Fisiologia 1 - Mecanismos de obtenção de energia pela célula humana

Prévia do material em texto

Disciplina: Fisiologia 1 
Docente: Raimundo Nonato Araujo Soares Neto 
Discente: Edilson Sousa dos Santos 
Atividade Proposta: Mecanismos de Obtenção de energia pela célula Humana 
_______________________________________________________________________ 
 
As células dos organismos vivos necessitam de energia para realizar os seus processos de 
crescimento e manutenção vital, entre os quais estão os de sintetizar novas substâncias, 
realizar movimentos, estabelecer trocas passivas e ativas de substâncias através de 
membranas, produzir calor, eliminar resíduos, desencadear processos de reprodução, etc. 
Para obter essa energia realizam o processo de respiração celular que consiste 
basicamente no processo de extração da energia química armazenada nas moléculas de 
glicose, com a participação do oxigênio. É um processo contínuo, que acontece em todas 
as células dos seres aeróbios, tanto de dia como de noite. Se o mecanismo respiratório de 
entrada de O2 for paralisado num indivíduo, suas células deixam de dispor de energia 
necessária para o desempenho de suas funções vitais e inicia-se, então, um processo de 
desorganização da matéria viva, o que acarreta a morte do indivíduo. 
A respiração celular da maioria dos seres vivos se realiza dentro de uma estrutura com 
forma de chinelo: o mitocôndrio, que são verdadeiras “Usinas” de energia. O número de 
mitocôndrios de uma célula varia de alguns até centenas, dependendo se a célula realiza 
menos ou mais intensamente a respiração celular. 
No entanto, a energia não é liberada de uma vez só, pois acarretaria uma liberação de uma 
quantidade muito grande de energia que não poderia ser aproveitada diretamente pela 
célula, acabando por ser perdida para o meio ambiente sob a forma de calor. Por isso, a 
glicose é quebrada aos poucos, formando moléculas menores e liberando pequenas 
porções energéticas que vão sendo captadas por uma substância chamada ATP 
(trifosfato). Quando a célula precisa de energia para realizar algum trabalho, o ATP 
fornece a energia armazenada no seu terceiro fosfato e transforma-se em ADP, pronto 
para receber novo fosfato e armazenar outra porção energética nessa terceira ligação 
química, regenerando um novo ATP. 
No entanto, grande parte da energia química liberada durante a oxidação da glicose se 
transforma em calor que contribui para a manutenção de uma temperatura corpórea em 
níveis que possibilitam a vida, compensando o calor que normalmente um organismo vivo 
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 répteis, o organismo é aquecido 
basicamente através de fontes externas de calor, quando, por exemplo, o animal se põe ao 
sol. 
 
1 – Fosfocreatina 
A fosfocreatina, também conhecida como creatina fosfato ou PCr, é uma mólecula 
de creatina fosforilada que é um importante depósito de energia no músculo esquelético, 
já que transporta uma ligação fosfato de alta energia similar às ligações do ATP. A 
fosfocreatina é clivada instantaneamente para reconstituir a molécula de ATP (gasta 
na contração muscular) a partir de um ADP e de um novo íon fosfato que se liga a ele, 
além de formar creatina por 2 a 7 segundos após um esforço muscular intenso. Essa 
reação de degradação é reversível. 
Os poucos segundos (de cinco a oito segundos) em que uma pessoa é capaz de manter a 
contração muscular máxima se deve ao fato de que a quantidade total de fosfocreatina no 
músculo, assim como a do ATP, é muito pequena. A quantidade de fosfocreatina é em 
torno de cinco vezes maior que a quantidade de ATP. 
A fosfocreatina tem um papel importante nos tecidos que possuem uma demanda muito 
alta de energia flutuante, como o músculo e o cérebro. Essa substância é sintetizada 
no fígado e é transportada para as células musculares para armazenamento. 
A degradação da fosfocreatina gera a creatinina, cujos níveis no soro sanguíneo são 
muito utilizados para medir a função renal. 
 
2 – Glicose 
A glicose é um carboidrato do grupo dos monossacarídeos, portanto, é um carboidrato 
simples. Utilizada pelas células no processo de respiração celular, a principal função da 
glicose é fornecer energia aos organismos vivos. Para entrar nas células, a glicose pode 
utilizar transportadores específicos ou ainda adentrar o meio intracelular por meio de um 
transporte acoplado ao íon sódio. 
No organismo humano, observa-se, algumas vezes, o aumento dos níveis de glicose no 
sangue, uma situação conhecida como hiperglicemia. Essa alta da glicose pode 
indicar diabetes, uma doença em que a insulina não é suficiente no organismo ou não é 
utilizada adequadamente pelo corpo. Existe ainda uma situação conhecida 
como hipoglicemia, em que os níveis de glicose estão abaixo do normal. Esse problema 
pode desencadear mal-estar, causando, por exemplo, tontura e visão embaçada. A glicose 
é um tipo de carboidrato simples classificado como monossacarídeo. Esse carboidrato é 
utilizado na formação de outros mais complexos. Sua forma molecular é C6H12O6. Por 
apresentar seis carbonos, a glicose é classificada como hexose. 
Os seres humanos conseguem garantir a quantidade de glicose necessária para o 
funcionamento do corpo por meio da alimentação. Algumas vezes, no entanto, nosso 
corpo não consegue utilizar adequadamente essa glicose, ocasionando um aumento desse 
carboidrato no sangue, situação conhecida como hiperglicemia. A glicose é um 
importante carboidrato utilizado pelas células para a produção de energia em um processo 
conhecido como respiração celular. Nesse processo, a glicose é degrada, e é produzida 
energia para a célula. 
Na glicólise, acontecem dez reações diferentes, que podem ser agrupadas em duas etapas: 
Investimento energético: nessa etapa, como o nome sugere, a célula irá gastar ATP 
(adenosina trifosfato), uma molécula que libera grande quantidade de energia livre. No 
total, serão gastas, no investimento energético, duas moléculas de ATP. Compensação 
energética: nessa etapa, a energia gasta, será compensada. Serão produzidas quatro 
moléculas de ATP. Como na fase de investimento energético duas moléculas foram 
gastas, dizemos que o rendimento líquido final da glicólise é de duas moléculas de ATP 
por molécula de glicose. 
3 – Ciclo de Krebs 
O ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido 
tricarboxílico, é uma das etapas da respiração celular, um processo aeróbio para obtenção 
de energia que ocorre nas células de diversos organismos. No ciclo de Krebs, ocorre a 
oxidação completa das moléculas que são fontes de energia, como carboidratos e ácidos 
graxos. Na oxidação da glicose, o ciclo de Krebs apresenta, ao final do processo, um saldo 
de seis moléculas de NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzido), duas 
moléculas de FADH2 (flavina adenina nucleotídeo reduzido), duas moléculas de ATP 
(adenosina trifosfato) e quatro moléculas de CO2 (dióxido de carbono). Apresentamos a 
seguir a importância desse ciclo no processo de obtenção de energia, detalhando como 
ocorre cada uma de suas etapas. 
 
O que é o ciclo de Krebs? 
 
O ciclo de Krebs é uma das etapas da respiração celular, processo de obtenção de energia 
realizado na presença de oxigênio (processo aeróbio) pela maioria das células 
eucarióticas e algumas procarióticas. Nesse processo, ocorre a degradação de uma 
molécula orgânica, resultando em gás carbônico, água e energia como produtos finais. 
Essa energia é utilizada nas mais diversas reações que ocorrem nas células. 
No ciclo de Krebs, ocorre a oxidação de fontes energéticas, como carboidratos, ácidos 
graxos e aminoácidos, e são produtos dessa etapa o CO2 e elétrons altamente energéticos, 
armazenados em moléculas carreadoras de energia. 
 
 
 
 
 
 
https://www.google.com/search?q=ciclo+de+krebs&tbm=isch&hl=pt-
BR&safe=off&chips=q:ciclo+de+krebs,online_chips:mapa+mental:61sJVoNT4cs%3
D&sa=X&ved=2ahUKEwi54du1xcHwAhVQhZUCHXsbA2cQ4VZ6BAgBEBo&biw=13
49&bih=625#imgrc=BPZ-Nmwi2ebOBM4 – Cristas Mitocondriais 
 
As mitocôndrias são organelas celulares relacionadas com o processo de respiração 
celular. 
São frequentemente referidas como “casas de força” das células, pois, por meio do 
processo de respiração celular, uma grande quantidade de ATP é gerada. 
As mitocôndrias são organelas de formato esférico ou alongado encontradas em quase 
todas as células eucariontes, isto é, células que se caracterizam pela presença de material 
genético envolto pela membrana nuclear. Em células procariontes, as mitocôndrias não 
estão presentes. 
O número de mitocôndrias varia de uma célula para outra, porém, normalmente, 
observam-se centenas de mitocôndrias em uma única célula. Um número maior é 
observado em células que apresentam grande atividade metabólica. Além disso, as 
mitocôndrias acumulam-se nos locais do citoplasma que possuem maior gasto de energia. 
Essas organelas apresentam um comprimento que varia de 1,0 µm a 10 µm e largura entre 
0,5 µm e 1,0 µm. Apresentam duas membranas: uma membrana interna, que apresenta 
projeções para seu interior (cristas mitocondriais), e uma membrana mais externa, que é 
lisa. Entre a membrana externa e a interna, há o chamado espaço intermembranoso. A 
membrana interna, por sua vez, delimita um espaço interno, o qual contém a matriz 
mitocondrial. 
As cristas mitocondriais são responsáveis por garantir o aumento da superfície da 
membrana interna. Nessa crista, é possível perceber a presença de enzimas e também 
outros componentes que são importantes no processo de respiração celular. As células 
que consomem muita energia apresentam mitocôndrias com grande quantidade de cristas. 
Na matriz mitocondrial, encontra-se uma grande quantidade de enzimas que atuam na 
respiração celular, outras proteínas, material genético (DNA e RNA) e ribossomos. 
O DNA encontrado nas mitocôndrias é muito semelhante ao das bactérias, apresentando-
se como filamentos duplos e circulares. Os filamentos de DNA são sintetizados na própria 
organela, e sua duplicação ocorre sem interferência do DNA nuclear. 
 
Funções das mitocôndrias 
As mitocôndrias funcionam como um sítio do processo de respiração celular. Esse 
processo metabólico extrai energia armazenada na glicose e também em outros 
combustíveis orgânicos, havendo decomposição desses combustíveis, na presença de 
oxigênio, em gás carbônico e água. A energia liberada é utilizada para realizar diversas 
atividades celulares, como o transporte através da membrana. 
 
 
Origem das mitocôndrias 
A origem das mitocôndrias, e também dos cloroplastos, é explicada por meio da teoria 
endossimbionte. De acordo com essa teoria, um ancestral das células eucariontes 
fagocitou um pequeno procarionte ancestral aeróbio (utilizava oxigênio para metabolizar 
as moléculas orgânicas), que começou a viver em seu interior. Esse procarionte ancestral 
foi englobado, mas não foi digerido pela célula e, por fornecer vantagem a essa célula, 
começou a viver de maneira simbiótica, isto é, em uma relação que beneficiava todos os 
envolvidos. 
 
 
 
 
Resumo sobre mitocôndrias 
 As mitocôndrias são encontradas em células eucariontes. 
 Mitocôndrias estão relacionadas com o processo de respiração celular e são 
encontradas em maior número em células que apresentam grande atividade 
metabólica. 
 Mitocôndrias são organelas que apresentam dupla membrana. 
 A membrana mais interna da mitocôndria forma as cristas mitocondriais. 
 As cristas mitocondriais delimitam a matriz mitocondrial, na qual são encontradas 
proteínas, DNA, RNA e ribossomos. 
 O DNA das mitocôndrias é semelhante ao de bactérias. 
 A origem das mitocôndrias pode ser explicada pela teoria endossimbiótica. 
 
5 – Conclusão 
 
Respiração celular é um processo pelo qual os organismos obtêm energia para 
realizar as mais diversas atividades. A respiração celular ocorre nas mitocôndrias, em 
presença de oxigênio, e é divida em três etapas: a glicólise, o ciclo do ácido cítrico 
(ou ciclo de Krebs) e a fosforilação oxidativa. A seguir, detalharemos como ela ocorre, 
suas etapas e importância. 
 
O que é respiração celular ? 
 
Respiração celular é o processo pelo qual os organismos obtêm energia para realizar 
as mais diversas atividades. Esse procedimento pode ocorrer tanto na presença de 
oxigênio, sendo aeróbio, quanto em sua ausência, anaeróbio. No entanto, tal termo é 
normalmente utilizado para referir-se ao processo aeróbio, como faremos também aqui. 
Na respiração celular, a obtenção de energia ocorre com a oxidação de uma molécula 
orgânica, geralmente a glicose, liberando energia. Parte dessa energia é armazenada na 
forma de moléculas de ATP (adenosina trifosfato), e parte é liberada na forma de calor. 
Esse processo pode ser dividido em três etapas: a glicólise, o ciclo do ácido cítrico (ou 
ciclo de Krebs) e a fosforilação oxidativa. Em geral, o termo respiração celular é utilizado 
pelos bioquímicos para representar as fases dois e três, etapas que ocorrem 
nas mitocôndrias. 
 
Respiração celular e fotossíntese 
A respiração celular e a fotossíntese são processos diferentes, mas interligados. Na 
respiração celular, ocorre a liberação de energia para ser utilizada pelo organismo, no 
entanto, essa energia é produzida por outro processo, a fotossíntese. 
A fotossíntese produz moléculas orgânicas nos organismos produtores fotossintetizantes, 
como plantas e algas. Assim, os organismos heterotróficos, como os animais, obtêm essas 
moléculas por meio da alimentação, seja alimentando-se de organismos produtores, seja 
de outros heterotróficos. 
 
Na fotossíntese, os organismos produtores captam a energia luminosa através de 
moléculas denominadas cloroplastos. Em seguida, essa energia é convertida em energia 
química e utilizada para a síntese de compostos orgânicos, como as moléculas de glicose. 
Essa energia química fica armazenada nessas moléculas e é liberada durante o processo 
de respiração celular. 
Além disso, a fotossíntese também apresenta como produto final oxigênio, que também 
será utilizado na respiração celular, um processo aeróbio. Já a respiração 
celular apresenta como produto final gás carbônico e água, que serão utilizados pelos 
organismos produtores para a realização da fotossíntese. 
O processo de fotossíntese pode ser resumido na equação apresentada no quadro a seguir. 
No entanto, é importante destacar que as primeiras moléculas produzidas são de açúcares 
mais simples, com apenas três átomos de carbono 
Etapas da respiração celular 
A respiração celular é um processo que pode ser dividido em três etapas. Vamos conferir 
quais são elas.Glicólise 
Embora a respiração celular seja considerada um processo que ocorre na presença de 
oxigênio, este não é essencial para essa etapa, assim a glicólise pode ocorrer tanto na 
presença quanto na ausência desse elemento. Na glicólise ocorre a degradação da 
molécula de glicose, com seis carbonos, em duas moléculas contendo três carbonos cada 
uma, o piruvato. Essa etapa ocorre no citosol das células. 
 
A glicólise consiste em 10 reações que ocorrem em duas etapas. Na primeira, 
denominada fase de ativação, ocorre a fosforilação da glicose, que, ao receber fosfato 
proveniente de duas moléculas de ATP, torna-se quimicamente ativa. Nessa fase há gasto 
de energia. 
Na segunda etapa, a fase de rendimento, ocorre a oxidação da glicose. A energia liberada 
nesse processo é utilizada para a produção de quatro moléculas de ATP. Os elétrons 
liberados na oxidação da glicose levam à redução de NAD+ (dinucleotídeo nicotinamida-
adenina) em NADH. 
 
Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) 
Na presença de oxigênio, as moléculas de piruvato entram nas mitocôndrias, a partir daí, 
passam por três etapas para a formação de um novo composto, o acetil coenzima-A 
(acetil-CoA). Na primeira etapa, ocorre a remoção e a liberação do grupo carboxila do 
piruvato na forma de CO2. 
 
Na segunda etapa, ocorre a formação de acetato e os elétrons liberados ligam-se ao 
NAD+, ficando armazenados na forma de energia em NADH.Na terceira fase, o acetato 
liga-se à coenzima A, composto derivado da vitamina B, formando o acetil coenzima-A 
(acetil-CoA). 
 
Em seguida, inicia-se o ciclo do ácido cítrico, também conhecido por ciclo de 
Krebs. Aqui ocorre a oxidação completa da glicose por meio de oito etapas. O acetil-
CoA reage com o oxaloacetato, um ácido constituído por quatro carbonos, formando o 
citrato, uma forma oxidada do ácido cítrico constituída por seis carbonos. 
 
A seguir ocorrerão reações que levarão à degradação do citrato, dois dos seis carbonos 
são removidos e oxidados a CO2, formando novamente oxaloacetato. O oxaloacetato 
reagirá com outro acetil-CoA, iniciando novamente o ciclo. 
 
Para cada acetil-CoA, 3 NAD+ são reduzidos a NADH. Os elétrons são transferidos ao 
FAD (dinucleótidio de flavina-adenina), formando FADH2. Nessa etapa, em diversas 
células animais, é formado GTP (trifosfato de guanosina) por fosforilação, uma molécula 
semelhante em estrutura e ação ao ATP e que pode ser também utilizada para a produção 
de ATP.J á algumas células animais, as células vegetais e bactérias formam moléculas de 
ATP por fosforilação. O saldo final desse ciclo, como cada glicose produz dois acetil-
CoA, é: 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP. 
Fosforilação oxidativa 
Nessa etapa, as moléculas NADH e FADH2, transportadoras de elétrons produzidas no 
ciclo de ácido cítrico, doarão elétrons para a cadeia de transporte de elétrons ou 
cadeia respiratória. Na cadeia, a transferência de elétrons acontece através de uma série 
de transportadores, como algumas proteínas, por exemplo, os citocromos. Esses elétrons 
vão perdendo energia em cada etapa da cadeia, sendo captados pelo oxigênio, aceptor 
final, reduzindo-os a H20. 
O transporte de elétrons pela cadeia na membrana interna da mitocôndria também leva a 
um transporte ativo de prótons na cadeia. Esses irão retornar à matriz da mitocôndria e, 
simultaneamente, por meio da fosforilação oxidativa do ADP, será formado ATP. Essa 
etapa é denominada quimiosmose. Ao final de todo o processo de respiração celular, 
terão sido produzidos, no máximo, 32 ATP. 
 
6 – Referências 
http://mdmat.mat.ufrgs.br/acqua/Textos/resp_celular.htm 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfocreatina 
https://www.biologianet.com/biologia-
celular/glicose.htm#:~:text=A%20glicose%20%C3%A9%20um%20carboidrato,fornece
r%20energia%20aos%20organismos%20vivos 
https://www.biologianet.com/biologia-celular/ciclo-de-krebs.htm 
https://brasilescola.uol.com.br/biologia/mitocondrias.htm#:~:text=As%20cristas%20mit
ocondriais%20s%C3%A3o%20respons%C3%A1veis,no%20processo%20de%20respira
%C3%A7%C3%A3o%20celular