{"id":13410,"date":"2019-05-26T10:00:31","date_gmt":"2019-05-26T10:00:31","guid":{"rendered":"https:\/\/planetabiologia.com\/?p=13410"},"modified":"2022-11-23T14:36:41","modified_gmt":"2022-11-23T14:36:41","slug":"o-que-e-metabolismo-energetico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planetabiologia.com\/o-que-e-metabolismo-energetico\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Metabolismo Energ\u00e9tico"},"content":{"rendered":"

O metabolismo energ\u00e9tico \u00e9\u00a0o processo de produ\u00e7\u00e3o gera\u00e7\u00e3o de energia\u00a0 atrav\u00e9s da mol\u00e9cula de (ATP) usando para isso a energia contida nos nutrientes.<\/strong>\u00a0O metabolismo compreende uma s\u00e9rie de vias e processos que podem funcionar na presen\u00e7a de oxig\u00eanio ou na aus\u00eancia.<\/p>\n

Dois mecanismos opostos constituem\u00a0o metabolismo.\u00a0O primeiro \u00e9 o catabolismo para extrair energia dos nutrientes.\u00a0O segundo \u00e9 o\u00a0metabolismo\u00a0celular : s\u00e3o efeitos anab\u00f3licos, devido a rea\u00e7\u00f5es de s\u00edntese dos elementos constituintes essenciais \u00e0 estrutura e atividade das c\u00e9lulas.<\/p>\n

Esse processo pode ainda ser definido como um conjunto de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas ao n\u00edvel das c\u00e9lulas do corpo, compreende na sua totalidade tr\u00eas grandes vias bioqu\u00edmicas para a s\u00edntese de Trifosfato de adenosina (ATP)<\/strong><\/a> operando simultaneamente em diferentes propor\u00e7\u00f5es dependendo da atividade f\u00edsica e\/ou desportiva praticada: fosforilcreatina (via anaer\u00f3bica), a glic\u00f3lise (via anaer\u00f3bica l\u00e1ctica) e a cadeia respirat\u00f3ria ao n\u00edvel das mitoc\u00f4ndrias (via aer\u00f3bica).<\/p>\n

\n

O metabolismo energ\u00e9tico no citoplasma<\/h2>\n<\/div>\n

Ao entrar na c\u00e9lula, ainda no citoplasma<\/strong>, a mol\u00e9cula de glicose<\/strong>, que tem seis carbonos (C6H12O6), \u00e9 convertida em duas mol\u00e9culas de um composto com apenas tr\u00eas carbonos, o \u00e1cido pir\u00favico (C3H4O3), com sobra de el\u00e9trons e libera\u00e7\u00e3o de energia, que \u00e9 utilizada para gerar 2 mol\u00e9culas de ATP (pela uni\u00e3o de f\u00f3sforo inorg\u00e2nico, Pi, ao ADP).<\/p>\n

Esse processo, denominado glic\u00f3lise n\u00e3o consome oxig\u00eanio e apresenta baixo rendimento energ\u00e9tico. Al\u00e9m das duas mol\u00e9culas de ATP, formam-se tamb\u00e9m duas mol\u00e9culas de NADH, que poder\u00e3o doar seus el\u00e9trons a outros compostos.<\/p>\n

\"No<\/p>\n

No processo denominado glic\u00f3lise, uma mol\u00e9cula de glicose (C6H12O6 ) \u00e9 convertida em duas mol\u00e9culas de \u00e1cido pir\u00favico (C3H4O3 ), com libera\u00e7\u00e3o de energia, utilizada para a forma\u00e7\u00e3o de 2 mol\u00e9culas de ATP, e el\u00e9trons (formam-se 2 mol\u00e9culas de NADH)<\/p>\n

A fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica<\/h2>\n

O carregador de el\u00e9trons pode entregar o par de el\u00e9trons (e de pr\u00f3tons) ao pr\u00f3prio \u00e1cido pir\u00favico, que se transforma em \u00e1cido l\u00e1ctico. Nessa rea\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m h\u00e1 sobra de energia, que \u00e9 utilizada para ligar ADP ao fosfato inorg\u00e2nico, gerando mol\u00e9culas de ATP.<\/p>\n

Trata-se da fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica, via metab\u00f3lica de baixa efici\u00eancia energ\u00e9tica, pois cada mol\u00e9cula de glicose consumida leva \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de apenas 2 mol\u00e9culas de ATP. A fermenta\u00e7\u00e3o n\u00e3o requer a participa\u00e7\u00e3o das mitoc\u00f4ndrias e n\u00e3o consome oxig\u00eanio (por isso, \u00e9 dita via anaer\u00f3bica), mas somente \u00e1cido pir\u00favico e NADH + H+, e n\u00e3o produz g\u00e1s carb\u00f4nico.<\/p>\n\n\n\n\n
NADH + H+<\/td>\n+<\/td>\nC3H4O3<\/td>\n\n
    \n
  • NAD+<\/li>\n<\/ul>\n<\/td>\n
+<\/td>\nC3H6O3<\/td>\n<\/tr>\n
NADH<\/p>\n

carregado<\/td>\n

<\/td>\n\u00e1cido pir\u00favico<\/td>\nNADH<\/p>\n

descarregado<\/td>\n

<\/td>\n\u00e1cido l\u00e1ctico<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Veja na figura abaixo uma representa\u00e7\u00e3o esquem\u00e1tica de como as hem\u00e1cias (ou gl\u00f3bulos vermelhos do sangue) utilizam a energia da glicose depois que esta \u00e9 convertida em \u00e1cido pir\u00favico. Embora n\u00e3o tenham nem mitoc\u00f4ndrias nem n\u00facleo, no citoplasma dessas c\u00e9lulas est\u00e3o presentes enzimas da via glicol\u00edtica (via de ocorr\u00eancia da glic\u00f3lise) e da fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica, que tornam poss\u00edveis esses fen\u00f4menos.<\/p>\n

O \u00e1cido pir\u00favico \u00e9 convertido a \u00e1cido l\u00e1ctico e n\u00e3o h\u00e1 produ\u00e7\u00e3o de g\u00e1s carb\u00f4nico. Veja o esquema da rea\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

NADH + H+ + CHO \u2794 NAD+ + CHO<\/strong><\/p>\n

\"A<\/p>\n

A fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica tem baixo rendimento energ\u00e9tico, por\u00e9m, garante a produ\u00e7\u00e3o de ATP sem a necessidade de participa\u00e7\u00e3o das mitoc\u00f4ndrias e sem consumo de oxig\u00eanio.<\/p>\n

Observe que o carregador de el\u00e9trons participou da rea\u00e7\u00e3o, sendo que dois el\u00e9trons e dois pr\u00f3tons foram deslocados para a mol\u00e9cula de \u00e1cido l\u00e1ctico que se formou.<\/p>\n

Embora essa via metab\u00f3lica alternativa seja pouco eficiente do ponto de vista energ\u00e9tico, ela contribui para o aumento da efici\u00eancia das hem\u00e1cias, pois lhes permite entregar a outras c\u00e9lulas do corpo humano todo o g\u00e1s oxig\u00eanio que captaram em nossos pulm\u00f5es (e que transportam ligado \u00e0 hemoglobina), sem consumi-lo.<\/p>\n

A fermenta\u00e7\u00e3o alco\u00f3lica<\/h2>\n

Al\u00e9m da fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica, h\u00e1 outros tipos de fermenta\u00e7\u00e3o, com a produ\u00e7\u00e3o de subst\u00e2ncias diferentes. O fermento de padaria \u2013 um fungo unicelular na forma de levedura, tamb\u00e9m conhecido como levedo de cerveja \u2013, por exemplo, realiza um tipo de fermenta\u00e7\u00e3o em que h\u00e1 produ\u00e7\u00e3o de \u00e1lcool e g\u00e1s carb\u00f4nico.<\/p>\n

A levedura de cerveja \u00e9 um exemplo de organismo aer\u00f3bio n\u00e3o obrigat\u00f3rio, uma vez que, na presen\u00e7a de oxig\u00eanio, realiza respira\u00e7\u00e3o celular com suas mitoc\u00f4ndrias, mas, na aus\u00eancia dessa subst\u00e2ncia (no interior da massa de p\u00e3o, por exemplo), aciona a via da fermenta\u00e7\u00e3o para a obten\u00e7\u00e3o de energia e produz \u00e1lcool e g\u00e1s carb\u00f4nico.<\/p>\n

\u00c9 poss\u00edvel reconhecer a produ\u00e7\u00e3o de g\u00e1s carb\u00f4nico conforme as bolhas desse g\u00e1s inflam a massa, que aumenta de volume. Quanto ao \u00e1lcool, a maior parte evapora da massa enquanto ela descansa. Pergunte a um padeiro se ele n\u00e3o sente cheiro de \u00e1lcool durante o preparo do p\u00e3o!<\/p>\n

Veja aqui no site uma aula completa sobre fermenta\u00e7\u00e3o alco\u00f3lica<\/strong><\/a>.<\/p>\n

Metabolismo energ\u00e9tico II: mitoc\u00f4ndrias<\/h2>\n

O rendimento energ\u00e9tico da glicose pode ser bem maior do que o obtido na fermenta\u00e7\u00e3o l\u00e1ctica ou alco\u00f3lica. Para isso, no entanto, al\u00e9m dos insumos b\u00e1sicos<\/p>\n

que se originam da glic\u00f3lise, ou seja, o \u00e1cido pir\u00favico e os aceptores de el\u00e9trons, as c\u00e9lulas precisam tamb\u00e9m de um aceptor final para os el\u00e9trons, que venha de fora e seja capaz de ficar definitivamente com esses el\u00e9trons, levando-os embora. Esse aceptor final pode ser o g\u00e1s oxig\u00eanio (respira\u00e7\u00e3o aer\u00f3bica), mas algumas bact\u00e9rias e arqueas podem utilizar outras subst\u00e2ncias (respira\u00e7\u00e3o anaer\u00f3bica).<\/p>\n

\u00c9 necess\u00e1ria tamb\u00e9m uma infraestrutura f\u00edsica, que pode ser proporcionada por membranas celulares. Assim, algumas bact\u00e9rias (c\u00e9lulas procari\u00f3ticas) t\u00eam membranas dobradas do lado interno da parede bacteriana, e as c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas t\u00eam as mitoc\u00f4ndrias, organelas citoplasm\u00e1ticas com dupla membrana, uma membrana externa e outra interna, esta bastante dobrada, o que aumenta muito sua superf\u00edcie e os espa\u00e7os inter membranas.<\/p>\n

Acompanhe o que acontece em um organismo eucari\u00f3tico. O \u00e1cido pir\u00favico entra na mitoc\u00f4ndria e participa de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que geram um novo substrato, com apenas dois \u00e1tomos de carbono, um grupo acetil (C H O+).<\/p>\n

Nessa rea\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m \u00e9 produzido g\u00e1s carb\u00f4nico e h\u00e1 sobra de el\u00e9trons, que s\u00e3o recolhidos pelo aceptor de el\u00e9trons (o NAD+). Essa fase \u00e9 chamada de oxida\u00e7\u00e3o do \u00e1cido pir\u00favico, que ocorre sem participa\u00e7\u00e3o do oxig\u00eanio e resulta na produ\u00e7\u00e3o de NADH + H+.<\/p>\n

O grupo acetil \u2013 que possui dois \u00e1tomos de carbono \u2013 gerado nessa etapa \u00e9 muito reativo e logo se liga a uma mol\u00e9cula de coenzima A (C21H36N7O16P3S), subst\u00e2ncia abundante no interior da mitoc\u00f4ndria, formando o composto acetil-coenzima A.<\/p>\n

Esse composto est\u00e1 pronto para participar de uma s\u00e9rie de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas c\u00edclicas conhecidas como ciclo de Krebs \u2013 por terem sido elucidadas pelo bioqu\u00edmico alem\u00e3o Hans Krebs (1900-1981) \u2013 ou ciclo do \u00e1cido c\u00edtrico.<\/p>\n

Essas rea\u00e7\u00f5es, que n\u00e3o consomem oxig\u00eanio e n\u00e3o t\u00eam grande rendimento energ\u00e9tico, produzem g\u00e1s carb\u00f4nico e coenzima-A, que pode voltar a participar do processo.<\/p>\n

Mas a import\u00e2ncia maior do ciclo de Krebs<\/strong> \u00e9 o fato de, ao longo da s\u00e9rie de rea\u00e7\u00f5es que o constituem, sobrarem muitos el\u00e9trons, que s\u00e3o captados por aceptores de el\u00e9trons, como o NAD+ e o FAD. O ciclo de Krebs, portanto, \u00e9 importante recarregador de aceptores de el\u00e9trons.<\/p>\n

s rea\u00e7\u00f5es, at\u00e9 aqui, ocorreram na parte central da mitoc\u00f4ndria (matriz mitocondrial). A partir deste ponto ocorrer\u00e3o na superf\u00edcie da membrana interna da organela, nas cristas mitocondriais.<\/p>\n

Os aceptores de el\u00e9trons carregados se deslocam para a superf\u00edcie dessa membrana, onde liberam os el\u00e9trons captados no ciclo de Krebs para prote\u00ednas de membrana, que t\u00eam o poder de receber o el\u00e9tron e pass\u00e1-lo adiante para outras prote\u00ednas, formando uma s\u00e9rie ou cadeia.<\/p>\n

Os el\u00e9trons passam de uma prote\u00edna \u00e0 outra, em uma cadeia de quatro etapas. Quando o el\u00e9tron perde um pouco de energia, ela \u00e9 utilizada para fabricar ATP. Ao final, os el\u00e9trons j\u00e1 com baixa energia ser\u00e3o dirigidos ao oxig\u00eanio, da\u00ed essa etapa ser chamada cadeia respirat\u00f3ria, a \u00fanica etapa em que h\u00e1 participa\u00e7\u00e3o do oxig\u00eanio.<\/p>\n

Como foi dito antes, em meio aquoso cada el\u00e9tron consegue facilmente atrair um pr\u00f3ton. A cada el\u00e9tron liberado corresponde um pr\u00f3ton, que \u00e9 lan\u00e7ado no espa\u00e7o inter membrana, represando nesse espa\u00e7o as cargas positivas.<\/p>\n

Em certos pontos da membrana, entretanto, os pr\u00f3tons podem retornar \u00e0 matriz mitocondrial, e, ao faz\u00ea-lo, de maneira semelhante ao que acontece em um gerador de usina hidrel\u00e9trica, mas em propor\u00e7\u00f5es muito menores, eles literalmente giram um rotor molecular. Esse processo, que gera ATP e \u00e9 denominado quimiosmose, est\u00e1 esquematizado na figura abaixo.<\/p>\n

\"Esquema
Esquema da quimiosmose. Os pr\u00f3tons represados entre as membranas da mitoc\u00f4ndria, ao retornarem para a parte central da mitoc\u00f4ndria (matriz mitocondrial) regeneram ATP.<\/figcaption><\/figure>\n

Os pr\u00f3tons se unem ao oxig\u00eanio que recebeu el\u00e9trons (reduzido) e assim \u00e9 formada \u00e1gua.<\/p>\n

A energia excedente \u00e9 aproveitada para gerar mol\u00e9culas de ATP, unindo difosfato de adenosina (ADP) ao fosfato inorg\u00e2nico (Pi), na etapa denominada fosforila\u00e7\u00e3o oxidativa.<\/p>\n

Assim, de uma \u00fanica mol\u00e9cula de glicose, com a participa\u00e7\u00e3o do oxig\u00eanio e gra\u00e7as \u00e0 maquinaria do citoplasma e das mitoc\u00f4ndrias, s\u00e3o geradas 38 mol\u00e9culas de ATP, a maior parte delas proveniente da cadeia respirat\u00f3ria e da quimiosmose. Veja um resumo do processo na tabela abaixo.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
RENDIMENTO ENERG\u00c9TICO DE UMA MOL\u00c9CULA DE GLICOSE<\/td>\n<\/tr>\n
Via metab\u00f3lica<\/td>\nGlic\u00f3lise<\/td>\nOxida\u00e7\u00e3o do \u00e1cido pir\u00favico<\/td>\nCiclo de Krebs<\/td>\nCadeia respirat\u00f3ria<\/p>\n

+ quimiosmose<\/td>\n<\/tr>\n

Rendimento<\/td>\n2 ATP<\/td>\nNenhum<\/td>\n2 ATP<\/td>\n34 ATP<\/td>\n<\/tr>\n
Produtos<\/p>\n

energ\u00e9ticos<\/td>\n

2 NADH + H+<\/td>\nNADH + H+<\/td>\nNADH + H+<\/p>\n

FADH2<\/td>\n

Nenhum<\/td>\n<\/tr>\n
Consumo de<\/p>\n

oxig\u00eanio?<\/td>\n

N\u00e3o<\/td>\nN\u00e3o<\/td>\nN\u00e3o<\/td>\nN\u00e3o<\/td>\n<\/tr>\n
Produtos de<\/p>\n

descarte<\/td>\n

Nenhum<\/td>\nCO2<\/td>\nCO2<\/td>\nH2O<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Metabolismo energ\u00e9tico III: respira\u00e7\u00e3o anaer\u00f3bica, quimioss\u00edntese e fotoss\u00edntese<\/h2>\n

Respira\u00e7\u00e3o anaer\u00f3bica<\/h3>\n

Certos microrganismos, como bact\u00e9rias e arqueas, vivem em condi\u00e7\u00e3o anaer\u00f3bia, isto \u00e9, em meio pobre em oxig\u00eanio, mas, ainda assim, conseguem utilizar a energia de compostos alimentares de maneira mais eficiente do que a proporcionada pela fermenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Lembre-se de que as etapas em que ocorre maior produ\u00e7\u00e3o de ATP<\/strong><\/a> na respira\u00e7\u00e3o celular s\u00e3o a cadeia respirat\u00f3ria e a quimiosmose.<\/p>\n

Para isso, as c\u00e9lulas precisam de aceptores de el\u00e9trons carregados. Fala-se em respira\u00e7\u00e3o celular quando o destino final dos el\u00e9trons excedentes s\u00e3o compostos externos; se esse composto for o oxig\u00eanio, o processo \u00e9 denominado respira\u00e7\u00e3o aer\u00f3bica, mas quando outras subst\u00e2ncias est\u00e3o envolvidas, que n\u00e3o o oxig\u00eanio, falamos em respira\u00e7\u00e3o anaer\u00f3bica.<\/p>\n

Existem arqueas e bact\u00e9rias que vivem em ambientes sem oxig\u00eanio e conseguem aproveitar compostos de enxofre, nitrog\u00eanio, ferro ou, at\u00e9 mesmo, ur\u00e2nio como aceptores finais de el\u00e9trons; portanto, realizam respira\u00e7\u00e3o celular anaer\u00f3bica. Assim, a energia da mat\u00e9ria org\u00e2nica \u00e9 aproveitada de maneira muito mais eficiente do que na fermenta\u00e7\u00e3o, e tamb\u00e9m n\u00e3o h\u00e1 consumo de oxig\u00eanio.<\/p>\n

Quimioss\u00edntese<\/h3>\n

Existem microrganismos que, apesar de aut\u00f3trofos, n\u00e3o dependem de luz para sobreviver. S\u00e3o procariotos que utilizam a energia de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas para a s\u00edntese de carboidratos (mat\u00e9ria org\u00e2nica).<\/p>\n

Da\u00ed o nome do processo, quimioss\u00edntese. As arqueas metanog\u00eanicas vivem em ambiente com baixo teor de oxig\u00eanio e conseguem converter g\u00e1s carb\u00f4nico e hidrog\u00eanio em g\u00e1s metano.<\/p>\n

Elas est\u00e3o presentes em p\u00e2ntanos, fundos oce\u00e2nicos e tamb\u00e9m no sistema digest\u00f3rio de muitos animais, inclusive os seres humanos.<\/p>\n

As bact\u00e9rias do g\u00eanero Nitrobacter\u00a0 vivem no solo, em \u00e1gua doce e salgada, e em locais sem luz, e, na presen\u00e7a de oxig\u00eanio, oxidam compostos de nitrog\u00eanio, realizando uma quimioss\u00edntese denominada nitrifica\u00e7\u00e3o. Esse processo tem como resultado a forma\u00e7\u00e3o de nitratos, que podem estar associados a diferentes metais (como s\u00f3dio e pot\u00e1ssio), mas a equa\u00e7\u00e3o pode ser generalizada da seguinte forma:<\/p>\n

NO \u2013 + 1\/2 O \u2794 NO \u2013<\/strong><\/p>\n

Os nitritos s\u00e3o t\u00f3xicos para os seres vivos e essas bact\u00e9rias desempenham um importante papel ecol\u00f3gico, em especial em locais polu\u00eddos, produzindo nitratos, que s\u00e3o menos t\u00f3xicos e facilmente utilizados por plantas e outros seres vivos.<\/p>\n

Quando outras bact\u00e9rias aer\u00f3bicas consomem oxig\u00eanio em locais polu\u00eddos, essa quimioss\u00edntese cessa, devido \u00e0 falta de um dos reagentes. Os n\u00edveis de oxig\u00eanio podem cair a ponto de haver um florescimento de bact\u00e9rias anaer\u00f3bicas e a sobreviv\u00eancia de animais, como peixes, por exemplo, se torna imposs\u00edvel. Isso explica mortandades repentinas em locais polu\u00eddos.<\/p>\n

Fotoss\u00edntese<\/h3>\n

No passado, durante muito tempo, predominou a ideia de que as plantas retiravam seu sustento do solo. Como diferentes solos t\u00eam fertilidade diferente, pensava-se que as plantas absorvessem mat\u00e9ria do ambiente apenas pelas ra\u00edzes.<\/p>\n

Hoje em dia, entretanto, \u00e9 consenso assumir que as plantas produzem seu pr\u00f3prio alimento, por meio da fotoss\u00edntese<\/strong><\/a>. A fotoss\u00edntese \u00e9 um processo pelo qual as plantas, as algas<\/strong><\/a> e algumas bact\u00e9rias produzem subst\u00e2ncias org\u00e2nicas a partir de subst\u00e2ncias inorg\u00e2nicas do ambiente, como \u00e1gua (H2O) e g\u00e1s carb\u00f4nico (CO2), utilizando para isso a energia da luz.<\/p>\n

A estrutura molecular de um peda\u00e7o de carv\u00e3o vegetal revela muitos milh\u00f5es de \u00e1tomos de carbono que, antes de serem incorporados pela planta, estavam no ambiente. Por isso se diz que as plantas<\/strong><\/a> fixam carbono em seu organismo.<\/p>\n

No entanto, por mais f\u00e9rtil que seja o solo de origem da planta, n\u00e3o \u00e9 dele que elas retiram os \u00e1tomos de carbono, como se acreditava no passado, e sim do ar atmosf\u00e9rico, ou seja, as plantas e outros organismos fotossintetizantes retiram g\u00e1s carb\u00f4nico da atmosfera.<\/p>\n

No passado, h\u00e1 milh\u00f5es de anos, as plantas que fixavam carbono do ambiente passaram por processos de fossiliza\u00e7\u00e3o. Combust\u00edveis f\u00f3sseis, como o carv\u00e3o mineral e o petr\u00f3leo, cont\u00eam o carbono retirado da atmosfera \u00e0quela \u00e9poca, per\u00edodo em que viveram os seres fotossintetizantes que deram origem a esses materiais.<\/p>\n

Um pouco da hist\u00f3ria da fotoss\u00edntese<\/h4>\n

Em 1754 um cientista su\u00ed\u00e7o chamado Charles Bonnet (1720-1793) realizou um experimento que se tornou cl\u00e1ssico e que frequentemente \u00e9 repetido em sala de aula.<\/p>\n

Ao colocar em um local bem iluminado uma planta aqu\u00e1tica (como as que s\u00e3o utilizadas em aqu\u00e1rio), Bonnet observou que, ap\u00f3s algum tempo, era poss\u00edvel perceber a forma\u00e7\u00e3o de bolhas na \u00e1gua. Isso fez com que ele imaginasse que as plantas fabricavam algum \u201car\u201d \u2013 naquela \u00e9poca ainda n\u00e3o se sabia que o ar \u00e9 uma mistura de gases.<\/p>\n

Entre 1772-1773, o cientista e religioso ingl\u00eas Joseph Priestley percebeu que as plantas tinham o poder de restaurar algumas qualidades do ar. Ele observara que a queima de uma vela em um ambiente fechado deixava esse ar impr\u00f3prio para a respira\u00e7\u00e3o dos animais, e montou um experimento que comprovava a capacidade das plantas de restaurar as qualidades do ar, tornando-o novamente respir\u00e1vel.<\/p>\n

Em 1782, Jean Senebier, um pastor su\u00ed\u00e7o, comprovou que as plantas retiravam carbono do ar, mais especificamente do que na \u00e9poca era chamado \u201car fixo\u201d e que hoje denominamos g\u00e1s carb\u00f4nico. Al\u00e9m disso, ele estabeleceu que as plantas t\u00eam a capacidade de restaurar o poder comburente do ar. Ou seja, ficou comprovado que as<\/p>\n

plantas produzem oxig\u00eanio, g\u00e1s que alimenta a combust\u00e3o e que s\u00f3 recebeu esse nome um pouco mais tarde, entre 1785-1786, batizado pelo qu\u00edmico franc\u00eas Lavoisier.<\/p>\n

No in\u00edcio do s\u00e9culo XIX, os cloroplastos e a clorofila foram identificados como importantes para o metabolismo das plantas. E, j\u00e1 perto do final desse s\u00e9culo, em 1883, por meio de um engenhoso experimento, Theodor W. Engelmann, com a ajuda de Carl Zeiss (1816-1888), meticuloso artes\u00e3o de lentes, estabeleceu com precis\u00e3o quais comprimentos de onda da luz s\u00e3o utilizados na fotoss\u00edntese.<\/p>\n

Engelmann colocou uma alga verde filamentosa em \u00e1gua pobre em oxig\u00eanio e acrescentou ao meio bact\u00e9rias aer\u00f3bicas. Em seguida, iluminou a alga com um feixe de luz branca que, ao atravessar um prisma, decompunha-se em diferentes comprimentos de onda, como em um arco-\u00edris.<\/p>\n

Observando a prepara\u00e7\u00e3o ao microsc\u00f3pio, ele percebeu que as bact\u00e9rias n\u00e3o se distribu\u00edam igualmente ao longo do filamento da alga. Elas se concentravam nos segmentos da alga iluminados pelos comprimentos de onda relativos ao azul e ao vermelho.<\/p>\n

Como as bact\u00e9rias aer\u00f3bias dependem de oxig\u00eanio, elas se acumularam em \u00e1reas com maior concentra\u00e7\u00e3o desse g\u00e1s. Esses resultados mostraram que nem todos os comprimentos de onda s\u00e3o importantes para a fotoss\u00edntese, mas principalmente as frequ\u00eancias referentes ao azul e ao vermelho do espectro da luz vis\u00edvel.<\/p>\n

No s\u00e9culo XX a fotoss\u00edntese foi intensamente estudada. Algumas bact\u00e9rias encontradas em lagos e fontes termais utilizam \u00e1cido sulf\u00eddrico em lugar de \u00e1gua para, na presen\u00e7a de luz solar, produzir carboidrato e enxofre.<\/p>\n

O cientista C. B. van Niel<\/strong> (1897 – 1985) tinha demonstrado que o di\u00f3xido de carbono era reduzido por um composto oxid\u00e1vel \u2013 no caso, o \u00e1cido sulf\u00eddrico \u2013 e que essa era a origem do carboidrato nessas bact\u00e9rias, de acordo com a seguinte equa\u00e7\u00e3o resumida:<\/p>\n

CO + 2 HS –> CH O + H O + 2 S<\/strong><\/p>\n

O esclarecimento desse processo, na d\u00e9cada de 1930, indicava que deveria estar errada a suspeita da maioria dos cientistas \u00e0 \u00e9poca, de que o g\u00e1s oxig\u00eanio liberado na fotoss\u00edntese se originasse do g\u00e1s carb\u00f4nico.<\/p>\n

Nos anos seguintes foram realizados experimentos cruciais para determinar se o oxig\u00eanio liberado na fotoss\u00edntese era proveniente do di\u00f3xido de carbono ou da \u00e1gua.<\/p>\n

Em um primeiro experimento, pesquisadores colocaram algas em uma solu\u00e7\u00e3o com \u00e1gua marcada com oxig\u00eanio radioativo e verificaram que o oxig\u00eanio produzido na fotoss\u00edntese apresentava radioatividade.<\/p>\n

Pouco depois, em outro experimento, um grupo de cientistas forneceu g\u00e1s carb\u00f4nico marcado (radioativo) a algas e n\u00e3o foi encontrado tra\u00e7o de radioatividade no oxig\u00eanio produzido. Os experimentos esclareceram a pergunta inicial: o oxig\u00eanio produzido na fotoss\u00edntese prov\u00e9m da \u00e1gua, e n\u00e3o do di\u00f3xido de carbono.<\/p>\n

Uma vis\u00e3o resumida<\/h2>\n

A fotoss\u00edntese pode ser entendida de maneira resumida como um conjunto de processos realizados por organismos autotr\u00f3ficos que podem utilizar a energia da luz para fabricar carboidratos a partir de g\u00e1s carb\u00f4nico e \u00e1gua, tendo como produto um carboidrato e como subprodutos o g\u00e1s oxig\u00eanio e a \u00e1gua. A equa\u00e7\u00e3o resumida da fotoss\u00edntese pode ser assim expressa:<\/p>\n\n\n\n\n
CO2<\/td>\n+<\/td>\n2 H2O<\/td>\n–><\/td>\nCH2O<\/td>\n+ O2<\/td>\n+<\/td>\nH2O<\/td>\n<\/tr>\n
g\u00e1s carb\u00f4nico<\/td>\n+<\/td>\n\u00e1gua<\/td>\n–><\/td>\ncarboidrato<\/td>\n+ g\u00e1s oxig\u00eanio<\/td>\n+<\/td>\n\u00e1gua<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Essa equa\u00e7\u00e3o resumida, amplamente conhecida, levou muitas pessoas a considerar que a fotoss\u00edntese seria simplesmente o processo inverso da respira\u00e7\u00e3o celular.<\/p>\n

Outra confus\u00e3o comum a respeito \u00e9 acreditar que os dois processos s\u00e3o mutuamente excludentes, ou seja, que a planta que realiza fotoss\u00edntese n\u00e3o poderia realizar respira\u00e7\u00e3o celular. Nenhuma dessas suposi\u00e7\u00f5es tem fundamento.<\/p>\n

A respira\u00e7\u00e3o celular ocorre continuamente nos organismos que realizam fotoss\u00edntese, seja de dia, seja \u00e0 noite. A fotoss\u00edntese depende da presen\u00e7a de luz, mas, enquanto ela \u00e9 realizada, a respira\u00e7\u00e3o celular n\u00e3o cessa.<\/p>\n

A fotoss\u00edntese \u00e9 muito diferente da respira\u00e7\u00e3o celular, pois produz mol\u00e9culas de carboidratos que ser\u00e3o utilizadas por todas as c\u00e9lulas que realizam respira\u00e7\u00e3o aer\u00f3bica, tanto animais quanto vegetais.<\/p>\n

Durante o dia, em especial na presen\u00e7a de muita luz, a fotoss\u00edntese produz mais carboidratos e oxig\u00eanio do que o pr\u00f3prio organismo consome na respira\u00e7\u00e3o. Da\u00ed haver excedentes, que s\u00e3o armazenados na forma de amido, no caso dos carboidratos, ou simplesmente eliminados para o ambiente, no caso do oxig\u00eanio.<\/p>\n

A fotoss\u00edntese pode ser realizada por organismos procariotos e eucariotos, mas s\u00f3 estes \u00faltimos t\u00eam organelas especializadas para esse fim, os cloroplastos<\/strong><\/a>.<\/p>\n

Como voc\u00ea estudou no cap\u00edtulo anterior, as biomembranas<\/strong><\/a> t\u00eam propriedades que lhes permitem armazenar e transferir energia. A exemplo das mitoc\u00f4ndrias, os cloroplastos s\u00e3o organelas com membranas que delimitam um complexo sistema de compartimentos, (os tilacoides) nos<\/p>\n

quais est\u00e3o os pigmentos sens\u00edveis \u00e0 luz, como a clorofila. Os cloroplastos t\u00eam membrana dupla, e, em seu interior, no estroma, h\u00e1 DNA, bem como enzimas para s\u00edntese de amino\u00e1cidos e prote\u00ednas.<\/p>\n

Os tilacoides formam pilhas (grana), e em seu interior (l\u00famen do tilacoide) ocorrem diversas rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, como veremos a seguir.<\/p>\n

Os cloroplastos s\u00e3o componentes t\u00edpicos das c\u00e9lulas das plantas, mas ocorrem tamb\u00e9m em algas e em muitos seres unicelulares. As bact\u00e9rias que realizam fotoss\u00edntese n\u00e3o possuem cloroplastos.<\/p>\n

Diversas descobertas ao longo do s\u00e9culo XX permitiram compreender que a fotoss\u00edntese \u00e9 um conjunto de processos que ocorrem em duas etapas b\u00e1sicas distintas. Inicialmente a luz \u00e9 captada pela clorofila, presente nas membranas dos tilacoides, e parte dessa energia \u00e9 utilizada para transferir el\u00e9trons a outras subst\u00e2ncias (aceptores de el\u00e9trons).<\/p>\n

A clorofila recupera seus el\u00e9trons com muita avidez, a partir da oxida\u00e7\u00e3o da \u00e1gua com a ajuda de compostos que possuem mangan\u00eas, que acumulam cargas positivas. Quando esses compostos perdem el\u00e9trons, sua carga positiva aumenta a ponto de retirar el\u00e9trons da mol\u00e9cula da \u00e1gua.<\/p>\n

Ela se torna inst\u00e1vel, at\u00e9 se desagregar em um processo denominado fot\u00f3lise. Dessa quebra resultam el\u00e9trons de alta energia, que s\u00e3o capturados por compostos da membrana, e pr\u00f3tons (H+), que se acumulam no l\u00famen do tilacoide. Al\u00e9m de pr\u00f3tons e el\u00e9trons, \u00e9 liberado oxig\u00eanio molecular (O2), que deixa o cloroplasto.<\/p>\n

Os el\u00e9trons s\u00e3o carreados por subst\u00e2ncias imersas na membrana e chegam a um complexo onde tamb\u00e9m h\u00e1 clorofila. A a\u00e7\u00e3o da luz solar levar\u00e1 a incorporar os el\u00e9trons a uma subst\u00e2ncia muito semelhante \u00e0 que ocorre nas mitoc\u00f4ndrias, o NAD+, mas que possui um \u00e1tomo de f\u00f3sforo, da\u00ed sua abreviatura NADP+.<\/p>\n

Esse carregador de el\u00e9trons leva consigo, al\u00e9m do el\u00e9tron, um pr\u00f3ton, como vimos no caso da respira\u00e7\u00e3o celular. Nessa regi\u00e3o da membrana, o NADP+ se transforma em NADPH.<\/p>\n

O ac\u00famulo de pr\u00f3tons no interior do tilacoide o torna bastante \u00e1cido, em contraste com o estroma do cloroplasto. Essa abund\u00e2ncia de pr\u00f3tons \u00e9 aproveitada para regenerar ATP, em um processo de adi\u00e7\u00e3o de um grupo fosfato (fosforila\u00e7\u00e3o) muito semelhante ao que ocorre na cadeia respirat\u00f3ria das mitoc\u00f4ndrias, a quimiosmose.<\/p>\n

Ao passar pela membrana do tilacoide os pr\u00f3tons literalmente giram um rotor molecular, que permite acoplar fosfato inorg\u00e2nico a ADP, o que gera ATP (reveja o item 5, Metabolismo energ\u00e9tico II: mitoc\u00f4ndrias).<\/p>\n

Uma parte desse ATP ser\u00e1 utilizada na etapa seguinte da fotoss\u00edntese e em diversos outros processos que ocorrem no interior dos cloroplastos, como a s\u00edntese de amino\u00e1cidos a partir de carboidratos.<\/p>\n

Na segunda etapa do processo, a energia do ATP produzido, os el\u00e9trons e os pr\u00f3tons (H+) que os acompanham no aceptor reduzido (NADPH) ser\u00e3o utilizados em uma sequ\u00eancia de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, que reduzem o di\u00f3xido de carbono (CO2), tendo como resultado carboidrato (CH2O).<\/p>\n

Um conjunto de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, conhecido como ciclo de Calvin (ou ciclo das pentoses), ocorre no estroma do cloroplasto \u2013 ou seja, fora do tilacoide \u2013, demanda di\u00f3xido de carbono e resulta em carboidrato. Essas rea\u00e7\u00f5es independem da luz e, por isso, constituem a chamada fase escura da fotoss\u00edntese, que consome di\u00f3xido de carbono e produz carboidrato.<\/p>\n

No ciclo de Calvin, al\u00e9m do carboidrato, s\u00e3o gerados compostos de baixa energia (ADP + Pi e NADP+), que s\u00e3o recarregados nas rea\u00e7\u00f5es que dependem de luz (ou fase clara da fotoss\u00edntese). Embora tradicionalmente a fotoss\u00edntese seja apresentada como um processo que tem a glicose como produto final, \u00e9 preciso lembrar que isso decorre apenas de uma simplifica\u00e7\u00e3o did\u00e1tica do processo.<\/p>\n

Na realidade, pouca glicose livre \u00e9 produzida pelas c\u00e9lulas fotossintetizantes. A maior parte do carbono fixado \u00e9 convertida em sacarose, a principal forma de carboidrato transportada nos vegetais (lembre-se de sua grande solubilidade em \u00e1gua), ou em amido, que n\u00e3o requer \u00e1gua para ser armazenado (\u00e9 pouco sol\u00favel em \u00e1gua).<\/p>\n

A fotoss\u00edntese \u00e9 realizada por diversos organismos, eucariotos unicelulares<\/strong><\/a> e pluricelulares, e tamb\u00e9m por diversos procariotos. No entanto, nem animais nem fungos s\u00e3o capazes de realizar a fotoss\u00edntese.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O metabolismo energ\u00e9tico \u00e9\u00a0o processo de produ\u00e7\u00e3o gera\u00e7\u00e3o de energia\u00a0 atrav\u00e9s da mol\u00e9cula de (ATP) usando para isso a energia contida nos nutrientes.\u00a0O metabolismo compreende uma s\u00e9rie de vias e processos que podem funcionar na presen\u00e7a de oxig\u00eanio ou na aus\u00eancia. Dois mecanismos opostos constituem\u00a0o metabolismo.\u00a0O primeiro \u00e9 o catabolismo para extrair energia dos nutrientes.\u00a0O …<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":15273,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[38,50],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13410"}],"collection":[{"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13410"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13410\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":13671,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13410\/revisions\/13671"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15273"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13410"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13410"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planetabiologia.com\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13410"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}