Metabolismo Energético

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Metabolismo Energético
O metabolismo energético é o conjunto de reações químicas que produzem a energia necessária para a realização das funções vitais dos seres vivos.
O metabolismo pode ser dividido em:
Catabolismo: Reações químicas que permitem a formação de moléculas mais complexas. São reações de síntese.
Anabolismo: Reações químicas para a degradação de moléculas. São reações de degradação.
A glicose (C6H12O6) é o combustível energético das células. Quando ela é quebrada libera a energia de suas ligações químicas e resíduos. É essa energia que permite a realização das funções metabólicas da célula.
ATP: Adenosina Trifosfato
Antes de entender os processos de obtenção de energia, você deve saber como a energia fica armazenada nas células até o seu uso.
Isso ocorre graças ao ATP (Adenosina Trifosfato), a molécula responsável pela captação e armazenamento de energia. Ele armazena nas suas ligações fosfatos a energia liberada na quebra da glicose.
O ATP é um nucleotídeo que tem a adenina como base e a ribose com açúcar, formando a adenosina. Quando a adenosina une-se a três radicais fosfato, forma-se a adenosina trifosfato.
A ligação entre os fosfatos é altamente energética. Assim, no momento em que a célula precisa de energia para alguma reação química, as ligações entre os fosfatos são quebradas e a energia é liberada.
O ATP é o composto energético mais importante das células.
Porém, outros compostos também devem ser destacados. Isso porque durante as reações há liberação de hidrogênio, que é transportado principalmente por duas substâncias: NAD+ e FAD.
Mecanismos para obtenção de energia
O metabolismo energético das células ocorre através da fotossíntese e respiração celular.
Fotossíntese
A fotossíntese é um processo de síntese da glicose a partir de gás carbônico (CO2) e água (H2O) na presença de luz.
Ela corresponde a um processo autotrófico realizado por seres que possuem clorofila, por exemplo: plantas, bactérias e cianobactérias. Em organismos eucariontes, a fotossíntese ocorre nos cloroplastos.
Respiração celular
A respiração celular é o processo de quebra da molécula de glicose para liberação da energia que nela se encontra armazenada. Ela ocorre na maioria dos seres vivos.
Pode ser realizado de duas formas:
Respiração aeróbica: na presença do gás oxigênio do ambiente;
Respiração anaeróbica: na ausência de gás oxigênio.
A respiração aeróbica ocorre através de três fases:
Glicólise
A primeira etapa da respiração celular é a glicólise, que ocorre no citoplasma das células.
Ela consiste em um processo bioquímico em que a molécula de glicose (C6H12O6) é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3), liberando energia.
Ciclo de Krebs 
Esquema do Ciclo de Krebs
O Ciclo de Krebs corresponde a uma sequência de oito reações. Ele tem a função de promover a degradação de produtos finais do metabolismo dos carboidratos, lipídios e de diversos aminoácidos.
Essas substâncias são convertidas em acetil-CoA, com a liberação de CO2 e H2O e síntese de ATP.
Em resumo, no processo o acetil-CoA (2C) será transformado em citrato (6C), cetoglutarato (5C), succinato (4C), fumarato (4C), malato (4C) e ácido oxalacético (4C).
O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial.
Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Respiratória
Esquema da fosforilação oxidativa
A fosforilação oxidativa é o estágio final do metabolismo energético dos organismos aeróbicos. Ela é também responsável pela maior parte da produção de energia.
Durante a glicólise e ciclo de Krebs parte da energia produzida na degradação de compostos foi armazenada em moléculas intermediárias, como o NAD+ e o FAD.
Essas moléculas intermediárias liberam os elétrons energizados e os íons H+ que irão passar por um conjunto de proteínas transportadoras, que constituem a cadeia respiratória.
Assim, os elétrons perdem sua energia que passa a ser armazenada nas moléculas de ATP.
O saldo energético dessa etapa, ou seja, o que é produzido ao longo de toda a cadeia transportadora de elétrons é 38 ATPs.
Balanço energético da Respiração Aeróbia
Glicólise:
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Ciclo de Krebs: Como existem duas moléculas de piruvato, a equação deve ser multiplicada por 2.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Fosforilação Oxidativa: 
2 NADH da glicólise → 6 ATP 
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Total de 38 ATP's produzidos durante a respiração aeróbia.
A respiração anaeróbica possui como exemplo mais importante a fermentação:
Fermentação
A fermentação consiste apenas na primeira etapa da respiração celular, ou seja, a glicólise.
A fermentação ocorre no hialoplasma, quando não há disponibilidade de oxigênio.
Ela pode ser dos seguintes tipos, conforme o produto formado pela degradação da glicose:
Fermentação alcoólica: As duas moléculas de piruvatos produzidas são convertidas em álcool etílico, com a liberação de duas moléculas de CO2 e a formação de duas moléculas de ATP. É usado para produção de bebidas alcoólicas.
Fermentação lática: Cada molécula de piruvato é convertida em ácido lático, com formação de duas moléculas de ATP. Produção de ácido lático. Ocorre nas células musculares quando há um esforço excessivo.