Biologia & Geologia

Utilização da glicose para fabrico de energia

Existem dois tipos de obtenção de energia, as fermentações (anaeróbias-realizadas na falta de oxigénio) e a respiração aeróbia (na presença de oxigénio, como o nome indica), elas, essencialmente, são reacções de catabolismo(de ruptura de moléculas, ao contrário das reacções de anabolismo, onde se formam ligações, absorvendo energia.)

Existem vários tipos de fermentação, porém, as mais importantes, são as fermentações alcoólicas e lácticas.

Há uma fase comum a todos os tipos de obtenção de energia, a glucólise.

Dois ATP’s são dissociados para fosforilar a glucose com dois P’s, formando-se a frutose-difosfato, um composto instável ,que se vai separar em dois compostos com três carbonos e um fosfato. De seguida, um NAD⁺ (outro transportador de electrões) é reduzido, ficando NADH (logo perdendo dois H’s), e formam-se dois ATP’s, um a partir de um fosfato errante, e outro a partir do fosfato presente no composto.

As moléculas resultantes têm 3 carbonos e chamam-se ácido pirúvico(C₃H₄O₃)

(NOTA: A partir de agora, cada ciclo deve ser multiplicado por dois, visto que estamos na presença de duas moléculas, cada uma copm o seu próprio percurso)

A glucose tem um saldo energético de dois ATP’s e passa-se no citoplasma/hialoplasma.

Vamos começar pelas fermentações, que são muito mais simples que a respiração aeróbia.

Fermentações

A fermentação alcoólica começa com a glicólise, como já foi dito, sendo precedida por uma descarboxilação (perca de CO₂) , transformando-se em acetaldeído, transformando-se em álcool etílico, depois de usar um NADH, transformando-o em NAD⁺

Ilustração 3 - Fermentação alcoólica.

A fermentação láctica é mais simples.

O piruvato é directamente convertido em ácido láctico, depois de queimar NADH.

Ilustração 4 - Fermentação láctica

Como podemos comprovar, não houve mais ganhos de energia para além da glucólise, ou seja o rendimento energético das fermentações equivalem a dois.

Respiração aeróbia

A respiração aeróbia é muito mais complexa.

Temos a glicose, e depois temos a 2º fase, a formação do acetil-coenzima A.

Esta fase passa-se na mitocôndria, perde uma molécula de CO₂ e um hidrogénio (formando um NADH)

Ilustração 5 - 2º Fase da Respiração Aeróbia

A 3º etapa é outro ciclo, chamado Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico.

No Ciclo de Krebs, o Acetil-CoA liga-se com o ácido oxaloacético, um composto com quatro carbonos, formando o ácido cítrico, com seis carbonos, sendo descarboxilado duas vezes, formando dois NADH, de seguida, forma um ATP’s, um FADH₂ (outro transportador de electrões) e outro NADH voltando-se ao Ácido oxaloacético.

Ilustração 6 - Ciclo de Krebs

A fase final é a Fosforilação oxidativa.

Os NADH e FADH₂ são conduzidos para uma cadeia de proteínas, libertando os seus electrões, que vão percorrer a cadeia, visto que cada um é mais “magnético” para electrões que o anterior, estas sucessivas oxidações libertam energia, energia que vai ser utilizada para fosforilar 17 ADP’s. O seu aceptor final é um átomo de oxigénio que é libertado e se junta a dois protões de hidrogénio libertados pelos NADH e FADH₂, formando o H₂O expelido pelas plantas.

Lembre-se que este processo funciona para uma molécula de piruvato, quando existem dois por glicose, logo, a fosforilação oxidativa tem um saldo de 34 ATP’s no total e o ciclo de Krebs tem um saldo de dois.

Comparando os dois, vemos que a respiração aeróbia tem um saldo de 38 ATP’s.

2- Glucólise

2-Cicle de Krebs

34- Fosforilação oxidativa.

Enquanto que a fermentação tem um saldo de dois, proveniente da glucólise.

Vemos que a respiração em presença de oxigénio é 19 vezes mais eficiente que a fermentação, e mesmo assim, não aproveita o potencial inteiro da molécula da glucose, aproveitando apenas ≈40% da energia nela contida.

Ilustração 7 - Fosforilação oxidativa