Metabolismo e Fotossíntese Celular

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METABOLISMO
é o conjunto de transformações e reações químicas através das quais se realizam os processos de síntese degradação (ou decomposição) das células.
Este fenômeno está relacionado com três funções que são vitais e que ocorrem no corpo humano: 
nutrição (inclusão de elementos essenciais no organismo), 
respiração (oxidação desses elementos essenciais para produção de energia química),
e síntese de moléculas estruturais (utilizando a energia produzida).
Existem diversas rotas metabólicas que as moléculas podem percorrer: construção ou desconstrução das moléculas orgânicas básicas, ou seja, carboidratos, lipídeos, proteínas e nucleotídeos.
O processo metabólico se divide em dois grupos denominados:
 anabolismo (reações de síntese),
e catabolismo (reações de degradação).
O catabolismo, ou as vias catabólicas, se trata dos processos que visam a desconstrução ou a quebra das moléculas. Isso ocorre tanto para obter energia quanto para gerar pequenas moléculas que a célula utilizará posteriormente, OU SEJA, PERDA DA MUSCULATURA.
Exemplos que ilustram bem o catabolismo são a quebra da glicose ou de gordura para gerar energia e a quebra de proteínas para se obter aminoácidos.
O anabolismo, por sua vez, é o oposto, ou seja, os processos que visam a construção de moléculas, OU SEJA, GANHO DA MUSCULATURA.
Exemplos do anabolismo são a construção de reservas, como acúmulo de gordura nos leucócitos ou grânulos de glicogênio, e a própria síntese de proteínas a partir de aminoácidos.
Há influência de diversos fatores no metabolismo, por exemplo, genética, idade, sexo, altura, peso, prática de atividade física, entre outros.
O metabolismo celular se trata de um complexo emaranhado de reações que visam o processamento (construir e quebrar) de moléculas. Assim, a taxa metabólica está diretamente relacionada com engordar, emagrecer, aumentar ou diminuir a massa muscular, entre outros. 
Dessa forma, pode-se dizer que entender e saber seu próprio metabolismo (podendo condicioná-lo) se torna uma excelente ferramenta para a qualidade de vida nos dias atuais.
METABOLISMOS ENERGÉTICO DAS CELULAS
A ESTRUTURA DO ATP
O ATP é um composto derivado de nucleotídeo em que a adenina é a base e o açúcar é a ribose. O conjunto adenina mais ribose é chamado de adenosina. A união de adenosina com três radicais fosfato leva ao composto adenosina trifosfato, ATP. As ligações que mantêm o segundo e o terceiro radicais fosfato presos no ATP são altamente energéticas
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 nucleotídeo, 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.
A ligação do ADP com o fosfato é reversível. Então, toda vez que é necessário energia para a realização de qualquer trabalho na célula, ocorre a conversão de algumas moléculas de ATP em ADP + Pi e a energia liberada é utilizada pela célula, o que ocorre na respiração aeróbia ou na fermentação.
Assim, cada vez que o terceiro fosfato se desliga do conjunto, ocorre a liberação de energia que o mantinha unido ao ATP. É esta energia que é utilizada quando andamos, falamos, pensamos ou realizamos qualquer trabalho celular.
Nas células, a glicose é quebrada e a maior parte da energia obtida é armazenada principalmente no ATP (adenosina trifosfato) por curto tempo.
 a) Qual é a organela envolvida na síntese de ATP nas células animais?
b) Quando a célula gasta energia, a molécula de ATP é quebrada. Que parte da molécula é quebrada?
c) Mencione dois processos bioquímicos celulares que produzem energia na forma de ATP.
FOTOSSÍNTESE
É o principal processo autotrófico (produz seu próprio alimento) e é realizada pelos seres clorofilados, representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias.
Na fotossíntese realizada pelos seres fotossintetizantes, com exceção das bactérias, gás carbônico (CO2) e água (H2O) são usados a síntese de carboidratos, geralmente a glicose. Nesse processo há formação de oxigênio (O2), que é liberado para o meio.
A equação mostra que, a presença de luz e clorofila, o gás carbônico a água são convertidos numa hexose, neste caso a glicose, havendo liberação de oxigênio.
 Todo o processo fotossintético ocorre no interior do cloroplasto.
 Existem várias reações que podem ser agrupadas em duas etapas interligadas:
1º. Fotoquímica: em que a necessidade de energia luminosa, e ocorre nos tilacóides.
2º. Química: na qual não há necessidade de luz, mas sim dos produtos formados na etapa fotoquímica, e ocorre no estroma dos cloroplastos.
 
Fase Fotoquímica
Acontece dois conjuntos básicos e inter-relacionados de reações:
Fotofosforilação significa adição de fosfato em presença de luz.
Nessa etapa, a energia luminosa é captada pela clorofila é transferida sob a forma de energia química para a molécula de ATP.� 
18 ADP + 18 P  18 ATP
Fotolise da água ocorre a quebra de moléculas de água sob a ação da luz, com a participação de enzimas localizadas nos tilacóides.
Nesta quebra há liberação de oxigênio para substancias receptoras denominada NADP ( nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), originando a NADPH2.
O açúcar produzido na fotossíntese suplementa a planta com energia química e carbono para sintetizar as principais moléculas orgânicas das células.
A maioria das plantas geralmente produz mais matéria orgânica do que necessita para todas as suas atividades metabólicas. Esse excesso é estocado sob a forma de amido, que pode ficar armazenado em células de reserva situadas em raízes, tubérculos e frutos.
RESPIRAÇÃO CELULAR
São dois tipos de respiração:
A aeróbia, em que o aceptor final de hidrogênio na cadeia respiratória é o oxigênio.
A anaeróbia, em que o aceptor final de hidrogênio na cadeia respiratória não é o oxigênio, mas outra substancia, como o sulfato, o nitrato e outras. 
Respiração Aeróbia
É realizada por muitos procariontes, protista, fungos, plantas e animais.
A respiração pode ser considerada um processo realizado em três etapas integradas: Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória.
Glicólise
Não depende de oxigênio para ocorrer,
Nos Procariontes, a Glicólise e o ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma, e a cadeia respiratória ocorre associada a membrana plasmática voltada para o citoplasma.
Nos eucariontes, a Glicólise ocorre no citosol, e o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória dão-se no interior das mitocôndrias, organelas ausentes nos procariontes.
Principal função da Glicólise é produzir ATP.
Ex:
Cada molécula de glicose é desdobrada em duas moléculas de piruvato ( acido piruvido), com liberação de hidrogênio e energia, por meio de varias reações químicas. 
O hidrogênio combina-se com moléculas transportadoras de hidrogênio (NAD) formando NADH2, e a energia liberada é usada para síntese de ATP resultando no final do processo, um saldo de 2ATP.
O piruvato formado na Glicólise entra, então, na mitocôndria, onde se inicia as seqüência de reações que dependem do oxigênio: ciclo de Krebs, que ocorre na matriz mitocondrial, e a cadeia respiratória, que ocorre nas cristas mitocondriais.
Ciclo de Krebs
Sua principal função é agir como via final comum de oxidação das moléculas orgânicas (carbonatos, lípidos, aminoácidos), através da acetil-CoA e seu substrato.
o ciclo de Krebs é uma seqüência de reações de extrema importância por participar, direta ou indiretamente, na geração de energia e formação de diversos compostos através de processos catabólicos e anabólicos.
Ex: 
Ao penetrar na matriz mitocondrial o piruvato é transformado em Acetil, havendoliberação de gás carbônico (CO2) e de hidrogênio (H).
O acetil combina-se com uma substancia denominada coenzima A (CoA), formando o acetil coenzima A (acetil-CoA), que entra no ciclo de Krebs.
Neste ciclo são liberados CO2, ATP, NADH2 e FADH2 (flavina adenina dinucleotideo, transportador de hidrogênio que participa apenas da respiração, juntamente com o NAD).
Cadeia Respiratória
Por meio da cadeia respiratória que ocorre nas cristas mitocondriais, há transferência das hidrogênios transportados pelo NAD e pelo FAD para o oxigênio, formando a água. O oxigênio é o aceptor final do hidrogênio e participa diretamente apenas da ultima etapa da cadeia respiratória.
A função mais importante da cadeia respiratória é a formação de ATP. Para cada molécula de glicose formam-se 34 ATPs nesse processo.
Como o saldo energético de Glicólise é de duas moléculas de ATP e o do ciclo de Krebs também, o saldo energético final da respiração na queima de cada molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP.
FERMENTAÇÃO
É um processo de obtenção de energia que ocorre sem a presença de gás oxigênio, portanto, trata-se de uma via de produção de energia anaeróbia. 
Nesse processo, o aceptor final é uma molécula orgânica. Essa via é muito utilizada por fungos, bactérias e células musculares esqueléticas de nosso corpo que estão em contração vigorosa.
A fermentação é dividida em duas etapas lática e alcoólica.
A fermentação lática é realizada por algumas bactérias, alguns protozoários e fungos e por células do tecido muscular humano.
Ex:
Quando uma pessoa realiza atividade física muito intensa, há insuficiência de oxigênio para manter a respiração e liberar a energia necessária. Nesses casos, as células degradam anaerobicamente a glicose em acido lático. Cessada a atividade física, o acido lático formado é transformado novamente em piruvato, que continua a ser degradado pelo processo da respiração.
a fermentação alcoólica é normalmente realizada por leveduras e bactérias, sendo bastante explorada economicamente pelo homem, principalmente para a fabricação de alimentos como o pão e de bebidas como a cerveja, vinho e destilados.