calvin pela RuBisCO. Entretanto os metabolismos CAM e C4 diferem entre si pelo local e tempo de ocorrência. Nos vegetais que apresentam metabolismo C4, a fixação do CO2 ocorre nas células fotossintéticas presentes no mesófilo da folha. O carbono fixado na forma de malato migra para as células envolventes da bainha onde ocorre então a liberação e refixação do CO2 através do ciclo de Calvin. Nas plantas do metabolismo CAM o período de fixação via fosfoenolpiruvato carboxilase e RuBisCO estão separados pelo tempo. Nessas plantas, a fixação ocorre durante a noite quando os estômatos estão abertos via carboxilação do fosfoenolpiruvato e acúmulo do malato, assim formado, nos vacúolos. Durante o dia, os estômatos se fecham para minimizar a perda de água, e o malato é transportado para o citossol onde é descarboxilado e o CO2 é refixado pela RuBisCO.

3.1.1.2.1 Metabolismo C4

As vantagens dos metabolismos CAM e C4 sobre o C3 são: alta taxa fotossintética (dificilmente atinge-se a saturação da fotossíntese), ausência de fotorrespiração, alta eficiência na utilização da água, alta tolerância salina e baixo ponto de compensação para o CO2. A desvantagem é o alto custo energético e o conseqüente menor rendimento quântico de fixação de CO2. Além disso, com exceção do abacaxi, as plantas de metabolismo CAM, ao contrário das de metabolismo C3, não são muito produtivas em termos de biomassa. Os vegetais de metabolismo C4 são altamente produtivos. As macroalgas além de possuírem o metabolismo C3, cujo produto principal nas Phaeophyta é o manitol, são capazes de fixar CO2 ou HCO3- independente de luz, pela carboxilação do fosfoenolpiruvato a malato. Entretanto, ao contrário das plantas de metabolismos C4 e CAM, onde o CO2 fixado é posteriormente liberado para o ciclo de Calvin, o oxaloacetato formado pela fixação do CO2, via fosfoenolpiruvato, é utilizado para as reações de biossíntese ou como intermediário do ciclo do ácido tricarboxílico, havendo portanto, fixação líquida de CO2. Esta capacidade de fixar CO2 independente de luz é ecologicamente significante, pois permite o crescimento das macroalgas (em particular a Phaeophyta, onde este tipo de fixação é expressiva) em ambientes de irradiação limitada. As outras rotas metabólitas acopladas com a fase clara da fotossíntese são: a fixação do N2, a biossíntese de ácidos graxos, a reação de Mehler e a fotorrespiração. A fotorrespiração é uma ineficiência do ciclo de fixação de CO2. A Enzima RuBisCO não é específica para o CO2, ela também aceita como substrato o O2, de sorte que, ao invés de ser produzido 2 moléculas de ácido glicérico após a clivagem molecular, produz-se uma molécula de ácido glicérico e uma molécula de ácido glicólico, que na célula está na forma aniônica glicolato. O glicolato é exportado aos peroxomas onde é oxidado à glioxalato e então aminado para formar o aminoácido glicina (Gli). A glicina por sua vez,

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é exportada para a mitocôndria onde 2 moléculas de glicina são utilizadas para gerar uma molécula de serina (Ser) e uma molécula de CO2. Daí o nome fotorrespiração, pois há a participação da luz (foto), o consumo de O2 e a liberação de CO2 (respiração). A fotorrespiração é favorecida em ambientes de alta concentração de O2 e baixa de CO2

(condição atmosférica) e em altas temperaturas (Climas tropicais e equatoriais).

Pode-se então sumarizar a fotorrespiração na seguinte equação:

A reação de Mehler consiste na transferência de elétrons no final da cadeia de transporte de elétrons fotossintético da NADP-Ferredoxina redutase para o O2. Essa reação produz uma espécie de radical livre altamente reativa, o superóxido (O2-.). Através das enzimas ascorbato superóxido dismutase e catalase, o O2-. é transformado em O2 e H2O. Essa reação tem uma importância fundamental nos processos fotoinibitórios. 

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(2Ribulose-1,6-bisfosfato2-) + 2O2

+3H2O + 3NAD+ +NH3

2(2-fosfoglicerato) + 2HPO32- +

3NADH + 3H+ +Ser + CO2

4 Respiração CelularÉ um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. Nesse processo, verifica-se a oxidação ou "queima" de compostos orgânicos de alto teor energético, como gás carbônico e água, além da liberação de energia, que é utilizada para que possam ocorrer as diversas formas de trabalho celular.  A respiração é um fenômeno de fundamental importância para o trabalho celular e, portanto, para manutenção de vida num organismo. A fotossíntese depende da presença de luz solar para que possa ocorrer. Já a respiração celular, inclusive nas plantas, é processada tanto no claro como no escuro, ocorre em todos os momentos da vida de organismo e é realizada por todas as células vivas que o constituem. Se o mecanismo respiratório for paralisado num indivíduo, suas células deixam de dispor de energia necessária para o desempenho de suas funções vitais; inicia-se, então, um processo de desorganização da matéria viva, o que acarreta a morte do indivíduo.Na respiração, grande parte da energia química liberada durante oxidação do material orgânico se transforma em calor. Essa produção de calor contribui para a manutenção de uma temperatura corpórea em níveis compatíveis com a vida, compensando o calor que normalmente um organismo cede para o ambiente, sobretudo nos dias de frio. Isso se verifica principalmente em aves e mamíferos; em outros grupos, como os anfíbios e os repteis, o organismo é aquecido basicamente através de fontes externas de calor, quando, por exemplo, o animal se põe ao sol. Já vimos que nos seres vivos a energia química dos alimentos pode ou não ser extraída com a utilização do gás oxigênio. No primeiro caso, a respiração é chamada aeróbica. No segundo, anaeróbica. 

4.1 Respiração AeróbicaA respiração aeróbica se desenvolve, sobretudo, nas mitocôndrias, organelas citoplasmáticas que atuam como verdadeiras "usinas" de energia.  

Figura 12 - Mitocôndria

Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Diagram_of_a_human_mitochondrion_pt.svg/562px-Diagram_of_a_human_mitochondrion_pt.svg.png

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No processo verifica-se que a molécula de glicose (C6H12O6) é quebrada de maneira a originar substâncias relativamente mais simples (CO2 e H2O). A quebra da glicose, entretanto, não pode ser efetuada de forma repentina, uma vez que a energia liberada seria muito intensa e comprometeria a vida da célula. É preciso, portanto, que a glicose seja quebrada gradativamente. Assim, a respiração aeróbica compreende, basicamente, três fases: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons. 

4.1.1 GlicóliseGlicólise significa “quebra da glicose”. Ocorre no citoplasma da célula. Nesse processo, a glicose converte-se em duas moléculas de um ácido orgânico dotado de 3 carbonos, denominado ácido pirúvico (C3H4O3). Para ser ativada e tornar-se reativa a célula consome 2 ATP (armazena energia química extraída dos alimentos distribuindo de acordo com a necessidade da célula). No entanto, a energia química liberada no rompimento das ligações químicas da glicose permite a síntese de 4 ATP. Portanto, a glicólise apresenta um saldo energético positivo de 2 ATP.Na conversão da glicose em ácido pivúrico, verifica-se a ação de enzimas denominadas desidrogenases, responsáveis, como o próprio nome diz, pela retirada de hidrogênios. Nesse processo, os hidrogênios são retirados da glicose e transferidos a dois receptores denominados NAD (nicotinamida adenina dinucleotídio). Cada NAD captura 2 hidrogênios. Logo, formam-se 2 NADH2.

Figura 13 – Glicólise

Fonte: ttp://www.biocristalografia.df.ibilce.unesp.br/valmir/bioquimica/cadeia_transp_e/bioq_fig1.jpg

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4.1.2 Ciclo de KrebsO ácido pivúrico, formado no citoplasma durante a glicose, penetra na mitocôndria, onde perde CO2, através da ação de enzimas denominadas descarboxilases. O ácido pivúrico então converte-se em aldeído acético.O aldeído acético, pouco reativo, combina-se com uma substância chamada coenzima A (COA), originando a acetil-coenzima A (acetil-COA), que é reativa. Esta, por sua vez combina com um composto. Nesse momento inicia-se o ciclo de Krebs, fenômeno biológico ocorrido na matriz mitocondrial.Da reação da acetil-CoA, ocorrem séries de desidrogênações e descarboxilações até originar uma nova molécula de ácido oxalacético, definido um ciclo de reações, que constitui o ciclo de Krebs. 

Figura 14 – Ciclo de Krebs

Fonte: http://curlygirl.naturlink.pt/energia.htm

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4.1.3 Cadeia Transportadora de Elétrons Essa fase ocorre nas cristas mitocondriais. Os hidrogênios retirados da glicose e presentes nas moléculas de FADH2 e NADH2 são transportados até o oxigênio, formando água. Dessa maneira, na cadeia respiratória o NAD e o FAD funcionam como transportadores de hidrogênios.

Figura 15 - Cadeia Transportadora de Elétrons 1

Fonte: http://www.ufpe.br/projeto_biologico/biochemistry/problem_sets/metabolism/graphics/electron_T2.gif

Na cadeia respiratória, verifica-se também a participação de citocromos, que tem papel de transportar elétrons dos hidrogênios. À medida que os elétrons passam pela cadeia de citocromos, liberam energia gradativamente. Essa energia é empregada na síntese de ATP.

Figura 16 – Cadeia Transportadora de Elétrons 2

Fonte: http://curlygirl.naturlink.pt/energia.htm

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5 Conclusões

É por meio da fotossíntese e respiração celular que as células obtêm energia para realizar suas atividades e garantir a manutenção da vida, bem como sua organização e este trabalho apresentou um estudo detalhado sobre estes dois processos de produção dentro da célula.

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