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Célula A célula é a menor unidade dos seres vivos com formas e funções definidas. Isolada forma todo o ser vivo, no caso dos organismos unicelulares ou junto com outras células, no caso dos pluricelulares. A célula tem todo o material necessário para realizar processos vitais, como nutrição, liberação de energia e reprodução. O ser humano é constituído de cerca de 100 trilhões de células. De todas elas a maior é o óvulo, que possui o diâmetro de um ponto final. As demais são invisíveis a olho nu. Estrutura das Células A células que formam o organismo de muitos dos seres vivos apresentam uma membrana envolvendo seu núcleo, por isso são chamadas de células eucariotas. A célula eucariota é constituída de membrana plasmática, citoplasma e núcleo. Diferente das células eucariotas, a célula procariota não possui membrana nuclear nem estruturas membranosas no seu interior. Membrana plasmática ou membrana celular - é uma espécie de película que envolve e protege a célula. Possui permeabilidade seletiva, ou seja, ela regula a entrada e a saída de substâncias na célula. Através dela a célula recebe oxigênio e nutrientes e elimina gás carbônico e outras substâncias. Na célula vegetal, além da membrana celular existe ainda, mais externamente, a parede celular, formada de celulose. O citoplasma - é a parte da célula que fica entre a membrana celular e o núcleo. É constituído por um material gelatinoso chamado hialoplasma. É formado por água, sais minerais, proteínas e açúcares. No hialoplasma, encontram-se várias organelas, que são estruturas responsáveis por diversas atividades da célula, tais como: nutrição e respiração da célula, além do armazenamento de substâncias. Em conjunto, elas são responsáveis pela manutenção da vida. Entre as organelas destacam-se: mitocôndrias - é a usina energética das células. Realizam a respiração celular e liberam a energia de que a célula necessita para as suas atividades; ribossomos - fabricam as proteínas nas células. Organelas fundamentais ao crescimento a à regeneração celular; retículo endoplasmático - rede de canais e reentrâncias onde circulam proteínas, gorduras, sais etc; complexo golgiense - formado por pequenas bolsas achatadas. Produz certos "açúcares", modifica e armazena proteínas e outras substâncias. Também produz os lisossomos; lisossomos - realizam a digestão dentro da célula; centríolos - pequenas estruturas cilíndricas que participam da divisão da célula; vacúolos - vesículas - pequenas bolsas que armazenam ou transportam enzimas, água etc. cloroplastos - organelas presentes apenas em células vegetais, responsáveis pela fotossíntese. O núcleo - é a central de comando das atividades celulares. Em geral situa- se no centro da célula. É envolvido por uma membrana nuclear ou carioteca. No interior do núcleo estão os cromossomos,que guardam o material genético da célula (DNA). Os cromossomos ficam mergulhados na cariolinfa ou suco nuclear - material gelatinoso que preenche o espaço dentro do núcleo. Saiba mais sobre o tema com a leitura dos artigos: Citologia Célula animal e vegetal Organelas Celulares Células do Corpo Humano Núcleo Celular Célula Animal Teoria Celular Metabolismo Celular Autofagia 8 "Superpoderes" das células do corpo humano Organelas Celulares As organelas celulares são como pequenos órgãos que realizam as atividades celulares essenciais para as células. São estruturas compostas pelas membranas internas, com formas e funções diferentes, sendo as principais: os retículos endoplasmáticos lisos e rugosos, o aparelho de Golgi e as mitocôndrias. Nas células vegetais há também organelas específicas os cloroplastos. As Organelas e suas Funções Organelas da célula animal. Uma característica importante das organelas é que são compostas por membranas internas (leia mais sobre elas no final) que lhe conferem formas e funções específicas. Compare nas figuras a seguir a estrutura típica de uma célula animal (azul) e de uma célula vegetal (verde), observe que os plastos da célula vegetal não são encontradas na célula animal, assim como possuem grandes vacúolos. Mitocôndrias São organelas compostas por membrana dupla, sendo uma externa e uma interna que apresenta muitas dobras, as chamadas cristas mitocondriais. As mitocôndrias são organelas especiais, com capacidade de se reproduzir, uma vez que contem moléculas de DNA circular, tal como as bactérias. Sua função é realizar a respiração celular, que produz a maior parte da energia utilizada nas funções vitais. A primeira etapa acontece no citosol da célula e as duas últimas: o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, ocorrem nas suas membranas internas. Retículo Endoplasmático São organelas cujas membranas se dobram formando sacos achatados. Existem 2 tipos de retículo endoplasmático, o liso e o rugoso, esse último possui grânulos associados à sua membrana, os ribossomos, o que lhe confere aparência rugosa e por isso o nome. Além disso sua membrana é contínua com a membrana externa do núcleo, o facilita a comunicação entre eles. O retículo endoplasmático liso (REL) não tem ribossomos associados e por isso tem aparência lisa, é responsável pela produção de lipídios que irão compor as membranas celulares. A função principal do retículo endoplasmático rugoso (RER) é realizar a síntese proteica, além de participar do seu dobramento e transporte até outras partes da célula. Saiba mais: Retículo endoplasmático Síntese proteica. Mitocôndrias Ciclo de Krebs Aparelho de Golgi Também chamado complexo de Golgi ou ainda complexo golgiense, é composto de discos achatados empilhados, formando espécies de bolsas membranosas. Suas funções são modificar, armazenar e exportar proteínas sintetizadas no RER. Algumas dessas proteínas são glicosiladas, ou seja, sofrem reação de adição de um açúcar no RE e no golgi o processo é completado, caso contrário, essas proteínas podem se tornar inativas. Além disso, o aparelho de Golgi produz vesículas que brotam e se soltam originando os lisossomos primários. No momento em que esses lisossomos primários se fundem aos endossomas formam vacúolos digestórios ou lisossomos secundários. Lisossomos Os lisossomos são envolvidos apenas pela bicamada lipídica e no seu interior há enzimas digestivas. Sua função é digerir moléculas orgânicas como lipídios, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA). Como as enzimas hidrolases (peptidases que digerem aminoácidos, nucleases (digerem ácidos nucleicos), lipases (digerem lipídios), entre outras funcionam em ambiente ácido, a digestão ocorre dentro dos lisossomos para não prejudicar a célula. As moléculas a serem digeridas são englobadas por endocitose e entram na célula envolvidas em vesículas formadas a partir da membrana chamados endossomas. Depois fundem-se com os lisossomos primários e são quebradas, originando partes menores, como os ácidos graxos. Essas moléculas pequenas saem do lisossomo e são aproveitadas no citosol da célula. Leia também sobre: Ácidos nucleicos Ácidos graxos Aminoácidos Autofagia Peroxissomos Os peroxissomos são pequenas organelas membranosas, que contêm no seu interior enzimas oxidases, e estão presentes em células animais e vegetais. A principal função é oxidar os ácidos graxos para a síntese de colesterol e também para serem usados como matéria-prima na respiração celular.Estão presentes em grande quantidade nas células do rim e do fígado, onde neutralizam o efeito tóxico de substâncias como o álcool e também participam da produção de sais biliares. Nas reações de oxidação é produzido o peróxido de hidrogênio e por isso o nome da organela. Organelas da célula vegetal. Vacúolos Os vacúolos são envolvidos por membrana e preenchidos com fluido diferente do citoplasma. São muito comuns nas células vegetais, nas quais tem função de reserva de substâncias como a seiva e atuam no mecanismo de pressão osmótica, conhecido como turgor, que regula a entrada de água e a rigidez dos tecidos vegetais tornando a planta ereta, por exemplo. Em organismos procariotas também há vacúolos com função de armazenamento, ingestão, digestão e eliminação de substâncias. Plastos São organelas presentes apenas em células vegetais e de algas. Podem ser de 3 tipos básicos:leucoplastos, cromoplastos e cloroplastos. Todos se originam a partir de pequenas vesículas presentes nas células embrionárias das plantas, os proplastos, que são incolores. Quando maduros adquirem cor de acordo com o tipo de pigmento que contém e são capazes de se autoduplicar, além de terem a capacidade de se transformarem um no outro. Assim, por exemplo, um cromoplasto pode se tornar um cloroplasto ou um leucoplasto, ou vice-versa. Veja a seguir sobre cada um: Os leucoplastos não tem cor, armazenam amido (reserva energética) e estão presentes em alguns tipos de raízes e caules; Os cromoplastos são responsáveis pela cor de frutos, flores e folhas e também de raízes como as cenouras. Existem os xantoplastos (amarelos) e os eritroplastos (vermelhos); Os cloroplastos possuem cor verde por causa da clorofila e são responsáveis pela fotossíntese. A forma e o tamanho dessas organelas varia conforme o tipo de célula e de organismo em que se encontram. A Membrana das Organelas As organelas são delimitadas por membranas internas que se assemelham à membrana externa, sendo compostas por uma bicamada lipídica, embora esta tenha composição e estrutura um pouco diferentes (ambas são compostas de fosfolipídios, glicolipídios e colesterol, sendo que nas internas é bem menor a quantidade de colesterol, componente que regula a fluidez e estabilidade). As membranas internas também regulam a entrada e saída de moléculas através de proteínas especiais que auxiliam a passagem. Além disso, as organelas também podem permitir a entrada de moléculas no seu interior usando os mecanismos de endocitose e exocitose. Leia mais sobre os processos de transporte das substâncias na membrana em: osmose. Não obstante, as membranas internas também são importantes para individualizar as organelas, separando o conteúdo interno, uma vez que as enzimas de uma poderia interferir com as reações de outras, o que em algumas poderia ser nocivo ou até letal, como no caso dos lisossomos (ambiente interno ácido) e dos peroxissomos (nas reações oxidativas gera o peróxido que é tóxico e precisa ser neutralizado por enzimas internas). Retículo Endoplasmático Liso e Rugoso O retículo endoplasmático é uma organela que está relacionada com a síntese de moléculas orgânicas. Existem 2 tipos de retículo: o liso e o rugoso, que tem formas e funções diferentes. O rugoso é associado aos ribossomos e à síntese de proteínas, enquanto o liso produz os lipídios. Os retículos são estruturas membranosas compostas de sacos achatados e localizados no citosol da célula. Representação do retículo endoplasmático liso e rugoso. Observe os ribossomos no rugoso e a ligação com o núcleo celular. Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) O retículo endoplasmático, quando associado aos ribossomos adquire uma aparência áspera, motivo pelo qual é chamado de rugoso ou granuloso. Está localizado no citoplasma, próximo ao núcleo, sendo a sua membrana uma continuação da membrana nuclear externa. Funções do RER A proximidade com o núcleo torna a síntese de proteínas mais eficiente, uma vez que o RER pode enviar rapidamente um sinal para o núcleo iniciar o processo de transcrição do DNA, e ainda quando há proteínas deformadas ou desdobradas (inativas), há um sinal específico para melhorar o processo, caso contrário, será sinalizado que a célula deve ser encaminhada para uma morte programada (apoptose). Retículo Endoplasmático Liso (REL) O Retículo endoplasmático liso não possui ribossomos ligados à sua membrana e por isso parece liso. Funções do REL A sua função é,basicamente, participar da produção de moléculas de lipídios, em especial fosfolipídios que irão compor a membrana das células. No entanto, dependendo do tipo de célula em que se encontra, o REL terá funções diferentes. Assim, por exemplo, ele pode estar mais envolvido na produção dos hormônios esteroides a partir do colesterol, ou com a regulação dos níveis de cálcio no citoplasma de células musculares estriadas. Mitocôndrias: Estrutura, Função e Importância As mitocôndrias são organelas complexas presentes nas células eucarióticas e tem como função produzir a maior parte da energia das células, através do processo chamado de respiração celular. Possuem duas membranas lipoproteicas: uma externa e uma interna com inúmeras dobras, além de moléculas de DNA, enzimas e ribossomos e têm capacidade de autoduplicação. O tamanho, a forma, a quantidade e a distribuição dessas organelas varia de uma célula para outra. Em uma célula humana, por exemplo, pode existir entre 3000 e 5000 mitocôndrias aproximadamente. Estrutura Mitocondrial Estrutura da Mitocôndria A dupla membrana é assim organizada: a membrana externa é semelhante a de outras organelas, lisa e composta de lipídeos e proteínas chamadas de porinas, que controlam a entrada de moléculas, permitindo a passagem de algumas relativamente grandes. A membrana interna é menos permeável e apresenta numerosas dobras, chamadas de cristas mitocondriais. As cristas mitocondriais se projetam para um espaço central chamado matriz mitocondrial, que é preenchida por uma substância viscosa onde estão enzimas respiratórias que participam do processo de produção de energia. Na matriz são encontradas os ribossomos, que produzem proteínas necessárias à organela. Eles são diferentes daqueles encontrados no citoplasma celular e mais parecidos com o das bactérias. Outra característica comum a bactérias e mitocôndrias são as moléculas circulares de DNA. Respiração Celular A respiração celular é um processo de oxidação de moléculas orgânicas, tais como ácidos graxos e glicídeos, em especial a glicose, que é a principal fonte de energia utilizada pelos organismos heterotróficos. A glicose é proveniente da alimentação (sendo produzida pelos organismos autotróficos através da fotossíntese) e convertida em gás carbônico e água, produzindo moléculas de ATP (adenosina trifosfato), as quais são usadas em diversas atividades celulares. Esse processo de produção de energia é muito eficiente, pois são produzidas cerca de 30 moléculas de ATP (por cada molécula de glicose), cuja capacidade de armazenar energia é maior do que qualquer motor construído pelo ser humano. A degradação da glicose envolve diversas moléculas, enzimas e íons e acontece em 3 etapas: Glicólise, Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa. As duas últimas fases são as que mais produzem energia e ocorrem na mitocôndria, enquanto a glicólise acontece no citosol. A equação química geral do processo é representada da seguinte forma: C6H12O6 + 6O2 + 30ADP + 30Pi → 6CO2 + 6H2O + 30ATP Respiração CelularRespiração Celular é o processo bioquímico que ocorre na célula para obtenção de energia, essencial para as funções vitais. Acontecem reações de quebra das ligações entre as moléculas liberando energia. Pode ser realizado de duas formas: a respiração aeróbica (na presença do gás oxigênio do ambiente) e a respiração anaeróbica (sem o oxigênio). Respiração Aeróbica A maioria dos seres vivos utiliza esse processo para obter energia para suas atividades. Através da respiração aeróbica é quebrada a molécula de glicose, produzida na fotossíntese pelos organismos produtores e obtida através da alimentação pelos consumidores. Pode ser representada resumida na seguinte reação: C6H12O6 + 6 O2 ⇒ 6 CO2 + 6 H2O + Energia O processo não é assim tão simples, na realidade, ocorrem diversas reações das quais participam várias enzimas e coenzimas que realizam sucessivas oxidações na molécula da glicose até o resultado final, em que é produzido gás carbônico, água e moléculas de ATP que carregam a energia. Representação da Respiração Aeróbica na célula O processo é dividido em três etapas para ser melhor compreendido, que são: a Glicólise, o Ciclo de Krebs e a Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Respiratória. Glicólise A glicólise é o processo de quebra da glicose em partes menores, liberando energia. Essa etapa metabólica acontece no citoplasma da célula enquanto as seguintes são dentro da mitocôndria. A glicose (C6H12O6) é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3). Acontece em diversas etapas oxidativas envolvendo enzimas livres no citoplasma e moléculas de NAD, que fazem a desidrogenação das moléculas, ou seja, retiram os hidrogênios a partir dos quais serão doados os elétrons para a cadeia respiratória. Por fim, há um saldo de duas moléculas de ATP (carregadoras de energia). Ciclo de Krebs Nessa etapa cada piruvato ou ácido pirúvico, originado na etapa anterior, entra na mitocôndria e passa por uma série de reações que resultarão na formação de mais moléculas de ATP. Antes mesmo de iniciar o ciclo, ainda no citoplasma, o piruvato perde um carbono (descarboxilação) e um hidrogênio (desidrogenação) formando o grupo acetil [CH3−C(=O)−] e se une à coenzima A, formando acetil CoA. Na mitocôndria, a acetil CoA se integra em um ciclo de reações oxidativas que irão transformar os carbonos presentes nas moléculas envolvidas em CO2(transportado pelo sangue e eliminado na respiração). Através dessas sucessivas descarboxilações das moléculas será liberada energia (incorporada nas moléculas de ATP) e haverá transferência de elétrons (carregados por moléculas intermediárias) para a cadeia transportadora de elétrons. Saiba mais: Fotossíntese Glicólise Ciclo de Krebs Fosforilação Oxidativa Fermentação Mitocôndrias Citoplasma Metabolismo Celular Fosforilação Oxidativa Essa última etapa metabólica, chamada de fosforilação oxidativa ou cadeia respiratória, é responsável pela maior parte da energia produzida ao longo do processo. Há transferência de elétrons provenientes dos hidrogênios, que foram retirados das substâncias participantes nas etapas anteriores. Com isso, são formadas moléculas de água e de ATP. Há muitas moléculas intermediárias presentes na membrana interna de células (procariontes) e na crista mitocondrial (eucariontes) que participam nesse processo de transferência e formam a cadeia de transporte de elétrons. Essas moléculas intermediárias são proteínas complexas, tais como o NAD, os citocromos, a coenzima Q ou ubiquinona, entre outras. Respiração Anaeróbica Em ambientes onde o oxigênio é escasso, como regiões marinhas e lacustres mais profundas, os organismos precisam utilizar outros elementos para receber os elétrons na respiração. É o que fazem muitas bactérias que utilizam compostos com nitrogênio, enxofre, ferro, manganês, entre outros. Certas bactérias são incapazes de realizar a respiração aeróbia pois não possuem as enzimas que participam do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória. Esses seres podem até morrer na presença do oxigênio e são chamados anaeróbios estritos, um exemplo é a bactéria causadora do tétano. Outras bactérias e fungos são anaeróbicos facultativos, pois realizam a fermentação como processo alternativo à respiração aeróbica, quando não existe oxigênio. Na fermentação, não há a cadeia transportadora de elétrons e são substâncias orgânicas que recebem os elétrons. Há diferentes tipos de fermentação que produzem compostos a partir da molécula de piruvato, por exemplo: o ácido lático (fermentação lática) e o etanol (fermentação alcoólica). Saiba mais sobre o Metabolismo energético. Fermentação A fermentação é um processo de respiração anaeróbica, por meio do qual as células obtêm energia química para as atividades normais do seu metabolismo. O ser humano se utiliza desses mecanismos para a preparação de produtos bastante consumidos. Como acontece com o fermento biológico do pão, além da fermentação do vinho, do iogurte, entre outros. O que é a Fermentação? Na fermentação acontece apenas a primeira etapa da respiração celular, ou seja, a glicólise. Nessa fase ocorre a quebra da molécula de glicose em duas moléculas de piruvato (ou ácido pirúvico), além da formação de duas moléculas de ATP e duas de NADH. Esquema resumido da Glicólise Para que a energia armazenada nas ligações químicas da glicose seja liberada, é preciso que ocorram sucessivas oxidações. Geralmente as moléculas são oxidadas quando perdem elétrons, ao reagir com o oxigênio. No entanto, na oxidação da glicose são retirados os hidrogênios da molécula, sem necessidade do contato direto com o oxigênio. A desidrogenação é catalisada por enzimas chamadas desidrogenases. Elas possuem uma coenzima, o NAD, que carrega os átomos de hidrogênio retirados da glicose. Os organismos anaeróbicos facultativos podem realizar respiração aeróbica ou anaeróbica. Desse modo, quando há escassez de oxigênio, eles realizam a fermentação como processo alternativo. É o que acontece com o lêvedo da cerveja e as células musculares do corpo humano. Já os anaeróbicos estritos ou obrigatórios não dispõem de enzimas para participar das etapas da respiração aeróbica, portanto, muitos podem morrer na presença de oxigênio. Por isso precisam realizar o processo de fermentação. Tipos de Fermentação O tipo de fermentação depende das enzimas que os organismos possuem. De acordo com o tipo de enzimas, o produto final será diferente, por exemplo: álcool etílico, ácido lático, ácido acético ou ácido butírico. Fermentação Alcoólica Na fermentação alcoólica, após a glicólise o piruvato perde carboxilas (CO2) e em seguida recebe átomos de hidrogênio. Desse modo é formado ácido etílico ou etanol. Esse processo é catalisado pela enzima álcool desidrogenase. É o processo de fermentação alcoólica que se usa para a produção de bebidas alcoólicas. O lêvedo de cerveja é uma levedura cujo nome científico é Saccharomices cerevisae. Tanto na produção do vinho como na cerveja a fermentação ocorre devido à presença das leveduras, formando o etanol. O fermento de pão ou fermento biológico também é constituído de leveduras. Durante a preparação do pão, elas realizam o processo e o gás carbônico (CO2), que é liberado pela descarboxilação, é que faz a massa aumentar de volume. Leia também: Glicólise Respiração Celular Leveduras Bebidas Alcoólicas Metabolismo Celular Metabolismo energéticoFermentação Lática Se durante a respiração aeróbica é produzido ácido lático, o processo é chamado de fermentação lática. A enzima lactato desidrogenase reduz o piruvato, que origina o lactato. É o processo realizado pelos lactobacilos ou bactérias do ácido lático, que estão presentes no intestino de animais, em plantas, no solo e na água. Essas bactérias são muito usadas na fermentação do leite para fabricação de iogurtes, coalhadas e outros derivados. A fermentação lática também ocorre nas células musculares quando há um esforço excessivo. Nesse caso, as fibras trabalham intensamente e a quantidade de oxigênio torna-se insuficiente, tornando necessária a respiração anaeróbica. O ácido lático se acumula produzindo a dor característica dessa situação. Glicólise Compartilhar Email A glicólise é uma das etapas da respiração celular, na qual ocorre a quebra da glicose em partes menores e consequente liberação de energia. Essa etapa metabólica acontece no citoplasma da célula enquanto as seguintes são dentro da mitocôndria. O que é Glicólise? Glicólise é um processo bioquímico em que a molécula de glicose (C6H12O6), proveniente da alimentação, é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato(C3H4O3), liberando energia. É a primeira etapa do processo de respiração celular que ocorre no hialoplasma celular. A equação esquematizada abaixo representa um resumo da glicólise, mas é importante saber que o processo é mais complexo e ocorre ao longo de dez reações químicas, das quais participam diversas substâncias e enzimas livres no citoplasma. Na glicólise, a molécula da glicose é quebrada em dois piruvatos e são produzidos dois ATP Dependendo do organismo e do tipo de célula, a respiração celular pode acontecer na presença do oxigênio (aeróbicos) ou completa ausência (anaeróbicos) e assim a glicólise produzirá substâncias diferentes. Na respiração aeróbica é originado o piruvato que entra no ciclo de Krebs, enquanto na respiração anaeróbica, a glicose origina o lactato ou o etanol que participam, respectivamente, da fermentação lática ou alcoólica. Saiba mais: Glicose Respiração Celular Fermentação Mitocôndrias:Estrutura, Função e Importância Metabolismo Metabolismo Celular Metabolismo energético Bioquímica da Glicólise A glicose é quebrada ao longo de dez reações químicas que geram duas moléculas de ATP como saldo. Apesar de ser pouca a energia produzida nesse etapa, há substâncias geradas que serão importantes nas etapas seguintes da respiração. Inicialmente a molécula de glicose precisa ser ativada, para isso são gastas duas moléculas de ATP e a glicose recebe fosfatos (provenientes do ATP) formando glicose 6-fosfato. Em seguida esse composto sofre mudanças na sua estrutura, originando frutose 6-fosfato e frutose 1,6 bifosfato. Com essas alterações as substâncias são mais facilmente quebradas em moléculas menores. Depois acontece nova fosforilação (entrada de fosfato na molécula) e desidrogenação (hidrogênios são retirados) das substâncias produzidas, com a participação da molécula NAD (nicotinamida adenina). Os hidrogênios doam elétrons para a cadeia respiratória, a molécula de NAD (nicotinamida adenina) é a responsável por transportá-los, na forma de NADH, sendo uma aceptora de elétrons. Por fim, novo rearranjo acontece nas moléculas até a formação de piruvato que seguirá para as etapas seguintes da respiração celular. Metabolismo Celular O metabolismo celular é um conjunto de reações químicas de um organismo que objetivam a produção de energia para o funcionamento das células. Além da produção de energia, durante o metabolismo celular também existe a síntese de intermediários que participam de reações químicas, como lipídios, aminoácidos, nucleotídeos e hormônios. Por isso, o metabolismo celular é fundamental para a sobrevivência dos organismos. O metabolismo celular é dividido em anabolismo e catabolismo. O anabolismo compreende as reações de armazenamento de energia, ocorrendo a síntese de compostos. É a fase sintetizante do metabolismo. O catabolismo compreende as reações de liberação de energia, a partir da decomposição de moléculas. É a fase degradativa do metabolismo. ATP, a moeda energética das células O ATP (Adenosina Trifosfato) é a molécula responsável pela captação e armazenamento de energia. Ela está envolvida na reações energéticas que ocorrem nas células. A principal forma de obter ATP é através da glicose. As células quebram moléculas de glicose para produzir energia na forma de ATP. Através da glicólise, a glicose é quebrada ao longo de dez reações químicas que geram duas moléculas de ATP como saldo. Saiba mais: Metabolismo Anabolismo e Catabolismo Fotossíntese e Respiração A fotossíntese e a respiração são os processos mais importantes de transformação de energia dos seres vivos. A fotossíntese é uma ação físico-química que ocorre a nível celular. Ocorre em seres clorofilados, que a partir do dióxido de carbono, água e luz, obtém a glicose. A respiração celular é o processo da formação do ATP através da oxidação, utilizando o oxigênio como agente oxidante. Durante o processo, acontecem reações de quebra das ligações entre as moléculas liberando energia. Pode ser realizado de duas formas: a respiração aeróbica (na presença do gás oxigênio do ambiente) e a respiração anaeróbica (sem o oxigênio). Para saber mais sobre as reações energéticas nas células, leia também: Ciclo de Krebs; Fosforilação Oxidativa; Fermentação; Metabolismo energético Exercícios 1. (PUC - RJ-2007) São processos biológicos relacionados diretamente a transformações energéticas celulares: a) respiração e fotossíntese. b) digestão e excreção. c) respiração e excreção. d) fotossíntese e osmose. e) digestão e osmose. VER RESPOSTA a) respiração e fotossíntese. 2. (ENEM 2009) A fotossíntese é importante para a vida na Terra. Nos cloroplastos dos organismos fotossintetizantes, a energia solar é convertida em energia química que, juntamente com água e gás carbônico (CO2), é utilizada para a síntese de compostos orgânicos (carboidratos). A fotossíntese é o único processo de importância biológica capaz de realizar essa conversão. Todos os organismos, incluindo os produtores, aproveitam a energia armazenada nos carboidratos para impulsionar os processos celulares, liberando CO2 para a atmosfera e água para a célula por meio da respiração celular. Além disso, grande fração dos recursos energéticos do planeta, produzidos tanto no presente (biomassa) como em tempos remotos (combustível fóssil), é resultante da atividade fotossintética. As informações sobre obtenção e transformação dos recursos naturais por meio dos processos vitais de fotossíntese e respiração, descritas no texto, permitem concluir que: a) o CO2 e a água são moléculas de alto teor energético. b) os carboidratos convertem energia solar em energia química. c) a vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol. d) o processo respiratório é responsável pela retirada de carbono da atmosfera. e) a produção de biomassa e de combustível fóssil, por si, é responsável pelo aumento de CO2 atmosférico. VER RESPOSTA c) a vida na Terra depende, em última análise, da energia proveniente do Sol. 3. (ENEM-2007) Ao beber uma solução de glicose (C6H12O6), um corta-cana ingere uma substância: a) que, ao ser degradada pelo organismo, produz energia que pode ser usada para movimentar o corpo. b) inflamável que, queimadapelo organismo, produz água para manter a hidratação das células. c) que eleva a taxa de açúcar no sangue e é armazenada na célula, o que restabelece o teor de oxigênio no organismo. d) insolúvel em água, o que aumenta a retenção de líquidos pelo organismo. e) de sabor adocicado que, utilizada na respiração celular, fornece CO2 para manter estável a taxa de carbono na atmosfera. VER RESPOSTA a) que, ao ser degradada pelo organismo, produz energia que pode ser usada para movimentar 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. Saiba mais, leia também: Metabolismo Anabolismo e Catabolismo Metabolismo Celular Reações químicas Bioquímica Exercícios de Vestibular 1. (PUC - RJ) São processos biológicos relacionados diretamente a transformações energéticas celulares: a) respiração e fotossíntese. b) digestão e excreção. c) respiração e excreção. d) fotossíntese e osmose. e) digestão e osmose. VER RESPOSTA a) respiração e fotossíntese. 2. (Fatec) Se as células musculares podem obter energia por meio da respiração aeróbica ou da fermentação, quando um atleta desmaia após uma corrida de 1000 m, por falta de oxigenação adequada de seu cérebro, o gás oxigênio que chega aos músculos também não é suficiente para suprir as necessidades respiratórias das fibras musculares, que passam a acumular: a) glicose. b) ácido acético. c) ácido lático. d) gás carbônico. e) álcool etílico. VER RESPOSTA c) ácido lático. 3. (UFPA) O processo de respiração celular é responsável pelo(a) a) consumo de dióxido de carbono e liberação de oxigênio para as células. b) síntese de moléculas orgânicas ricas em energia. c) redução de moléculas de dióxido de carbono em glicose. d) incorporação de moléculas de glicose e oxidação de dióxido de carbono. e) liberação de energia para as funções vitais celulares. VER RESPOSTA e) liberação de energia para as funções vitais celulares. Por: Lana MagalhãesProfessora de Biologia LEITURA RECOMENDADA Organelas Celulares Síntese Proteica Enzimas Ciclo de Krebs Aminoácidos Biomoléculas VEJA TAMBÉM Ciclo de Krebs Anabolismo e Catabolismo Fotossíntese Respiração Celular Clorofila Cloroplastos Fermentação Fosforilação Oxidativa Autofagia Autofagia refere-se ao processo de degradação e reciclagem de componentes da célula. Todas as células realizam autofagia. Inicialmente, os cientistas acreditavam que a autofagia induzia à morte da célula. Hoje, sabe-se que é um processo que garante a sobrevivência das células. O termo autofagia deriva do grego e significa "comer a si próprio", ou seja, a célula digere partes de si mesma. A autofagia pode ocorrer quando o organismo carece de alimentos e reservas energéticas. Nesse momento, a célula começa a digerir suas partes, como forma de garantir a sua sobrevivência. A autofagia também ocorre quando há necessidade de eliminar células sadias ou tumorais, promovendo a reciclagem dos seus componentes. Por exemplo, a autofagia elimina organelas desgastadas ou envelhecidas, renovando os seus componentes. A autofagia é um processo importante no metabolismo celular, porque mantém o equilíbrio entre a síntese e a degradação dos produtos celulares. O termo autofagia foi usado pela primeira vez em 1963, pelo bioquímico Christian de Duve, que descobriu os lisossomos e sua relação com a reciclagem de componentes da célula. Essa descoberta lhe rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina. Em 2016, o cientista Yoshinori Ohsumi recebeu o Prêmio Nobel de Medicina, ele descobriu o mecanismo da autofagia. Em 1990, Yoshinori iniciou suas pesquisas sobre autofagia, ele conseguiu identificar 15 genes essenciais para a autofagia. O seu estudo sobre autofagia vai contribuir para o melhor entendimento do câncer e doenças neurológicas. Como ocorre a autofagia? O processo de autofagia inicia com a produção de proteínas que se ligam até formar membranas. O material a ser ingerido é envolvido pelas membranas, formando o autofagossomo. O autofagossomo se funde com o lisossomo, onde o material é digerido pela ação de enzimas, ocorrendo a digestão. Saiba mais sobre os Lisossomos. Em algumas situações, pode ocorrer a autólise que levará a morte da célula. A autólise consiste na ruptura dos lisossomos, com a liberação das enzimas digestivas no citoplasma e destruindo todo o conteúdo celular. Podemos dizer que a autólise é auto digestão da célula. Leia também: Célula Organelas Celulares Citologia Metabolismo Celular Tecido Epitelial O tecido epitelial é formado por células justapostas, ou seja, que estão intimamente unidas umas às outras através de junções intercelulares ou proteínas integrais da membrana. A principal função do tecido epitelial é revestir a superfície externa do corpo, as cavidades corporais internas e os órgãos. Ele também apresenta função secretora. São funções do tecido epitelial: Proteção e revestimento (pele); Secreção (estômago); Secreção e absorção (intestino); Impermeabilização (bexiga urinária). A estreita união entre as suas células fazem do tecido epitelial uma barreira eficiente contra a entrada de agentes invasores e a perda de líquidos corporais. De acordo com a sua função, existem dois tipos de tecido epitelial: de revestimento e glandular. No entanto, pode haver células com função secretora no epitélio de revestimento. Tecido epitelial de revestimento Os epitélios são constituídos por uma ou mais camadas de células com diferentes formas, com pouco ou quase nenhum fluido intersticial (substância entre as células) e vasos entre elas. Porém, todo epitélio está situado sobre uma malha glicoproteica denominada lâmina basal, que tem a função de promover a troca de nutrientes entre o tecido epitelial e o tecido conjuntivo adjacente. Tipos de tecido epitelial De acordo com as camadas celulares, os epitélios podem ser classificados em: Epitélio Simples: São formados por uma única camada de células; Epitélio Estratificado: Possuem mais de uma camada de células; Epitélio Pseudo-Estratificado: São formados por uma única camada de células, mas possui células de com alturas diferentes, dando a impressão de ser estratificado. O tecido epitelial da pele humana apresenta células bastante unidas, sendo este um epitélio estratificado. Isso porque a função da pele é evitar a entrada de corpos estranhos no organismo, agindo como uma espécie de barreira protetora, além de proteger contra o atrito, raios solares e produtos químicos. Já o tecido epitelial que cobre os órgãos é simples, pois o tecido não pode ser tão espesso devido à necessidade de trocas de substâncias. Os epitélios também são classificados quanto à forma das células: Epitélio Pavimentoso: Possui células achatadas; Epitélio Cúbico: Células em forma de cubo; Epitélio Prismático: Células alongadas, em forma de coluna; Epitélio de Transição: A forma original das células é cúbica, mas ficam achatadas devido ao estiramento provocado pela dilatação do órgão. Tecido epitelial glandular As células do tecido epitelial glandular possuem as mesmas características do epitélio de revestimento, no entanto, ao contrário delas raramente são encontradas em camadas. Portanto, suas células são muito unidas e geralmente dispostas em um única camada. Os epitélios glandulares são tecidos com função secretora, que constituem órgãos especializados chamados glândulas. Formação do tecido epitelial glandular As células epiteliais secretoras são capazes de sintetizar moléculas, a partir de moléculas precursoras menores, ou modificá-las. As células de secreção também podem estar isoladas entre as células do epitélio de revestimento, ou formando esse epitélio. Por exemplo, revestindo a cavidade do estômago ou parte do aparelho respiratório. Glândulas A maioria das glândulas do corpo humano são formadas a partir do epitélio glandular. Elas podem ser de dois tipos: exócrinas ou endócrinas. Nas glândulas endócrinas a ligação com o epitélio de revestimento deixa de existir, as células se reorganizam em folículos (tireoide) ou em cordões (adrenal, paratireoide, ilhotas de Langerhans). As glândulas exócrinas são formadas de duas partes: uma parte secretora (formada pelas células de secreção) e um ducto excretor (composto de células epiteliais de revestimento). O ducto lança as secreções dentro de cavidades internas (glândulas salivares) ou para o exterior do corpo (glândulas sudoríparas e sebáceas). Características do tecido epitelial Células muito próximas, com pouco material extracelular entre elas; Células unidas de forma bem organizada; Possui suprimento nervoso; Não possui vasos (avascular); Alta capacidade de renovação (mitose) e regeneração; Nutrição e oxigenação por difusão pela lâmina basal. Veja também: Sistema Tegumentar Tecidos do Corpo Humano Histologia Histologia Animal Por: Lana MagalhãesProfessora de Biologia LEITURA RECOMENDADA Tecidos do Corpo Humano Células do Corpo Humano Célula Animal Célula Retículo Endoplasmático Liso e Rugoso Mitocôndrias: Estrutura, Função e Importância VEJA TAMBÉM Tecido Conjuntivo Tecidos do Corpo Humano Tecido Muscular Pele Humana Tecido Nervoso Tecido Ósseo Glândulas do Corpo Humano Histologia Animal
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