Como as células fazem para obter energia para suas atividades?

Entenda o que é a respiração celular, um dos processos realizados pelas células com o objetivo de obter energia para suas atividades. Neste texto, explicamos de maneira resumida suas principais etapas, dando ênfase ao local onde cada uma delas ocorre e à quantidade de ATP produzida no final desse processo.

Nossas células precisam de energia para trabalhar de maneira adequada. A maioria das células realiza respiração celular para quebrar moléculas orgânicas e produzir ATP, uma molécula que é capaz de liberar uma grande quantidade de energia. A seguir, falamos um pouco desse processo.

→ Respiração celular

A respiração celular é um processo em que os organismos vivos conseguem energia a partir de uma molécula orgânica, e a mais comumente utilizada é a glicose. O processo, que necessita de oxigênio, é constituído de três fases: glicólise, ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa.

A glicólise é um processo que ocorre no citoplasma da célula, e o ciclo do ácido cítrico e a fosforilação oxidativa, em células eucariontes, acontecem no interior de uma importante organela chamada de mitocôndria.Nos organismos procariontes, o ciclo do ácido cítrico acontece no citoplasma e a fosforilação na membrana plasmática.

• Glicólise: A glicólise é um processo constituído de 10 reações químicas, em que ocorre a quebra da glicose. Ela é quebrada em duas moléculas chamadas de piruvato. No final desse processo, têm-se duas moléculas de ATP.

• Ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs: O piruvato entra na mitocôndria e sofre uma reação química, dando origem a um composto chamado de acetil-CoA. Esse composto é o que entra no chamado ciclo do ácido cítrico. Esse ciclo consiste em oito reações que produzem importantes compostos, como quatro moléculas de gás carbônico e duas moléculas de ATP.

• Fosforilação oxidativa: Esse é o processo final da respiração celular e caracteriza-se por uma grande síntese de ATP. Nessa etapa, podem ser formadas cerca de 26 ou 28 moléculas de ATP.

Na respiração celular, portanto, observa-se que a glicose é responsável pela formação de 30 ou 32 moléculas de ATP, molécula que funciona como uma moeda de energia para a célula. Esse ATP será fundamental para a realização das atividades celulares.

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Metabolismo é o conjunto de reações químicas que se processam em um organismo. Essa definição pode parecer simples, mas envolve um conjunto de conhecimentos que se abrem como se fosse um leque. As transformações energéticas processadas em um organismo indicam que estas aconteceram inicialmente dentro de cada célula, individualizada.

O conjunto de reações que permitem a formação de moléculas de maior complexidade é denominado reações de síntese ou anabolismo. Quando as reações se processam na decomposição das estruturas mais complexas em novas mais simples são conhecidas como reações de degradação ou catabolismo.

Temos como exemplo de catabolismo o processo da digestão, quando as moléculas são degradadas em substâncias menores absorvíveis; e como exemplo de anabolismo a união de aminoácidos para a formação de proteínas, como a melanina.

Mas como disse Lavoisier: “Na natureza nada se perde nada se cria. Tudo se transforma!”. Sabendo que a célula é uma unidade complexa e organizada, que demanda de energia continuamente para realizar as inúmeras reações que a mantém viva, devemos nos questionar sobre o destino da energia produzida e sua origem.

Na célula, inúmeras reações químicas acontecem com um gasto de energia superior àquele produzido ao final do processo, esse déficit de energia é compensado com a absorção de energia externa para a promoção da reação. Assim, temos a reação endergônica ou endotérmica – reações onde há absorção de energia do meio externo.

Um exemplo deste tipo de reação seria a produção de glicose a partir de moléculas de água e gás carbônico durante o processo da fotossíntese. Existe nesse processo a necessidade da energia luminosa para promover esta síntese.

Em contrapartida, outras reações acontecem de forma totalmente oposta às reações endergônicas, uma vez que ocorre com liberação de energia para o ambiente, dissipando calor ao meio externo. Esse tipo de reação é conhecido como reação exergônia ou exotérmica. Um exemplo desse processo é a liberação da energia contida na molécula da glicose no processo de combustão, onde é produzida energia excedente ao sistema.

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A liberação da energia presente em moléculas orgânicas, como a glicose, por exemplo, acontece por meio da oxidação aeróbica. Nesse processo de degradação se formam água e gás carbônico, liberando energia para as atividades celulares. Durante esse processo ocorrem transferências de elétrons entre as substâncias participantes, através de reações de oxirredução. Assim, enquanto uma substância ganha elétrons durante a reação (redução), outra substância ganha elétrons (oxidação) durante a mesma reação.

Essa geração de energia permite a existência e o funcionamento de nosso organismo.

Mas se nossas reações produzem e consomem energia, como organizar essa equação para que não haja falta ou como permitir que nosso organismo aproveite ao máximo a energia presente disponível?

Toda reação química exige um gasto de energia para iniciar, isto é o que chamamos de energia de ativação. A estratégia desenvolvida por nosso organismo para minimizar a perda de energia e diminuir a quantidade necessária para ativar os reagentes em uma reação química é a utilização de enzimas.

Se não fosse pelas enzimas, nosso organismo necessitaria dispor de grande quantidade de energia e de realizar um aquecimento geral do organismo para promover as reações, entretanto, isso não seria possível, uma vez que as proteínas desnaturam em altas temperaturas e inviabilizariam a vida.

Fabrício Alves Ferreira
Graduado em Biologia
Equipe Mundo Educação

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