Bioenergética

Mestre em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais (UFAC, 2015)
Graduada em Ciências Biológicas (UFAC, 2011)

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Dentro da biologia, a bioenergética é uma área que está muito ligada à bioquímica e que estuda as transformações de energia nos seres vivos. A cada minuto do dia milhares de reações químicas ocorrem por todo o organismo, essas reações são denominadas de metabolismo. Os processos celulares do organismo necessitam de energia tanto para serem iniciados como para terem continuidade. Essa energia vem dos nutrientes alimentares, mas ela não é aproveitada diretamente dos alimentos. Ela é recolhida e conduzida como uma forma acessível de energia através de um composto rico em energia (ATP – adenosina trifosfato) por meio das vias metabólicas celulares, que são estudadas pela bioenergética.

Entre os processos responsáveis pela produção de energia nos seres vivos temos respiração celular, que é o processo através do qual as células obtêm energia e consiste na quebra de moléculas ricas em energia (geralmente a glicose) com auxílio do oxigênio. Resulta na produção de gás carbônico com consequente liberação de energia para o organismo. Esse processo tem três fases:

Glicólise – é um processo anaeróbico que ocorre no citoplasma celular. Consiste na quebra de uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato (um composto que possui três carbonos) através de dez reações químicas sucessivas, que ocorrem de forma lenta.

Ciclo de Krebs – é a segunda fase da respiração e ocorre no interior da mitocôndria (matriz mitocondrial). Caracteriza-se por um conjunto de oito reações químicas sequenciais, sendo que quatro delas ocorre com a liberação de energia que é armazenada na forma de NADH e FADH2. Para que o ciclo seja iniciado é necessária a formação da molécula de acetil-CoA, que é proveniente da remoção do grupo carboxila na forma de CO2 do piruvato. O acetil-CoA se combina com um ácido chamado oxaloacetato, dando origem ao citrato, que é transformado em isocitrato. O isocitrato é desidrogenado, com liberação de CO2 e a formação de um composto chamado α-cetoglutarato. Mais um CO2 é liberado do α-cetoglutarato, formando o succinil-CoA que passa por uma reação e é convertido em succinato.  O succinato é oxidado a fumarato, que é hidratado e produz malato. Por fim, o malato é oxidado a oxaloacetato. Considerando que cada molécula de glicose produz dois acetil-CoA, ao final do ciclo de Krebs serão produzidos 6 NADH, 2 FADH2, 4 CO2 e 2 ATPs.

Cadeia respiratória – fase que ocorre nas cristas mitocondriais e é responsável pela maior parte do ATP produzido durante a respiração celular. As moléculas transportadoras de elétrons NADH e FADH2 percorrem a cadeia transportadora de elétrons, que é formada por proteínas integrais de membrana, até chegarem ao oxigênio (aceptor final), que forma água. Durante a passagem dos elétrons pela cadeia transportadora ocorre liberação de uma grande quantidade de energia, armazenada na forma de ATP. No final da respiração celular há um saldo positivo de 30 ou 32 moléculas de ATP por molécula de glicose.

A fermentação, assim como a respiração celular, é um processo de obtenção de energia a partir da quebra de moléculas ricas em energia, geralmente a glicose. Porem a fermentação ocorre na ausência de oxigênio. A fermentação láctica produz o ácido láctico como composto principal. Bactérias fermentadoras, como as do gênero Lactobacillus, precisam de energia para sobreviverem e manterem seu metabolismo. Como fonte de energia, essas bactérias utilizam a lactose, que é quebrada por enzimas produzidas pelas bactérias. Essa quebra forma a glicose e a galactose. É a partir da glicose que ocorre a fermentação, originando como produto final o ácido láctico. Células musculares também são capazes de realizar fermentação láctica quando o organismo é submetido a esforço físico intenso.

A fermentação alcoólica parte do piruvato, que é convertido em acetaldeído e posteriormente em álcool etílico. Esse tipo de fermentação é realizado por fungos unicelulares (leveduras), com destaque para o fungo Saccharomyces cerevisae, também conhecido como fermento biológico. A fermentação alcoólica é comumente utilizada na produção de cervejas e vinhos. Tanto a fermentação láctica como a alcoólica tem como saldo final 2 ATPs.

Referências:

Silva, D. A. F. et al. Bioenergética do metabolismo celular: ATP e exercício físico. Revista Brasileira de Fisiologia do Exercício – v.8, n.4 - outubro/dezembro 2009.

D'Angelo, F. S. Bioenergética e química celular. Jaleko Acadêmicos. Disponível em: < https://www.jaleko.com.br>.

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