Energia para a sobrevivência

A principal função do fermento não é produzir álcool, CO2 e sub-produtos

Por Michael Trommer

A energia não pode ser criada nem destruída, porém, pode ser transformada de uma modalidade em outra. Os carboidratos são normalmente o combustível preferido pelas células, mas também podem ser usadas gorduras e proteínas.
A célula viva constantemente realiza trabalho e a energia para esse trabalho provém da transformação de combustíveis, como a glicose, em resíduos de menor teor energético. Os principais processos de transformação da glicose são a fermentação e a respiração aeróbica.

Via universal para metabolismo de carboidrato na ausência de oxigênio

Aspectos gerais da respiração e da fermentação

A célula recarrega o ATP por meio de dois tipos de processos: Respiração Aeróbica e Fermentação.
Existem vários tipos de fermentação que diferem quanto ao tipo de resíduo produzido.

1- Respiração Aeróbica

2- Fermentação Alcoólica

Na fermentação, boa parte da energia química da glicose continua armazenada no álcool (por este motivo que o álcool é um bom combustível). Pelo fato de grande parte da energia da glicose não ter sido liberada na fermentação, percebe-se que a respiração libera mais energia do que o processo fermentativo.
Uma molécula de glicose “respirada” libera energia suficiente para recarregar 38 ATP, uma molécula de glicose “fermentada”, apenas 2 ATP.
A fermentação é constituída por 10 etapas químicas diferentes, e a respiração por mais de 20 reações químicas. Cada etapa nos dois processos é catalisada por uma enzima específica. Tanto fermentação como respiração ocorrem em várias etapas, portanto a energia é transferida gradativamente para a célula.

O ATP: a moeda energética dos seres vivos

A energia liberada pela reação do combustível (carboidrato, gorduras etc) nunca é utilizada diretamente para o trabalho numa substância (célula). Inicialmente vai para o ATP sob forma de ligação química muito rica em energia.
Havendo energia disponível pela fermentação ou respiração, a substância ADP se liga a um grupo fosfato cedido pela célula transformando-se em ATP. Por sua vez, o ATP pode ceder energia para o trabalho celular, voltando a formar ADP. O ATP é a fonte direta de energia para o trabalho celular em qualquer ser vivo.
Processo menos eficiente em
questão de produção de energia
À temperatura ambiente a glicose reage com dificuldade. Moléculas pouco reativas podem ser encorajadas se fornecermos energia de ativação.
Cada uma das etapas da fermentação é facilitada por uma enzima específica.
1- A molécula 6C (glicose) reage com duas moléculas de ATP emprestadas pela célula e ganha duas ligações fosfato de alta energia (P ~ 6C ~ P);
2- A molécula P ~ 6C ~ P se quebra em duas moléculas com 3 carbonos e uma ligação fosfato energética (3C ~ P);
3- Um fosfato inorgânico é cedido para cada molécula pela célula. Temos agora duas moléculas P ~ 3C ~ P;
4- Cada molécula P ~ 3C ~ P reage com um ADP cedendo-lhe um fosfato e energia, transformando-o em ATP e recarrega-o à ATP;
5- Cada molécula 3C ~ P reage com um ADP cedendo-lhe um fosfato e energia, transformando em ATP. Estamos diante de duas molécula 3C denominadas ácido pirúvico;
6- Cada ácido pirúvico se descarboxila, perde um CO2 e se transforma em álcool etílico (2C), resíduo final da fermentação alcoólica.

Pode ser resumido assim: Na fermentação, obtém-se a partir de uma glicose, duas moléculas de ácido pirúvico; este perde CO2 e se transforma em álcool etílico com ganho de 2ATP. Pouca formação de biomassa. Em fermentação, a multiplicação do fermento é mínima.

A título de curiosidade

Glicogênio é a reserva de glicose no músculo e fígado, que permite a produção de energia ATP nos músculos e fígado quando há insuficiência de oxigênio.

Transportadores de hidrogênio

A função das substâncias NAD e FAD é transportar o hidrogênio. Na respiração elas retiram os hidrogênios do combustível e cedem para o oxigênio formando água (H2O).

Processo mais eficiente em questão de produção de energia

A glicólise

As enzimas de todas as etapas da glicólise se encontram no hialoplasma: é, portanto nesse local que ocorre o processo. Os passos são idênticos aos da fermentação até o estágio em que forma ácido pirúvico.

Lucro de 2ATP para a célula 4ATP produzidos – 2ATP gastos na ativação

Ocorre, além disto, por duas vezes, remoção de hidrogênio pelo NAD. O ácido pirúvico continua a ser degradado, porém no interior da mitocôndria. Por outro lado, os NADH2 da glicólise poderão entrar na mitocôndria e ceder seus hidrogênios ao oxigênio na cadeia respiratória.

Ciclo de Krebs – a moagem do ácido acético

O ácido pirúvico proveniente da glicólise perde hidrogênio, (CO2) e combina-se com uma substância chamada de coenzima A. O conjunto se chama ácido acético “ativo”.
O ácido acético penetra no ciclo de Krebs (2C) e quem participa do ciclo é o ácido acético (2C), já que a coenzima A se desliga nesta fase.
A combinação do ácido acético (2C), com uma substância já presente na mitocôndria e ácido oxalacético (4C) resulta em formação de ácido cítrico. No fim do ciclo, o oxalacético se regenera, não sendo, portanto, gasto no processo. O ciclo continua.

Balanço:

Em cada volta do ciclo são produzidos os elementos acima e, no geral, 38 ATP. Como foi dito anteriormente, o processo de respiração ocorre com carboidratos, carnes e gorduras. Vide desenho abaixo. A célula prefere Carboidratos, Glucose.

Cadeia respiratória

É neste processo que os hidrogênios removidos do substrato pelo NAD ou FAD combinam com oxigênio. No entanto, na mitocôndria o NADh2 nunca combina diretamente com o oxigênio. Se a reação fosse direta, a energia dispendida seria muito grande e possivelmente prejudicial à célula. O hidrogênio é cedido de “mão em mão” em uma cadeia de aceptores intermediários às mitocôndrias até chegar ao aceptor final (o oxigênio), onde se forma água. Cada uma das reações intermediárias são ligeiramente exergônicas e liberam parte da energia total. Esta energia, liberada de maneira controlada é aproveitada pela célula para síntese de ATP.

Na respiração a multiplicação do fermento é muito elevada.Muita formação de biomassa.

Principais elementos químicos da Via Glicolítica

Principais elementos químicos do Ciclo de Krebs

Michael Trommer – E-mail: michaeltrommer@terra.com.br