Mitocondrias

Papel das mitocôndrias na transformação e no Armazenamento de energia

A energia utilizada pelas células eucariontes para realizar suas atividades vem da ruptura gradual de ligações covalentes de moléculas de compostos orgânicos ricos em energia. Esses compostos da célula vegetal são sintetizados com a energia, resultado da transformação de energia solar em energia química devido ao processo da fotossíntese. Na fotossíntese processa- se a acumulação a acumulação da energia solar sob a forma de ligações químicas nos hidratos de carbono. A energia contida nessas moléculas orgânicas é liberada principalmente pela combustão com o O2 da atmosfera num processo denominado de respiração aeróbica. A liberação de H2O e CO2 pelos organismos heterotróficos completa este ciclo energético. A transformação celular de energia ocorre com a intervenção de dois principais sistemas de transdução(isto é, sistemas que promovem transformação de energia), representados pelas mitocôndrias e cloroplastos. Estas duas organelas funcionam sob alguns aspectos, em direções opostas. Os cloroplastos, presentes somente em células vegetais, são especialmente adaptados para capturar a energia da luz solar e transformá-la em energia química, que é armazenada em ligações covalentes entre átomos de diferentes nutrientes ou moléculas fornecedoras de energia. Por outro lado, as mitocôndrias são "as organelas produtoras de energia", que, através da oxidação, liberam a energia contida nas moléculas de nutrientes energéticos. A principal função dos cloroplastos é a fotossíntese, enquanto que a das mitocôndrias é a fosforilação oxidativa. A fotossíntese é uma reação endergônica, o que significa que ela captura energia, enquanto a fosforilação oxidativa é uma reação exergônica, isto é, libera energia para o sistema.

As células, não usam diretamente a energia liberada de carbono e gorduras, mas se utilizam de um composto intermediário, a adenosina-trifosfato (ATP), geralmente produzido graças à energia contida nas moléculas de glicose e de ácidos graxos.Nos animais, os ácidos graxos são, do ponto de vista quantitativo, uma fonte energética muito mais importante do que os carboidratos. Enquanto uma molécula-grama (mol) de glicose gera 38 mols (moléculas0grama) de ATP, uma de ácido palmítico gera 126 mols de ATP. Um homem adulto tem energia depositada em glicogênio suficiente apenas para um dia, mas gordura (ácidos graxos) suficiente para fornecer energia durante um mês. O citoplasma contém energia acumulada nos depósitos de moléculas de triacilglicerídeos, de moléculas de glicogênio e, também, sob a forma de compostos intermediários ricos em energia, dos quais o principal é o ATP.

A decomposição da glicose em água e gás carbônico, que ocorre durante a respiração celular, rende 690 kcal/mol, enquanto a hidrólise das duas ligações ricas em energia do ATP rende somente 20 kcal/mol. A queima de glicose libera uma quantidade certa de energia e consome oxigênio. O resultado dessa operação,que pode ser realizada num aparelho chamado calorímetro, produz calor (690kcal/mol), água e gás carbônico.Essa combustão da glicose é porém, um processo violento que leva o calorímetro rapidamente a altas temperaturas. Se isso ocorresse dentro de uma célula, ela se queimaria instantaneamente. Porém, as células desenvolveram um sistema que oxida lentamente os nutrientes, liberando energia gradualmente, e produzindo água e CO2. Esse processo, que consome O2 e produz CO2, chama-se respiração celular.As células utilizam dois mecanismos para retirar energia dos nutrientes: a glicólise anaeróbia, que tem lugar no citossol, e a fosforilação oxidativa, que se realiza nas mitocôndrias.

A glicólise anaeróbia produz apenas 2 mols de ATP por cada mol de glicose

A glicólise anaeróbia é o processo pelo qual uma seqüência de aproximadamente 11 enzimas do citossol promove transformações graduais numa molécula de glicose, sem consumo de oxigênio, produzindo duas moléculas de piruvato e liberando energia que é armazenada em duas moléculas de ATP.

Nesse processo, a célula armazena 20 kcal para cada mol de glicose degradada. Essa degradação da glicose não necessita de oxigênio, razão pela qual é chamada de glicólise anaeróbia ou fermentação.

Graças à fosforilação oxidativa, cada mol de glicose produz mais 36 mols de ATP

Desenvolveu-se após o surgimento do oxigênio na atmosfera uma nova metabólica de maior rendimento energético do que a glicólise, afosforilaçao oxidativa de cada mol de glicose. Costuma-se distinguir, na oxidação fosforilativa, três mecanismos distintos, mas que se entrelaçam intimamente, a produção de acetilcoenzima A ( acetil-CoA), o ciclo do ácido cítrico e o sistema transportador de elétrons.

Enquanto a glicólise é anaeróbia e tem lugar no citossol, a fosforilação oxidativa é aeróbia e se processa nas mitocôndrias

Produção de acetilcoenzima A.

A transformação de piruvato em acetil-CoA deve-se a um sistema multienzimático da matriz mitocondrial, o complexo desidrogenase do piruvato, constituído de cópias múltiplas de três enzimas, cinco coenzimas e duas proteínas reguladoras. Esse complexo converte o piruvato em acetil-CoA entra no ciclo ácido cítrico.

Ciclo do ácido cítrico

Esse ciclo, também chamado de ciclo de Krebs ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos, tem início com a condensação da acetil-CoA, proveniente de piruvato ou de ácidos graxos, com ácido oxalacético, produzindo ácido cítrico. Este sofre uma série de modificações e acaba produzindo ácido oxalacético, que, por sua vez, recomeça o ciclo.

O resultado final do ciclo do ácido cítrico é o seguinte: graças às desidrogenases, ocorre a produção de hidrogênio, que dará prótons e elétrons. Sua função principal é, portanto, produzir elétrons com alta energia e prótons, gerando CO2.Se rendimento energético é baixo. Além dessas funções, o clico do ácido cítrico fornece metabólitos que serão usados para a síntese de aminoácidos e hidratos de carbono.

O sistema transportador de elétrons

É uma cadeia, formada por enzimas e compostos não enzimáticos, cuja função é transportar elétrons. Dentre esses transportadores de elétrons estão os cito cromos, compostos orgânicos ricos em ferro. Ao longo dessa cadeia, são transportados elétrons de alta energia que vão gradualmente cedendo essa energia, que é veiculada para três lugares determinados da cadeia, onde ocorre a