introduÇÃo ao estudo da biologia adesão/coesão: a adesão é ... · a biologia é a ciência...

BIOLOGIA – módulo 01

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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA BIOLOGIA

A Biologia é a ciência que estuda todas as formas vivas existentes no planeta Terra. O significado etimológico da palavra representa: “bio”= vida, “logia”= estudo, tratado de. Este conceito é o bastante para imaginar a dimensão desta ciência e a participação da espécie humana, como objeto do estudo e a única dentre todos que desenvolveu capacidade de interpretá-la e estudá-la como você iniciará agora. Veja que responsabilidade! BASES DA BIOLOGIA MOLECULAR Como toda matéria existente no Universo, a matéria viva é composta de átomos dentre os quais se destacam o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o nitrogênio (N), o fósforo (P) e o enxofre (S). Observe que juntos, eles formam o acrônimo “CHONPS”. Esses átomos se reúnem através de ligações químicas de diversas naturezas formando moléculas e substâncias que serão responsáveis pela constituição da célula, unidade em forma e função de todos os seres vivos. Iniciaremos nosso estudo a partir do entendimento das substâncias que compõe a matéria viva. Estas são classificadas em substâncias inorgânicas e substâncias orgânicas. AS SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS Fazem parte deste grupo, a água e os sais minerais. São caracterizadas por não possuírem o átomo de carbono (C) como elemento principal e por formarem arranjos moleculares bastante simples. Água A água é a substância mais abundante na matéria viva fazendo parte, em média, de 75 a 85% da massa total de um ser vivo. Quando tentamos identificar formas de vida em planetas longínquos, inicialmente devemos localizar essa substância no ambiente. É essencial questionar-se qual o motivo da importância da água para a natureza viva. Para isto, iniciaremos identificando a formulação e algumas propriedades apresentadas pela água. Uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio (H2O). O arranjo apresentado entre as duas ligações covalentes nestes átomos dispõe-se em formato angular (≈104°) e não linear como pode ser observado na figura abaixo.

Este arranjo demonstrado faz com que a molécula de água apresente-se polarizada, ou seja, com pólos positivos (+) do lado hidrogênio e pólos negativos (-) do lado oxigênio. Uma força de atração ocorre toda vez em que se reúnem moléculas juntas. Este tipo de interação é chamada “ponte de hidrogênio”, uma ligação fraca, mas que reúne moléculas no estado líquido, nas gotículas e no estado sólido (gelo). Cada molécula de água tem potencialidade para si ligar a outras quatro moléculas, formando um arranjo do tipo tetraédrico.

Propriedades: Além de atuar como solvente universal nos meios biológicos, a água ajuda a controlar a regular a pressão osmótica, é um meio de dispersão e transporte de outras substâncias que entram e saem da célula. É importante destacar também as seguintes propriedades: • Capilaridade: capacidade de aderir-se à superfície interna de

um capilar (tubo fino) e atrair outras moléculas consigo, vencendo a força da gravidade dentro do tubo. Essa propriedade é útil às plantas que necessitam de água até a última folha e conseguem-na transportar sem gasto de energia.

• Adesão/coesão: a adesão é a capacidade de atração entre as moléculas de água e de outras substâncias. A coesão refere-se à atração das moléculas de água entre si.

• Dissolução/reação: a água pode dissolver substâncias polares ou hidrofílicas pela capacidade de interpolar-se entre as cargas negativas ou positivas de outras substâncias, desagregando-as. Também é o meio ideal para promover reações químicas entre outras substâncias como veremos mais tarde na origem da vida.

• Calor específico: é a capacidade de armazenar energia em forma de calorias (cal: quantidade de energia necessária para aquecer 1 grama de água a 1°C), entre as pontes de hidrogênio. Na temperatura média do nosso planeta é a substância que melhor apresenta esta qualidade. Esta propriedade é útil na manutenção da temperatura nos seres homeotermos.

Sais minerais: Os sais minerais participam em pequeníssimas quantidades entre os corpos vivos (≈ 1%), porém são essenciais. No quadro abaixo estão alguns dos principais sais da composição biológica.

Íons Principais funções Ca2+ Participa da contração muscular, coagulação

sanguínea, compõe elementos esqueléticos e dentes.

Mg2+ Participa da molécula de clorofila, essencial na fotossíntese.

Na+, K+, Cl- Participam da geração e condução do impulso nervoso, da contração muscular (miocárdio), e da manutenção do equilíbrio hídrico

Fe2+, Fe3+ Conduz os gases respiratórios através do tecido sanguíneo.

PO43- Participam das ligações de alta energia como na

molécula do ATP (adenosina trifosfato) e também fazem parte da composição de ossos e dentes.

HCO3- Participa do equilíbrio do pH sanguíneo

funcionando como tampão. AS SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS As substâncias orgânicas são formadas por moléculas complexas e têm carbono (C) como elemento principal. Serão destacadas neste texto, as principais substâncias orgânicas que compõe a matéria viva. São:

• Proteínas. • Lipídios. • Carboidratos. • Ácidos nucléicos. • Vitaminas.

Para facilitar a sua compreensão, é necessário o entendimento das unidades que compõe cada grupo (monômeros), das ligações existentes entre as unidades, e dos agrupamentos funcionais formados e encontrados nas células (biopolímeros). PROTEÍNAS As proteínas são as substâncias orgânicas mais abundantes e mais importantes dos organismos vivos (≈10 a 15%). São formadas essencialmente pelos átomos de carbono (C), oxigênio (O), hidrogênio (H), nitrogênio (N) e, às vezes, enxofre (S). Esses átomos ligados formam as unidades básicas: os aminoácidos ou monopeptídios. As moléculas protéicas exercem funções muito variadas. São proteínas as enzimas, os anticorpos, hormônios como a insulina, estruturas como o colágeno, cílios e flagelos, pêlos e unhas entre tantas outras.

Embora existam inúmeros tipos diferentes de proteínas conhecidas, estas são formadas por apenas vinte aminoácidos. Uma analogia perfeita seria compara-los às 23 letras do alfabeto, montando as milhares de palavras existentes. Os aminoácidos são distribuídos, quali e quantitativamente, nas diversas proteínas conferindo suas diferentes propriedades nos organismos.


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Para ser aminoácido uma molécula tem que apresentar um grupamento ácido chamado carboxila (COOH–) e um grupamento básico chamado amina (NH2

+), ligados a um mesmo átomo de carbono central chamado alfa (α). Encontra-se também ligado a este átomo de carbono, um átomo de hidrogênio (H) e um radical. É justamente este radical que diferencia um aminoácido do outro.

As células vegetais conseguem sintetizar os 20 tipos de aminoácido, mas isso não ocorre entre os outros organismos. Os aminoácidos produzidos por um organismo são chamados de naturais, enquanto os que necessitam ser ingeridos, pois não são sintetizados por ele, são chamados de essenciais. Um aminoácido pode ser essencial para uma espécie e não ser para outra. No caso da espécie humana, os aminoácidos essenciais são lisina, triptofano, treonina, fenilalanina, valina, metionina, leucina, isoleucina e histidina. Os naturais são glicina, ácido glutâmico, ácido aspártico, arginina, alanina, glutamina, asparagina, tirosina, serina, prolina e cisteína. ATENÇAO ! Não é necessário decorar estes nomes; apenas se acostume com eles. Os aminoácidos se combinam uns com os outros para formar cadeias polipeptídicas. A ligação entre os aminoácidos se faz pela carboxila de um, com o grupo amina do outro. Sai uma molécula de água e surge uma ligação peptídica. Enquanto a ligação é feita por desidratação, a quebra se dá por hidrólise.

Estrutura das proteínas Com relação à estrutura geral das proteínas, podemos distinguir quatro tipos: estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. 1. Estrutura primária. É a leitura ou mapeamento da seqüência linear de aminoácidos de determinada molécula protéica.

2. Estrutura secundária. É o arranjo espacial de aminoácidos vizinhos numa molécula protéica. Geralmente adquirem uma configuração helicoidal (α-hélice), estabilizada por pontes de hidrogênio entre aminoácidos da mesma cadeia.

3. Estrutura terciária. É uma orientação das regiões da estrutura secundária umas em relações às outras. Desta forma, começa a aparecer uma estrutura globóide na molécula, passando a assumir a forma de novelo. 4. Estrutura quaternária. É o arranjo de subunidades terciárias formando uma proteína complexa. A molécula da hemoglobina, por exemplo, é composta de quatro cadeias de estrutura terciária: duas designadas α e duas designadas β. Enzimas As enzimas são catalisadores biológicos. Catalisador é uma substância que acelera as reações químicas, mas não é modificada durante o processo, podendo assim ser usada repetidamente. São a maior e mais especializada classe de moléculas protéicas. Praticamente, todas as reações biológicas ocorrem em presença de enzimas, podendo-se dizer que, sem elas, não seriam possíveis às reações necessárias à existência dos seres vivos. As enzimas (E) possuem uma região especial denominada de sítio ativo, ao qual se liga o substrato (S). O substrato é qualquer substância sobre a qual a enzima age: como resultado desta interação, o substrato modifica-se quimicamente, convertendo-se em um ou mais produtos (P). Todo o processo pode ser reversível. Veja a reação:

E + S ↔↔↔↔ [ES] ↔↔↔↔ E + P As enzimas possuem grande especificidade para os seus substratos e freqüentemente não aceitarão moléculas com diferentes configurações. Isto pode ser explicado supondo-se que a enzima e o substrato possuem uma interação do tipo “chave-fechadura”.

Como boas “estrelas”, as enzimas são muito exigentes no seu trabalho. Necessitam sempre de uma temperatura e pH ideal para executar suas atividades. Caso contrário, ficam inativas, ou se desnaturam. LIPÍDIOS

Lipídios são substâncias orgânicas compostas basicamente por C, H e O. São caracterizadas pela insolubilidade em água e solubilidade em solventes orgânicos como o éter, álcoois e clorofórmio. São compostas pela ligação entre moléculas de ácidos graxos, mais outras de álcoois.

Os lipídios exercem diversas funções no organismo, tais como estruturação da membrana plasmática, reserva de energia e composição de hormônios como os hormônios sexuais.

Os principais grupos de lipídios são: • glicerídeos: óleos e gorduras; • fosfolipídios: componentes das membranas celulares; • cerídeos: ceras; • esteróides: hormônios.


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Glicerídeos Os glicerídeos são os lipídios armazenadores de energia podendo, assim como os carboidratos, serem utilizados pela célula para produção de energia. Apesar de fornecerem mais calorias por grama do que os carboidratos, estes últimos são preferidos pela célula por serem facilmente oxidados. Os glicerídeos são formados pela ligação de ácidos graxos com o álcool glicerol. Podem ser encontrados, à temperatura ambiente, na forma líquida, representando os óleos (geralmente de origem vegetal), ou na forma sólida, representando as gorduras (geralmente de origem animal).

Da mesma forma que há perda de uma molécula de água na ligação éster entre um ácido graxo e o glicerol, existe a entrada de água na separação dos componentes. Fosfolipídios. São lipídios como os glicerídeos, ligados a um grupo fosfato. A membrana plasmática e todas as membranas celulares são formadas basicamente por fosfolipídios e proteínas associados sendo, por isso, chamadas de lipoprotéicas. Isto se deve ao comportamento particular que os fosfolipídios têm em relação à água: uma parte da molécula possui afinidade com a água e outra parte não a possui. Diz-se que as moléculas são formadas por uma “cabeça hidrofílica” e uma “cauda hidrofóbica”.

Quando colocados em um meio aquoso, tendem a formar naturalmente uma estrutura em bicamada, com as porções hidrofílicas voltadas para o meio aquoso e as porções hidrofóbicas voltadas para dentro, adjacentes entre si de forma protegida da água.

Cerídeos São representados pelas ceras, mais comumente encontradas nos vegetais, impermeabilizando as folhas. São formadas pela ligação dos ácidos graxos com álcoois de cadeias longas.

Esteróides São formados pela ligação de ácidos graxos com álcoois de cadeia fechada chamados de esteróis. Os principais álcoois são o colesterol, que compõe os principais hormônios sexuais masculinos e femininos, e o ergosterol, precursor da vitamina D, encontrado nos vegetais. CARBOIDRATOS

Os carboidratos também são chamados de glicídios, hidratos de carbono, glucídios ou açúcares. São compostos formados por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, podendo, eventualmente, apresentar átomos de enxofre e nitrogênio. Os carboidratos têm função basicamente energética, sendo, dentre os compostos orgânicos, os que fornecem maior fonte de energia para os seres vivos. Porém, alguns deles, como a celulose e a quitina desempenham papel estrutural. Os carboidratos podem ser divididos em três grupos principais:

• monossacarídeos ou oses: açúcares simples, moléculas pequenas;

• dissacarídeos: açúcares formados pela reunião de dois monossacarídeos;

• polissacarídeos: açúcares complexos, moléculas grandes.

Monossacarídeos ou oses São açúcares simples que não sofrem hidrólise, ou seja, são as unidades dos carboidratos. Sua fórmula geral é C(H2O)n, sendo que o valor de n varia de 3 a 7. Os nomes dados aos monossacarídeos são de acordo com o número de átomos de carbono.

• trioses: monossacarídeos com três átomos de carbono (C3H6O3);

• tetroses: monossacarídeos com quatro átomos de carbono (C4H8O4);

• pentoses: monossacarídeos com cinco átomos de carbono (C5H10O5);

• hexoses: monossacarídeos com seis átomos de carbono (C6H12O6);

• heptoses: monossacarídeos com sete átomos de carbono (C7H14O7);

ATENÇAO! A pentose desoxirribose foge à regra da formulação dos monossacarídeos. Sua fórmula é C5H10O4 .

Dentre esses monossacarídeos, os mais importantes são as pentoses ribose e desoxirribose (que compõe parte dos ácidos nucléicos), e as hexoses glicose, frutose e galactose.

Dissacarídeos São formados pela união de dois monossacarídeos através de uma ligação glicosídica. Essa ligação também libera uma molécula de água, ou seja, ocorre síntese por desidratação.


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Os dissacarídeos mais importantes são:

• sacarose: açúcar da cana; formado por uma molécula de glicose e uma de frutose;

• lactose: açúcar do leite; formado por uma molécula de glicose e uma de galactose;

• maltose: açúcar típico dos vegetais; formado por duas moléculas de glicose.

Polissacarídeos

São formados pela ligação de vários monossacarídeos unidos entre si. Suas principais funções são estruturais ou energéticas. Vejamos estes principais exemplos:

PRINCIPAIS POLISSACARÍDEOS

Celulose Participa principalmente da parede celular dos vegetais

POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS

Quitina

São açucares somados à grupamentos amina (NH2). Ocorre na parede celular de fungos e na carapaça de artrópodes.

Amido Tem função de reserva nos vegetais (ex: batata).

POLISSACARÍDEOS ENERGÉTICOS

Glicogênio

Tem função de reserva em fungos e animais. Nos animais, é encontrado principalmente nos músculos e no fígado.

ÁCIDOS NUCLÉICOS Existem basicamente dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico ou DNA e o ácido ribonucléico ou RNA. A composição, estrutura e função dessas substâncias orgânicas serão explanadas no final do módulo quando forem comentados sobre os assuntos síntese protéica e divisão celular.

VITAMINAS Quimicamente, as vitaminas não formam uma classe muito homogênea, sendo de diferentes origens químicas. As vitaminas A, D, E e K são, por exemplo, lipossolúveis. As demais são classificadas em hidrossolúveis. A seguir, são fornecidos dados sobre algumas das principais vitaminas.

VITAMINAS PRINCIPAIS FONTES SINTOMAS DE SUA DEFICIÊNCIA

A – Caroteno Gema de ovo, hortaliças verdes ou

amarelas, frutas, fígado e manteiga.

Cegueira noturna; pele seca e escamosa.

B1 – Tiamina Cereal não-beneficiado, fígado e outras

carnes.

Inflamação e degeneração dos nervos (beribéri,

neurite), insuficiência cardíaca, distúrbio mental.

B2 – Riboflavina Cereais não-beneficiados, leite, ovos e

fígado. Fotofobia, fissuras na pele.

B3 – Niacina ou ácido

nicotínico

Cereais não-beneficiados, fígado e outras

carnes. Pelagras, lesões da pele, distúrbios digestivos.

B6 – Piridoxamina Cereais não-beneficiados, fígado e peixe. Dermatite, distúrbios nervosos.

B12 – Cianocobalamina Fígado. Anemia perniciosa.

C – Ácido ascórbico Frutas cítricas, tomate e verduras. Escorbuto, inflamação das mucosas.

D – Calciferol Óleo de fígado, fígado, leite e gema de ovo. Raquitismo.

E – Tocoferol Cereais, hortaliças com folhas verdes, óleos

vegetais, gema do ovo e amendoim.

Esterilidade, anemia, lesões musculares e

nervosas.

K – Naftoquinona Verduras, frutas e óleo de fígado Ausência ou dificuldade de coagulação sanguínea.


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CITOLOGIA A citologia é a parte da biologia que estuda a célula. A etimologia do termo é: “cito”= célula, “logia”= estudo.

Conceito: É a unidade morfofisiológica dos seres vivos.

Histórico: Examinando fragmentos de cortiça (rolha) em finos cortes laminares, ao microscópio composto, Robert Hooke (1667) observou pequenas cavidades ou celas. A denominação usada em seu trabalho perdura até os dias atuais.

Teoria Celular: Ao longo do tempo, o aperfeiçoamento dos microscópios levou os cientistas a novas descobertas que se tornaram fatos concretos e observados. Os postulados científicos abaixo são chamados, hoje, de teoria celular. • Todos os seres vivos, animais (Theodor Schwann, 1839)

e plantas (Mathias Schleiden, 1838) são constituídos de células.

• Toda célula advém de uma outra preexistente (Rudolf Virchow, 1855).

• A maior parte das reações fisiológicas de um organismo, acontece no interior das células.

Classificação: A classificação celular é utilizada para promover um maior conhecimento sobre a célula. Entre as principais classificações, vamos destacar:

microscópicas: a grande maioria só pode ser vista com auxílio de um microscópio óptico ou eletrônico. Quanto à

dimensão macroscópicas: pode ser vista a olho nu. Ex: fibras do algodão, gomos da laranja, alguns protozoários. indiferenciadas, tronco ou totipotentes: são células não especializadas. Ex: ovo ou zigoto, blastômeros, da medula óssea vermelha. diferenciadas: já apresentam especializações. Ex: céls. do fígado, rins, pele, músculos, etc.

Quanto à especialização ou diferenciação desdiferenciadas: são células diferenciadas que

perderam sua especialização. Ex: céls. neoplásicas ou cancerosas. procarióticas: são céls. desprovidas de sistema de endomembranas, ausência de envoltório nuclear ou carioteca e citoesqueleto. Ex. bactérias e cianobactérias.

Quanto à evolução

eucarióticas: são céls. com sistema interno de membranas, citoesqueleto, carioteca, e maior, 1000x em média, que células procarióticas. Ex: protistas, fungos, plantas e animais possuem este tipo celular.

Ao longo da história da célula, uma das transformações cruciais para o surgimento da vida pluricelular foi, sem dúvida, o surgimento da célula eucariótica a partir de um procarionte ancestral. Os registros fósseis mostram que nosso planeta já possuía células procarióticas a 3,5 bilhões de anos atrás. A célula eucariótica surge a 1,5 bilhão de anos, provavelmente pela evolução da célula procariótica. Duas grandes hipóteses tentam esclarecer este fato.

• Evaginações da membrana (Robertson): segundo esta hipótese, um procarionte que aumentasse seu volume celular por evaginações e invaginações de sua membrana poderia fusioná-las mais tarde, adquirindo um volume significativamente maior.

• Endossimbiose (Lynn Margulis): Uma célula de tamanho avantajado poderia englobar células menores durante sua alimentação. Em vez de digerí-las, passaria a sobreviver juntas, trocando favores. Órgãos como mitocôndrias e cloroplastos teriam esta origem (figura a seguir).

Agora que já adquirimos algum conhecimento sobre as células, vamos entrar neste universo microscópico para estudá-la com maiores detalhes. Resumidamente podemos diferenciar três grandes estruturas celulares: A membrana plasmática, o citoplasma e o núcleo (quando individualizado). MEMBRANA PLASMÁTICA, MEBRANA CELULAR OU PLASMALEMA. A membrana da célula é uma película finíssima que assegura a individualidade celular. É composta basicamente por fosfolipídios e proteínas; pode às vezes apresentar colesterol, ou açúcares aderidos à sua superfície externa como nas células animais. Sua composição garante algumas de suas propriedades dentre as quais podemos citar:

• Resistência elétrica: lipídios apolares. • Capacidade de regeneração: fosfolipídios em meio

aquoso. • Permeabilidade seletiva: transitam apenas elementos

selecionados por tamanho ou afinidade. • Elasticidade e plasticidade: garantidos pela quantidade

de ácidos graxos insaturados presentes nas cadeias hidrofóbicas e proteínas em estrutura ∝-hélice.

Modelo: Como a membrana não pode ser visualizada numa célula viva, os cientistas criaram modelos para sua forma. O modelo mais aceito atualmente é o do “mosaico fluido” (Singer & Nicholson, 1972).

Segundo este modelo, a membrana celular apresenta uma bicamada lipídica. Os fosfolipídios (1) encontram-se com sua extremidade hidrofílica voltada para os meios intra e extracelular, enquanto suas duas caudas hidrofóbicas ficam retraídas para dentro, protegidas da água. As proteínas globulares (2) encontram-se mergulhadas na matriz lipídica sem posição fixa, pois se trata de uma mistura fluida. Externamente à membrana podem ser encontrados filamentos de açúcar (3) ligados às proteínas e fosfolipídios.


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As membranas de células isoladas ou em tecidos podem apresentar especializações que facilitem a sobrevivência da célula como um todo.

Estruturas de absorção e juncionais:

Microvilosidades: Protuberâncias encontradas na região terminal da célula cuja função é aumentar a superfície de contato da célula com o meio exterior. Ex: células intestinais, céls. dos túbulos renais, etc. Barra ou trama terminal: Adesão entre membrana encontradas nas regiões terminais das células justapostas. Desmossomos: Ao nível dos desmossomos, fibras protéicas ou tonofibrilas reforçam as regiões internas intracelulares e, entre as membranas é encontrada uma substância cimentante. interdigitações: Trajeto sinuoso realizado pelas duas membranas juntas auxiliando no fator de união entre as células vizinhas.

Reforços e comunicações:

As células de fungos, bactérias, alguns protistas e vegetais, apresentam estruturas de reforço externo à membrana plasmática denominada de PAREDE CELULAR. Em bactérias a parede celular é composta de peptoglicano, substância de natureza glicídica e protéica. Nos fungos a parede celular é de quitina. Nos protistas e nas plantas, a substância presente, mais freqüentemente, na parede celular é a celulose. Nestes grupos, a parede celular recebe uma denominação especial de membrana celulósica. Nas células animais, pode ocorrer um reforço externo de glicolipídios e glicoproteínas denominado de glicocálix. Sua função, além de reforço, pode ser de adesão, nutrição na captura de alimentos para a célula, e no reconhecimento celular. Entre células vegetais também é comum uma estrutura de comunicação denominada plasmodesmos. Trata-se de aberturas ou poros delimitados pela membrana, que comunica citoplasmas de células adjacentes, permitindo inclusive, trocas de substâncias dissolvidas.

Transporte através das membranas: Os processos de troca de substâncias entre a célula e meio externo podem ser agrupados em duas categorias:

• Transporte passivo - feito a favor de um gradiente de concentração e sem gasto de energia para a célula.

• Transporte ativo – realizado contra um gradiente de concentração e com gasto de energia para a célula.

A concentração de um determinado meio refere-se à relação entre duas fases, soluto e solvente. Para evitar concentrações quantitativas ou numéricas, vamos estabelecer denominações qualitativas. Meio hipotônico Meio isotônico Meio hipertônico

Soluto <

Solvente

Soluto =

Solvente

Soluto >

Solvente

O transporte passivo pode ocorrer na célula sobre diferentes modalidades. Na difusão simples, um soluto pode atravessar a membrana do meio onde ele está mais concentrado (hipertônico) para o meio onde ele está menos concentrado (hipotônico). Uma difusão de solutos pode ser considerada do tipo “facilitada” quando uma partícula atravessa uma membrana auxiliada pelo componente protéico, uma “permease”. Quando a membrana bloqueia de forma seletiva um determinado soluto, o solvente pode tentar equilibrar a concentração dos dois meios, realizando osmose. A osmose é o trânsito de solvente do meio onde ele está mais concentrado (hipotônico), para o meio onde ele está menos concentrado (hipertônico).

ATENÇÃO! Memorize a osmose como sendo a migração da água (solvente) do meio hipo para o hiper. Isto facilita a fixação do assunto!

A entrada de líquido numa célula por osmose é mais comum do que se imagina. As plantas, por exemplo, sobrevivem na necessidade de chuva para umedecer suas raízes e admitir água passivamente, pois, seu conteúdo intracelular é sempre hipertônico em relação ao meio externo; o meio hipertônico é mantido por uma organela denominada vacúolo de suco celular. Contudo, nas células animais, a ausência de parede celular pode promover a ruptura celular devido à pressão osmótica. Osmose em células animais e vegetais:

As células da coluna I estão túrgidas por estarem mergulhadas em meio hipotônico. Só a célula vegetal consegue resistir a este estado; as células animais podem romper-se com a pressão osmótica, fenômeno denominado de plasmoptise. Em II, as células estão em isotonia com seus meios externos, e em III, ambas estão plasmolisadas por estarem mergulhadas em meio hipertônico. Este último estado pode ser normalizado colocando estas células novamente em meio hipotônico, ação denominada de deplasmólise. Nas células vegetais, a atuação da força antagônica da membrana celulósica versus a pressão osmótica pode ser calculada através de uma fórmula simples:


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Sc= Si – M, sendo Sc – Força de sucção total da célula. Si – Força de sucção interna do vacúolo. M – Força de resistência da membrana.

Numa célula plasmolisada as incógnitas comportam-se da seguinte maneira: M=0, então Sc=Si. Isto porque a membrana celulósica não está exercendo força. Numa célula túrgida: Si=M, então, Sc=0. Isto porque a célula vegetal não se rompe. A membrana resiste a força exercida pela entrada de água na célula, concluindo-se que houve anulação das duas forças.

Atenção! Jamais assuma que a célula não admite mais água. O certo é que a mesma quantidade de água que entra numa célula túrgida é a mesma que sai. O transporte ativo através das membranas exige sempre que a célula disponibilize sua reserva energética sobre a forma de ATP. As modalidades de transporte ativo incluem: as bombas de íons, a endocitose e a exocitose. As bombas de íons são proteínas enzimáticas da membrana plasmática que possuem capacidade de criar gradientes de concentração de íons diferentes entre a célula e o meio, e entre compartimentos celulares e o próprio citoplasma celular. O exemplo abaixo mostra uma das mais famosas bombas de íons, a ATPase de Na e K.

Esta proteína integral da membrana trabalha contra o gradiente de concentração mantendo valores intracelulares mais elevados de K+ e valores extracelulares maiores de Na+. Estes valores são mantidos em células sanguíneas como os eritrócitos, e em células nervosas. Nas células nervosas, estes gradientes funcionam na geração e transmissão do impulso elétrico. Quando partículas necessárias, mas de maior tamanho, precisam entrar na célula, um investimento energético visa deslocar correntes citoplasmáticas que deformam a membrana plasmática com auxílio do citoesqueleto, com intuito de conduzir esses materiais por fagocitose ou pinocitose. Esses mecanismos são chamados de endocitose. A fagocitose é o englobamento de partículas sólidas através da emissão de pseudópodos (“pseudo”= falsos; “podos”= pés. A pinocitose trata-se da invaginação da membrana para recolhimento de materiais dissolvidos em gotículas de água.

Em processos de expulsão de materiais para fora da célula, uma vesícula interna funde-se à superfície da membrana e em seguida, seu conteúdo é liberado. Este fenômeno denomina-se exocitose. Quando o conteúdo liberado pela exocitose é de material residual podemos chamar de clasmocitose, excreção ou defecação celular; quando o conteúdo ainda será útil fora da célula, devemos chamá-lo de secreção. Importante: Células humanas podem fagocitar ativamente. São glóbulos brancos do sangue denominados de macrófagos e neutrófilos. Quando partículas virais, restos de bactérias ou bactérias vivas, células mortas, etc., são encontradas no organismo, estas células atuam como lixeiras, atravessando os interstícios dos capilares sanguíneos (diapedese), englobando e destruindo estes materiais. Esta atuação pode lhes custar a vida, levando à formação do pus quando mortas.

CITOPLASMA A etimologia do termo “plasma” significa matéria. O plasma da célula inclui todos os componentes com exceção do núcleo celular. O citoplasma de uma célula pode ser dividido, ao nível de estudo, em duas grandes partes: citoplasma fundamental, citossol, hialoplasma; e citoplasma figurado.


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A parte do citoplasma fundamental é representada pelas substâncias dissolvidas em uma matriz coloidal; aproximadamente 85% deste componente é água. Já o citoplasma figurado é representado pelas organelas ou orgânulos e pelo conjunto de substâncias não dissolvidas de tamanhos maiores chamadas de inclusões (Ex: gotículas de lipídios, açucares, cristais, etc.). A seguir veremos os três tipos morfológicos celulares principais com seus respectivos componentes. É ideal que você saiba reconhecer os orgânulos celulares, sua função, e em quais tipos celulares eles estão presentes.

CELULA PROCARIÓTICA

CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

Ao término deste módulo você deverá saber substituir sozinho, todos os números que estão representando as estruturas celulares, pelos seus respectivos nomes. Nos quadros abaixo você irá conhecer todos as principais organelas celulares, suas formas, composições, funções, e generalidades. RIBOSSOMOS ou GRÂNULOS DE PALADE Forma Duas subunidades globulares denominadas de

60S (subunidade maior) e 40S (subunidade menor):

Composição RNA ribossômico e proteínas. Generalidades Organóide universal, não delimitado por

membrana, responsável pela síntese de proteínas nas células apresentando-se na forma de cadeias, quando ligado à fita do RNA mensageiro (polissomos), podendo está aderido ao Retículo Endoplasmático Rugoso.


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RETÍCULO ENDOPLAMÁTICO Forma Rede de vesículas, túbulos, cisternas, laminadas

ou tubulares, e contíguos à superfície o envoltório nuclear.

Composição Dotados de membrana lipoprotéica de natureza

similar à membrana plasmática e lúmem interno composto de água, substâncias dissolvidas e enzimas específicas.

Generalidades RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO Responsável pela síntese de proteínas geralmente fabricadas na célula, mas exportadas por secreção ou para a membrana plasmática. Suas rugosidades são os ribossomos aderidos que fabricam as proteínas as quais são depositadas no lúmem. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Responsável pela montagem dos lipídios e hormônios derivados de lipídios, inativador de substâncias tóxicas e também dos hormônios por ele fabricados. Na célula muscular estriada, adquire a função de armazenador de Ca2+, responsável por desencadear a contração muscular (retículo sarcoplasmático).

COMPLEXO DE GOLGI Forma Vesículas membranosas achatadas, dispostas

paralelamente entre si.

Composição Membrana lipoprotéica similar à membrana

plasmática e lúmem interno composto de água, substâncias dissolvidas e enzimas específicas.

Generalidades Tem como função armazenamento, montagem, transporte, secreção e excreção de substâncias. Ele ainda é responsável pela formação da lamela média nas células vegetais em divisão, liberação de vesículas lisossômicas e formação do acrossomo do espermatozóide.

LISOSSOMO Forma Orgânulos arredondados:

Composição Organóides membranosos que possuem

internamente cerca e 50 tipos diferentes de enzimas hidrolíticas mergulhadas em pH ácido (≈ 5,0)

Generalidades É formado a partir do complexo de Golgi, mas com enzimas fabricadas pelo retículo endoplasmático rugoso. Podem desencadear três tipos de atividades no interior das células: Autofagia: Outros orgânulos debilitados e envelhecidos são englobados por vesículas oriundas do retículo endoplasmático liso e, em seguida, são submetidos às enzimas pela fusão das membranas. Nas células vegetais, lisossomos denominados de “esferossomos” desempenham esta função. Heterofagia: Acontece em células de organismos heterótrofos. O objetivo final é digerir materiais trazidos à célula por fagocitose ou pinocitose. Os materiais digeridos pelas enzimas lisossômicas são aproveitados pela célula; os materiais não digeridos são eliminados por vesículas residuais por clasmocitose.

Autólise: O interior das vesículas lisossômicas é mais ácido que o citossol graças à bombas de íons em sua membrana que transportam prótons H+ para seu interior. Porém, a natureza das enzimas e o pH lisossômico podem custar a vida da célula. A perda de estabilidade da membrana pode derramar o conteúdo lisossômico no interior do citoplasma matando a célula. Os fenômenos autolíticos podem ocorrer acidentalmente como na doença “silicose”, ou de forma programada nos tecidos em formação (APOPTOSE). Ex: cauda do girino, membranas interdigitais e eritrócitos humanos, etc.

PEROXISSOMOS e GLIOXISSOMOS Forma Arredondada como os lisossomos. Composição Membrana lipoprotéica e enzimas específicas. Generalidades Peroxissomos:

Presentes em todas as células eucarióticas, estas vesículas são oriundas do retículo endoplasmático liso. Uma enzima denominada catalase ou peroxidase é responsável pela degradação da água oxigenada ou peróxido de hidrogênio (H2O2), produto do metabolismo normal da célula.


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Generalidades Glioxissomos: Estas vesículas só são encontradas em células eucarióticas de protozoários, fungos e plantas, porém jamais em células animais. Sua função é desempenhada por enzimas denominadas de glioxidases capazes de converter cadeias lipídicas em açucares.

VACÚOLO Forma Vesículas na maioria assimétricas. Composição Variável e dependente da função. Generalidades Os vacúolos, ao contrário do seu nome

(vácuo= vazio), possuem conteúdo interno. Abaixo serão comentados alguns dos vacúolos mais conhecidos. Vacúolos do ciclo lisossômico: Vacúolo autofágico (autofagossomo), vacúolo alimentar (fagossomo e pinossomo), vacúolo digestivo, vacúolo residual. Vacúolo de suco celular: Presentes nas células vegetais e possui dupla função, admissão de água por osmose e armazenamento de pigmentos, sais, etc.

Vacúolo pulsátil ou contrátil: Vacúolo encontrado em organismos unicelulares do grupo dos protozoários de água doce. Sua função é retirar o excesso de água que entra na célula por osmose.

CENTRÍOLOS OU CENTROSSOMOS Forma Dois cilindros não membranosos formados por

pequenos microtúbulos alinhados, dispostos perpendicularmente entre si.

Composição Cada microtúbulo é composto de tubulina, proteína com grande poder de polimerização e despolimerização, formadora do citoesqueleto e das fibras do fuso mitótico. Internamente, cada centríolo apresenta moléculas próprias de DNA, RNA e ribossomos. Isto permite sua autoduplicação e a síntese de suas proteínas.

Generalidades Os centríolos não são encontrados nas células de vegetais superiores como as gimnospermas e angiospermas. São responsáveis pela formação dos cílios e flagelos, estruturas recobertas de membrana responsáveis pela movimentação celular ou pela movimentação do meio circundante.

CITOESQUELETO Além dos microtúbulos citados acima, uma célula eucariótica contém microfilamentos protéicos entrelaçados no interior do citoplasma cuja função é manter a forma tridimensional da célula, ordenar movimentos de vesículas e promover movimentos da célula como um todo. Um exemplo prático seria o da célula muscular onde os microfilamentos de actina e miosina interagem no sentido de encurtar o volume da fibra muscular sob estímulo nervoso. ATENÇÃO! Nosso vestibular não trabalha com organelas isoladas. As questões visam interagir estruturas e funções para dinamizar o conhecimento celular. PRODUÇÃO DE ENERGIA NA CÉLULA No universo biológico existem duas categorias distintas de organismos: os autótrofos, que produzem seu próprio alimento utilizando fontes de energia e substâncias inorgânicas disponíveis na natureza, e os heterótrofos, que, por não produzirem seu alimento, têm que consumir àqueles produzidos pelos autótrofos predando diretamente a sua estrutura, ou a de outro organismo heterótrofo da cadeia alimentar. Ecologicamente estes organismos são classificados em produtores e consumidores. As células exercem continuamente atividades que necessitam de matéria e energia. A energia por sua vez necessária para todos os organismos vivos é aquela mobilizada nas ligações químicas das moléculas. Como não conseguimos utilizá-la diretamente de uma só vez, aprisionamos esta fonte de energia em uma molécula denominada de ATP (Adenosina


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Tri-fosfato), um nucleotídeo de adenina com a soma de mais duas ligações fosfato de alta energia. O ATP funciona como uma mini-bateria que pode ser recarregável no metabolismo de síntese (anabolismo) e descarregada no metabolismo de quebra (catabolismo).

Os produtores são os organismos responsáveis pela manutenção da vida no nosso planeta. A seguir estudaremos os meios pelos quais estes organismos montam as moléculas-chave dos processos energéticos através do anabolismo. As principais fontes de energia disponíveis para eles são: a luz solar (fotossintetizantes) e a química de compostos inorgânicos (quimiossintetizantes).

Fotossíntese. A representação química do processo fotossintético revela a idéia geral dos materiais utilizados na construção de moléculas orgânicas, além da energia luminosa.

Reação: 6CO2 + 12H2O + energia →→→→ C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 ↗↗↗↗

Esta reação ocorre no interior de um órgão celular denominado de plasto.

Tipos de plastos: Plastos brancos ou leucoplastos – apresentam materiais de reserva dentro da sua estrutura interna. Proteoplastos armazenam proteínas, amiloplastos armazenam amido e oleoplastos armazenam lipídios.

Plastos coloridos ou cromoplastos – os pigmentos internos dão origem a cor. Xantoplastos são amarelos, eritroplastos são vermelhos e cloroplastos são verdes.

Os plastos coloridos são capazes de realizar a fotossíntese justamente pela presença de pigmentos que promovem a captação da luz. Os pigmentos ficam localizados na membrana interna dos tilacóides e lamelas. Internamente, no estroma, são encontrados enzimas metabólicas específicas, DNA, RNA e ribossomos (podem fazer autoduplicação como os centríolos).

Antes de dar início ao processo da fotossíntese, torna-se necessário penetrar no universo da física para estudarmos a luz. A luz solar que incide sobre o nosso planeta representa uma pequena parte da energia radiante fornecida pelo Sol. O espectro visível aos olhos humano e também, aproveitado pela fotossíntese, é composto das emissões radiantes que apresentam comprimento de onde (λ) de 390 a 760nm (nm= nanômetros= 10-9m). Juntos, todos os espectros representam o branco, mas quando separados, vemos as seguintes cores: violeta, anil, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. Basta examinar o arco-íris para entender melhor. A refração da luz solar nas gotículas de água durante uma chuva fina nos mostra os diferentes espectros da luz branca.

Nos vegetais terrestres os pigmentos mais abundantes são denominados de clorofilas. Dentre as clorofilas, os tipos A e B estão representados no gráfico acima. Ao observar a cor verde de um vegetal, isto significa que os pigmentos abundantes na folha estão refletindo esta cor. As zonas do espectro que representam violeta/azul e laranja/vermelho, apresentam os maiores picos de absorção dos dois tipos de pigmentos. O processo fotossintético é dividido em duas etapas distintas: FASE CLARA, LUMINOSA, FOTOQUÍMICA: Ocorre na presença de luz.

• Fotofosforilações cíclica e acíclica. → fotólise da água.

FASE ESCURA, QUÍMICA ou ENZIMÁTICA: Ocorre tanto na ausência como na presença de luz.

• Ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin & Benson. → Fixação/redução do dióxido de carbono.

FASE CLARA, LUMINOSA, FOTOQUÍMICA: Esta fase ocorre nas membranas dos tilacóides e nas lamelas, pois é lá que se encontram os pigmentos. Nestes locais, os pigmentos apresentam-se agregados entre si formando os fotossistemas I e II, mergulhados na camada bilipídica da membrana.

Na fotofosforilações cíclica e acíclica, uma planta se prepara para reunir energia sob a forma de ATP para realização de uma segunda etapa não dependente diretamente da luz.


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Na fotofosforilação cíclica, a luz incide sobre o fotossistema I. As moléculas de clorofila que formam este fotossistema absorvem a luz com maior intensidade na região do espectro de 700nm de comprimento de onda. A incidência da luz excita as clorofilas, que emitem seus elétrons para orbitais mais elevados. Um aceptor chamado ferredoxina captura esses elétrons e, em seguida, promove a liberação para outras proteínas da membrana com capacidade para recebê-los. Entre estas proteínas estão os citocromos cuja composição apresenta íons de Cobre (o cobre é um ótimo condutor de eletricidade). Ao transitar pelos citocromos, os elétrons perdem energia; esta energia então, é utilizada para montar moléculas carregadas de ATP. Os elétrons que perderam energia, retornam aos orbitais iniciais formando um ciclo, podendo ser novamente excitados. Na fotofosforilação acíclica outro conjunto de pigmentos com absorção na área de 680nm (fotossistema II), participa conjuntamente com o fotossistema I.

A luz promove a dupla excitação dos dois fotossistemas ao mesmo tempo. Os elétrons do fotossistema II, ao percorrerem a cadeia de citocromos, cedem energia para a formação de mais moléculas de ATP, porém não retornam ciclicamente para o fotossistema II. Seus elétrons vão equilibrar aqueles perdidos pelo fotossistema I. Os elétrons do fotossistema I, ao serem aceptados pela ferredoxina, são transferidos para um transportador de hidrogênios conhecido como NADP (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato). Esta substância fica parcialmente reduzida com o ganho dos elétrons cedidos. No processo acíclico, não há um fechamento em equilíbrio eletrônico das moléculas que participaram do processo. Em 1937, um cientista chamado Hill, descobriu a correção para este desequilíbrio. A fotólise da água, poderia liberar prótons e elétrons de hidrogênio para preencher, ao mesmo tempo, com cargas positivas o NADP (de parcialmente reduzido NADP--, passaria a NADPH2), e com cargas negativas, o fotossistema II que havia cedido seus elétrons mas não os tinha recebido de volta. O uso dos hidrogênios da molécula de água explicaria a liberação de oxigênio molecular (O2) pelas plantas durante a fase clara da fotossíntese.

FASE ESCURA, QUÍMICA ou ENZIMÁTICA: Esta etapa ocorre no estroma do cloroplasto e, por isso, não necessita da luz. Para realização, no entanto, é exigida a produção da fase clara: ATP como fonte de energia disponível, NADPH2, como fonte de hidrogênios para redução do CO2 e montagem da glicose C6H12O6. Esse fenômeno denominado ciclo das pentoses foi descoberto pelo Dr. Melvin Calvin.

Na etapa escura, três pentoses chamadas ribulose difosfato (RuBP) foram ativadas com energia cedida pelo ATP e recebem três moléculas gasosas de CO2 capturadas pela planta. A soma dos 5 carbonos de cada pentose com 1 carbono do CO2 forma um composto instável de 6 átomos de carbono que se rompe ao meio formando dois de 3 carbonos; como são três pentoses, formam-se 6 trioses. A ativação complementar com energia e a redução das trioses com hidrogênios cedidos pelo NADPH2 forma seis moléculas de gliceraldeído fosfato (G3P). Uma delas sai do ciclo e, as cinco que permanecem podem formar novamente três pentoses ativadas para mais um ciclo. Cada duas moléculas de gliceraldeído formadas geram uma de glicose montada. Quimiossíntese. Este fenômeno apenas é realizado por bactérias chamadas de quimiossintetizantes. Estes seres conseguem extrair energia da oxidação de moléculas inorgânicas para fabricar seu próprio alimento. São: Sulfobactérias – usam o H2S ou gás sulfídrico para oxidação. Ferrobactérias – usam o FeO ou óxido ferroso para oxidação. Nitrobactérias – usam NH3 (amônia), NO2

- (nitrito) para oxidação. Hidrogenobactérias – usam o H2 ou gás hidrogênio para oxidação. LEMBRE-SE! Uma molécula ou composto quando oxida, perde cargas, quando reduz, ganha. Os organismos consumidores num ecossistema dependem direta ou indiretamente dos produtores. A heterotrofia implica em obter energia de alimentos produzidos pelos autótrofos. Contudo, as plantas e todos organismos os outros organismos autótrofos, também têm que consumir aquilo que produziram através de reações de catabolismo. Os processos de catabolismo mais conhecidos são a fermentação, processo que ocorre na ausência de oxigênio (anaeróbico), e a respiração aeróbica, dependente do oxigênio.


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Fermentação. Para realizar fermentação um organismo não necessita de organelas citoplasmáticas. As enzimas necessárias para desencadear todo o processo são encontradas no citossol. As fermentações podem ser de três tipos: lática, alcoólica e acética. Embora os produtos finais sejam diferentes, todas iniciam pela mesma etapa; a glicólise.

A glicólise (“glico”= açúcar glicose; “lise”=quebra) pode ser resumida em 5 sub-etapas. 1ª Ativação da glicose com energia do ATP (-2ATPs) 2ª Lise ou quebra da glicose ao meio. 3ª Redução do composto NAD (2NADH2) e fosforilações

com Pi (fosfato inorgânico) nos compostos de 3 carbonos resultantes da quebra.

4ª e 5ª

Fosforilações dos ADPs pelas doações das ligações fosfato pelo composto resultante da quebra (4ATPs).

Como balanço final desta etapa, foram produzidos 4ATPs, mas após o pagamento do débito com a ativação, só há rendimento de 2 ATPs; duas moléculas de NAD, transportador de elétrons, foram reduzidas (2NADH2); e finalmente sobraram 2 moléculas de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3). O caminho do ácido pirúvico será diferente de acordo com o processo de fermentação descrito: Fermentação Lática:

Fermentação Alcoólica:

Fermentação Acética:

A fermentação lática ocorre comumente em bactérias como as que causam coagulação do leite. Porém, células humanas em “fadiga muscular ou câimbra” por escassez de oxigênio, podem optar pela fermentação lática de maneira anaeróbia levando ao acúmulo de ácido lático nos músculos. A fermentação alcoólica pode acontecer em tecidos vegetais, mas é mais comum entre as leveduras ou fungos. O Saccharomyces cerevisiae é utilizado na indústria das bebidas alcoólicas e nas padarias para insuflar os pães e bolos. A fermentação acética é realizada pela espécie de bactéria Acetobacter aceti que converte vinho em vinagre. Respiração aeróbica. Na respiração aeróbica, o gás molecular de oxigênio substituirá o ácido pirúvico na recepção final dos prótons e elétrons de hidrogênio. O NAD é um aceptor temporário de hidrogênios; estes prótons não poderão ser soltos na solução, pois abaixariam o pH celular tornando as enzimas inativas. Nas células eucarióticas a utilização de oxigênio na quebra da molécula de glicose dá-se no interior de uma organela chamada Mitocôndria. As células procarióticas também podem respirar aerobicamente utilizando proteínas inseridas na sua membrana plasmática.

Sua fórmula é:

C6H12O6 + 6O2 →→→→ 6CO2 + 6H2O + energia (38ATPs) A respiração aeróbica ocorre em três etapas: a glicólise (etapa citoplasmática que você já conhece), o ciclo de Krebs (ocorre na matriz mitocondrial) e a cadeia respiratória (ocorre nas membranas internas cristas mitocondriais). CICLO DE KREBS

O cientista alemão Hans Adolf Krebs foi quem primeiramente identificou as reações que ocorrem no interior da matriz mitocondrial. Ao término de uma glicólise, radicais acetis (2 átomos de C) gerados pela transformação do ácido pirúvico penetram na mitocôndria com auxílio da CoA, complexo protéico da membrana mitocondrial.


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No interior da mitocôndria, o acetil (2C) libera a CoA e se liga a um composto denominado ácido oxalacético (4C) formando ácido cítrico (6C). O ácido cítrico sofre atuações enzimáticas que levam à quebra da molécula no ciclo até novamente restaurá o ácido oxalacético. As quebras geram moléculas de CO2 e hidrogênios livres; os prótons de hidrogênio são capturados pelos aceptores NAD e FAD (Flavina Adenina Dinucleotídeo). O único rendimento energético diretamente gerado no ciclo foi a fosforilação de um ADP para ATP. Para cada molécula de glicose que iniciou o ciclo, duas de ácido pirúvico foram formadas; por isso, os produtos das reações descritas na figura acima serão multiplicados por dois. CADEIA RESPIRATÓRIA, CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS OU FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

Esta última etapa ocorre no interior da membrana interna mitocondrial, nas cristas. Uma cadeia protéica de proteínas integrais incluindo os citocromos, fará a recepção dos hidrogênios aceptados pelo NAD e pelo FAD, acumulando prótons H+ no espaço intermembranas através de bombas de prótons acopladas aos citocromos; os elétrons ficarão retidos e serão transitados pela cadeia protéica dos citocromos que contêm cobre. O trânsito dos elétrons libera a energia que tinha sido armazenada após cada quebra de ligação química ocorrida durante a glicólise e o ciclo de Krebs. Os elétrons cedidos pelo NAD entram no início da cadeia e liberam mais energia quando comparados ao cedidos pelo FAD posicionado mais abaixo. A energia para a síntese de ATPs só será alcançada com a passagem final dos prótons aprisionados no espaço intermembranas pela partícula F1Fo ou oxissomo. Cada elétron transitado proveniente do NAD renderá 3 ATPs, e cada elétrons cedido pelo FAD, renderá 2 ATPs. O oxigênio entra na cadeia neste momento para recepcionar finalmente os prótons e elétrons do hidrogênio. Isto garante a liberação dos NADs e FADs, e o aprisionamento dos prótons que poderiam acidificar o meio tornando inviável a realização do ciclo de Krebs. O rendimento energético final da respiração aeróbica é de 38 ATPs por molécula de glicose oxidada. Para atingir este valor, você deve acompanhar novamente a glicólise e o ciclo de Krebs contando os ATPs produzidos pela quebra direta de substratos, e os NADs e FADs. Os NADs serão multiplicados por 3, e os FADs, por 2. Cuidado para não esquecer os dois ciclos de Krebs; um para cada acetil.

Importante: O oxigênio molecular que aparece no final da cadeia respiratória formará água ao receber os hidrogênios. Porém, é necessário cindir a molécula de O2 para realização do processo. Aproximadamente 95% do oxigênio utilizado segue este rumo, mas 5% pode formar radical livre. Os radicais livres são elétrons soltos que podem se ligar facilmente à moléculas de fosfolipídios ou até mesmo ao DNA, podendo desencadear, mais tarde, a morte celular. Vitaminas antioxidantes como a C e E, combatem estes radicais livres. O envelhecimento mitocondrial acumula cada vez mais radical livre e cada vez menos ATPs.

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