Metabolismo energético

O conjunto de transformações químicas em que moléculas são modificadas, quebradas ou unidas entre si transformando-se em outras é o que constitui o metabolismo. O metabolismo pode ser dividido em um conjunto de reações de anabolismo (construção de moléculas orgânicas) e de catabolismo (degradação de moléculas), processos que os seres vivos utilizam para obter a matéria-prima e a energia para sua sobrevivência.

 ATP: a moeda energética dos seres vivos

A energia obtida das moléculas orgânicas degradadas é primeiramente armazenada em moléculas de trifosfato de adenosina (ATP). Essa molécula irá capturar, armazenar e posteriormente transferir a energia para os processos celulares. O ATP é um nucleotídio, composto pela base nitrogenada adenina unida ao glicídio ribose, que se liga a uma cadeia de três grupos fosfatos. As ligações químicas entre os fosfatos do ATP são chamadas de ligações de alta energia.  O ATP normalmente é sintetizado através da adição de um grupo fosfato inorgânico a uma molécula precursora com dois fosfatos, o ADP.

Vejamos, de forma simplificada, os principais mecanismos de obtenção de energia

Respiração Celular

A maioria dos seres vivos sintetizam ATP através da respiração celular. Nesse processo o oxigênio atua como agente oxidante de moléculas orgânicas. Desta maneira, moléculas de ácido graxo ou de glicídios (como a glicose), são degradadas, formando gás carbônico e água e liberando energia, que será utilizada para a produção de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. As etapas da respiração celular e seus saldos finais são:

1. Glicólise: processo anaeróbico que ocorre no citoplasma da célula. Saldo Final: 2 ATPs e 1 NADH.

2. Ciclo de Krebs: processo aeróbico que ocorre na matriz mitocondrial. Saldo Final: 2 CO2+ 3 NADH+ 1FADH + 1GTP (ou ATP)

3. Cadeia respiratória: processo aeróbico que ocorre na membrana interna da mitocôndria. Obs: O gás oxigênio só participa efetivamente da respiração celular nesta última etapa. No entanto, apesar de o oxigênio não estar envolvido em nenhuma etapa do Ciclo de Krebs, em sua  ausência o ciclo é rapidamente interrompido.  No início desta etapa, as moléculas de NADH e FADH2 serão reoxidadas, reduzindo o oxigênio a moléculas de água.

A energia liberada gradativamente pelos elétrons durante sua transferência até o gás oxigênio é usada na produção de ATP. 

Saldo Final da fosforilação oxidativa: até um máximo de 26 moléculas de ATP.

Saldo final da respiração celular: até um máximo de 30 moléculas de ATP (2 da glicólise + 2 do ciclo de Krebs (1 GTP para cada AcetilCoA) + 26 da cadeia respiratória).

Fermentação

A fermentação é o principal mecanismo anaeróbico para produção de ATP a partir de substâncias orgânicas. É utilizada por muitos fungos e bactérias que vivem em locais pobres em oxigênio. Neste processo o ácido pirúvico recebe elétrons e hidrogênio do NADH, transformando-se em ácido lático (fermentação lática) ou etanol (fermentação alcoólica) e gás carbônico.

Nossas células musculares realizam, além da respiração, a fermentação lática em casos de grande esforço muscular. Assim há liberação de energia extra, porém, com acúmulo de ácido lático, que provoca dores e cansaço.

Saldo final da fermentação: 2 ATPs

Fotossíntese

Na fotossíntese ocorre a síntese de compostos orgânicos a partir de gás carbônico em presença de clorofila e luz. A fotossíntese pode ser resumida em 4 etapas:

1. Absorção de luz;

2. Transporte de elétrons que leva à produção de NADPH;

3. Produção de ATP;

4. Fixação de carbono (conversão de CO2 em glicídios).

As etapas de 1-3 ocorrem na membrana tilacóide dos cloroplastos e a etapa 4 em seu estroma.

O glicídio que se forma na fotossíntese é o 3-fosfato de gliceraldeído (PGAL), que será, em seguida, transformado em amido ou sacarose.

Quimiossíntese

A quimiossíntese é o processo de formação de moléculas orgânicas através da energia liberada em reações de oxidação de substâncias inorgânicas. É realizada por bactérias e arqueobactérias autotróficas que vivem em locais desprovidos de luz e matéria orgânica. Para sobreviver, esses organismos necessitam apenas de um agente oxidante, gás carbônico e água.

Exemplos: bactérias de solo dos gênerosNitrosomonaseNitrobacterimportantes para a reciclagem de nitrogênio do planeta.

Fonte: https://descomplica.com.br/blog/biologia/o-que-e-metabolismo-energetico/