O metabolismo é normalmente dividido em dois grupos:anabolismo e catabolismo Reacções anabólicas, ou reacções de síntese, são reacções químicas que produzem nova Matéria Orgânica nos seres vivos. Sintetizam-se novos compostos (Moleculas mais complexas) a partir de moléculas simples (com consumo de ATP). Reacções catabólicas, ou reacções de decomposição/degradação, são reacções químicas que produzem grandes quantidades de energia livre (sob a forma de ATP) a partir da decomposição ou degradação de moléculas mais complexas (matéria orgânica). Quando o catabolismo supera em atividade o anabolismo, o organismo perde Peso, o que acontece em períodos de jejum ou doença; mas se o anabolismo superar o catabolismo, o organismo cresce ou ganha peso. Se ambos os processos estão em equilíbrio, o organismo encontra-se em equilibrio dinâmico ou homeostase.
O metabolismo é fundamentalmente estudado pela Bioquímica, usando muitas vezes também técnicas ligadas à Biologia Molecular e à Génetica.
Características gerais
O metabolismo de um Organismo determina quais substâncias são nutricionais e quais são tóxicas. Por exemplo, alguns procariontes utilizam ácido sufidrico como nutriente; este gás é no entanto venenoso para animais. A velocidade a que se processa o metabolismo, determinada pela taxa metabólica, também influencia a quantidade de alimento requerida por um organismo.
Uma característica do metabolismo é a semelhança de vias metabólicas básicas entre especies muito diferentes. Por exemplo, o conjunto de intermediários reacionais encontrados no ciclo dos acidos tricarboxílicos é encontrado de forma universal, em células tão diferentes como a bactéria Escherichia Coli ou o elefante Esta estrutura metabólica semelhante está provavelmente associada à grande eficiência dessas vias e na sua antiguidade na história da Evolução.
Mobilização de ATP na célula
As principais vias catabólicas que permitem obter ATP a partir da degradação de matéria orgânica são:
1) Respiração Celular – a degradação faz-se na presença de O2 e é completa.
Ex: animais, plantas, algumas bactérias
2) Respiração Anaeróbia (Fermentação) – a degradação não se faz na presença de O2, como tal não é completa.
Ex: algumas bactérias e leveduras, células musculares do Homem
Fermentação
Via catabólica de obtenção de ATP, a partir a glicose e na ausência de O2.
Tipos de fermentação:
- Alcoólica – produz-se CO2 e etanol – produção de vinho, cerveja e pão
- Láctica – produz-se ácido láctico – produção de queijos e iogurtes
- Acética – produz-se ácido acético – produção de vinagre
- Butírica – produz-se ácido butírico – alteração da manteiga
Independentemente do tipo de fermentação, existem sempre duas fases comuns:
1) Glicólise – fase em que há a transformação da glicose em ácido pirúvico (C3H4O3)
2) Redução do ácido
Respiração Celular
As principais fases da respiração celular são:
1) Glicólise – fase comum à fermentação, ocorre no hialoplasma (citosol).
2) Formação de Actetil-Coenzima A – fase curta, ocorre na matriz mitocondrial. Nesta fase, cada molécula de ácido pirúvico sofre descarboxilação (retira-se uma molécula de CO2), bem como sofre oxidação (são-lhes retirados 2e- + 2H+). Os electrões e H+ vão reduzir o NAD+, que passa a NADH + H+. Em suma, nesta fase formam-se: 2 moléculas de CO2, 2 moléculas de NADH + 2H+ e 2 moléculas de Acetil-CoA.
3) Ciclo de Krebs – ciclo que ocorre na matriz e que permite a oxidação total da glicose. As reacções que ocorrem são catalizadas por enzimas específicas. Em suma, no final de um ciclo, formam-se: 2 moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH + 3H+, 1 molécula de FADH2, 1 molécula de ATP.
NOTA: Lembrar que para degradar na totalidade uma molécula de glicose, é necessário realizarem-se DOIS ciclos.
4) Cadeia transportadora de electrões e forforilação oxidativa – nesta fase, os NADH e os FADH2 vão ceder os seus electrões e H+. Ao nível da crista mitocondrial, e nomeadamente ao nível da sua membrana, existem moléculas transportadoras de electrões que os vão receber. Os H+ ficam na própria matriz. Em consequência do transporte de electrões, gera-se energia que vai ser canalizada para formar ATP, a partir do ADP + P presente na célula. Como o ATP formado é proveniente de electrões libertados durante reacções de oxirredução, designa-se de fosforilação oxidativa. Por norma, por cada molécula de NADH formam-se 3 de ATP e por cada molécula de FADH2 formam-se 2 de ATP. O balanço energético desta fase varia entre 32 e 34 moléculas de ATP. O NADH da glicólise não consegue transpor a matriz mitcondrial, logo tem de ceder os seus electrões. Se o NADH ceder os seus electrões a uma molécula de NAD+ da matriz, formam-se 3 moléculas de ATP por cada uma de NADH. Se o NADH ceder os seus electrões a uma molécula de FAD+ da matriz, só se formam 2 moléculas de ATP por cada uma de NADH.
Respiração Celular e Fermentação: Aspectos Comparativos
1) Diferenças:
- Na fermentação formam-se menos moléculas de ATP do que na respiração.
- A fermentação ocorre na ausência de O2, enquanto que a respiração celular ocorre na presença de O2.
- Os produtos formados na fermentação têm um potencial de energia elevado (álcool etílico e ácido láctico). Em contrapartida a água e o CO2 formados na respiração têm um potencial de energia baixo.
- A fermentação ocorre toda no hialoplasma. A respiração ocorre maioritariamente na mitocôndria.
2) Semelhanças:
- Em ambos os processos se obtém energia sob a forma de ATP.
- Em ambos existe uma 1ª fase comum, a glicólise.
- Em ambos ocorrem de uma forma contínua várias reacções de oxirredução.
- Ambos são processos catabólicos.
Metabolismo
Conjunto de Reações Químicas que ocorrem no organismo.
Os Três Estágios do Metabolismo
Estagio 1: Ocorre no tubo digestório; os Polímeros São quebrados Em Moléculas Fundamentais;São absorvidos e levado ás células;
Estagio 2:Ocorre no interior das células. As moléculas fundamentais são degradadas em produtos menores;produtos comuns: Piruvato e Acetil Co-A;
Estagio 3:Ocorre no interior das Mitocôndrias;converge para o ciclo de krebs; Produtos finais:
CO2 e H20; Nesta fase ocorre formação de ATP;Ocorre liberação de NH3 Pela degradação de Aminoácidos,sendo convertida em úreia para a excreção
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