Mas como produzimos energia?
A energia é produzida para utilização no corpo através de processos enzimáticos. As moléculas de diversas substâncias são hidrolisadas (quebradas) e produzem uma quantidade de energia (caloria).
Essa energia não fica livre, e nem pode ficar, portanto, o corpo utiliza de um processo bastante interessante para armazená-la.
Nós utilizamos uma molécula chamada Adenosina difosfato (ADP) para selar a energia usada utilizando outro fosfato, transformando assim essa molécula em uma adenosina trifosfato (ATP).
A energia está na ligação entre o fosfato e o ADP. Quando quebrada essa ligação, a energia é liberada e usada no organismo para todas as funções que realizamos no dia a dia a nível celular.
Porém, o metabolismo não é exatamente isso. Essa é apenas a forma que temos de armazenar temporariamente e liberar a energia para uso.
Para formarmos ATP aí sim que utilizamos do metabolismo.
O metabolismo é um processo complexo, são usadas diversas matérias primas, que passam por diversos processos que vão gerar ATP e outras fontes que também irão gerar ATP.
Nossa fonte principal de energia vem da glicose. Não apenas de nós, todos os seres vivos trabalham com glicose como fonte primária de energia.
Ao ingerirmos comida, as moléculas são “quebradas” até que cheguem aos seus níveis menores. Os carboidratos são quebrados ao ponto de se tornar glicose, e essa vai para a corrente sanguínea para nutrição de todo o corpo.
A glicose, é a fonte de energia mais rápida que temos. E normalmente a alimentação mais abundante.
A mesma passa por um processo chamado de glicólise. A glicose é quebrada para liberar energia. Mas não é um processo simples, é um conjunto de 10 processos enzimáticos de quebra da molécula até que a mesma libere energia. E mais! Para fazer esse processo precisamos gastar ATP! Usamos 2 ATP para gerar 4 ATP, tendo um saldo positivo de 2 ATP nesse processo.
Além do ATP, na glicólise é produzida outra molécula que será usada mais tarde na cadeia respiratória para gerar mais ATP, o NADH, uma molécula altamente carregada de elétrons. A glicólise gera 2 NADH.
O NADH é formado através da ligação de uma molécula que necessita de uma ligação química, o NAD+. Ao entrar em contato com um H o NAD+ se torna um NADH, altamente carregado de elétrons e essa mesma carga será usada futuramente para geração de ATP.
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Como podem ver na imagem acima em um certo momento a molécula é dividida em 2 e os processos enzimáticos vão sendo feitos à parte em cada uma. No final teremos um saldo de 2 ATP, 2 NADH e 2 moléculas chamadas Piruvato (ou ácido pirúvico).
Esse é o problema... O piruvato é um ácido! Ele vai prejudicar a célula se não for eliminado. Mas ele não passa pela membrana citoplasmática devido a sua constituição. Então, deve ser transformado para que seja eliminado.
É ai que a mágica começa.
O piruvato pode ser fermentada no citoplasma de células sem mitocôndrias. É um processo muito comum em bactérias. Porém, nós mesmos fazemos esse processo em nosso corpo de duas maneiras.
Nossas células sanguíneas (eritrócitos) não tem mitocôndrias. Por esse motivo, não é possível utilizar do método aeróbico de metabolismo. A célula, por mais simples que seja, precisa de energia para sua manutenção e processos químicos.
Nesse caso, o eritrócito, em seu citoplasma, realiza um tipo de fermentação. No caso dos eritrócitos é feita a fermentação lática, cujo produto final é o lactato. Um ácido, perigoso para a célula, mas mesmo assim, esse produto final consegue ultrapassar a membrana citoplasmática e ser eliminado futuramente na urina.
Existe outro tipo de célula no nosso corpo que faz fermentação. As células dos músculos. Elas fazem esse processo durante a inatividade física, onde não existe uma oxigenação alta nos músculos e não é exigida muita energia para trabalhar essa musculatura.
Só para lembrar que esses processos são feitos todos no meio citoplasmático, para ser mais específico no citosol.
Mas peraí, as células musculares tem mitocôndrias!
Então elas também fazem metabolismo Aeróbico.
O metabolismo aeróbico é feito por células que tem, em sua composição, mitocôndrias. As mitocôndrias vão realizar 2 processos metabólicos importantíssimos para produção de energia no nosso corpo, e pra melhorar, eliminar o piruvato de seu meio citoplasmático.
Primeiramente o piruvato não vai ser utilizado como está. Ele é uma molécula de 3 carbonos e não serve para o ciclo de krebs. Para isso o piruvato é quebrado novamente ao passar pela membrana das mitocôndrias. O mais mágico é: Daí que liberamos parte do CO2!
Sim, o piruvato entra no sítio catalíco de uma enzima, é quebrado e nesse processo liberamos 1 molécula de CO2. Nesse mesmo processo, é liberada mais energia eletrônica, que é capturada por uma molécula NAD+ e se torna um NADH.
O piruvato (agora em forma de acetil) se junta a uma molécula chamada Coenzima A. E se torna o AcetilCoA.
Esse AcetilCoA vai ser importantíssimo no ciclo de Krebs, que é o primeiro processo de captura de energia dentro das mitocôndrias. Ele é uma molécula de apenas 2 carbonos e vai se juntar a uma molécula chamada Oxaloacetato com a ajuda de um mecanismo chamado de citrato sintase. Juntas, as duas moléculas se transformam em uma molécula de 6 carbonos chamada citrato começando então o ciclo.
O citrato não necessariamente vai servir para muita coisa, então ele é transformado através da enzima aconitase primeiramente em aconitato e logo em seguida em isocitrato, uma molécula ainda de 6 carbonos.
O isocitrato irá passar pela enzima isocitrato desidrogenase, sendo nesse processo, liberada uma molécula de CO2 e mais energia eletrônica capturada pela molécula NAD+ que se torna um NADH. Após essa quebra a molécula perdeu um carbono e se tornou uma Alpha cetoglutarato, com 5 carbonos.
A Alpha cetoglutarato passa pela enzima Alpha cetoglutarato desidrogenase, libera mais uma molécula de CO2, gera mais energia eletrônica e com isso mais um NADH. Ela perde mais um carbono e se torna uma molécula de Succinilcoa com 4 carbonos.
A Succinilcoa passa pela enzima succinilcoa sintetase, existe uma nova modificação e esse processo cria nossa primeira e única molécula de ATP do ciclo de Krebs. O resultado produz uma molécula de succinato com 4 carbonos.
O Succinato passa pela enzima succinato desidrogenase e sofre uma nova modificação produzindo carga eletrônica que vai ser obtida por uma molécula diferente! O FAD, se tornando um FADH2 que será usado também no ciclo respiratório no futuro para geração de energia. O succinato é transformado através desse processo em fumarato, ainda com 4 carbonos.
O fumarato irá passar pela enzima fumarase para se transformar em malato. Dessa vez não ocorre nenhum ganho de energia calórica ou eletrônica.
O malato então vai passar pela enzima malato desidrogenase, liberando energia eletrônica capturada pela molécula NAD+ se tornando uma molécula de NADH. O malato então finalmente irá se transformar em oxaloacetato, a molécula utilizada no começo do ciclo em conjunto com o AcetilCoA.
Esse processo é contínuo, libera CO2 e utiliza Oxigênio e água.
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Lembrem-se que uma única molécula de glicose tinha gerado 2 piruvatos. Tínhamos um saldo de 2 ATP e 2 NADH antes do ciclo de Krebs. Agora temos o seguinte saldo:
4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2
Após isso o NADH e o FADH2 vão passar por um processo chamado ciclo respiratório.
Os processos anteriores aconteceram na matrix mitocondrial (parte mais interna da mitocôndria). Dessa vez os NADH e os FADH2 vão passar por locais chamados de cristas mitocôndriais, que são voltas da membrana interna das mitocôndrias.
Essas membranas tem na sua composição proteínas (incluindo uma enzima) que vão trabalhar nos NADH e FADH2 para obtenção de energia.
O NADH e o FADH2 em contato com essa membrana liberam seus H, liberando elétrons altamente energizados. O NADH volta a ser uma molécula de NAD+ e o FADH2 volta a ser uma molécula de FAD, essas moléculas serão utilizadas novamente no futuro no mesmo ciclo.
Os eletrons vão passar pelas proteínas de membrana liberando energia para que possam liberar os H que estão dentro da mitocôndria para a parte mais externa da mesma até que se encontrem com uma molécula de O2 (vinda da nossa querida ventilação [respiração]) e assim formará também água. (H2O)
A área mais externa da mitocôndria irá ficar extremamente carregada de energia eletrônica positiva e a parte interna ficará carregada de energia eletrônica negativa.
Os íons H+ são atraídos pela carga negativa que existe dentro da matriz mitocondrial. Eles irão voltar para essa área, mas eles só podem fazer isso através de uma proteína (enzima) chamada ATP-sintase, apenas através dela os íons H+ podem voltar para a matriz mitocondrial.
O mais incrível ocorre agora: Quando o íon H+ passa pela enzima ATP-sintase é produzida energia pelo movimento feito pela enzima (um giro). Essa energia produzida que será utilizada para criar novas moléculas de ATP que serão expulsas da mitocôndria para o citosol para que a molécula possa utilizar essa energia quebrando o ATP.
A passagem do íon H+ através da enzima ATP-sintase sintetizando a molécula de ATP chama-se fosforilação oxidativa.
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Cada NADH vai produzir cerca de 2,5 ATP e cada FADH2 vai produzir cerca de 1,5 ATP.
Porque cada NADH produz 2,5 ATP e cada FADH2 fornece 1,5 ATP?
Porque cada NADH após doar os elétrons para o complexo I, resulta na liberação de 10H+. Como a cada 4H+ que passam pela subunidade F1 da ATPsintase resulta na produção de 1ATP. 10/4 = 2,5, logo um NADH produz 2,5 ATP.
E o FADH2, após doar os elétrons para o complexo II, resulta na liberação de 6H+. Logo: 6/4=1,5 portanto cada FADH2produz 1,5 ATP.
Com isso temos um saldo total de ATP gerado por uma única molécula de glicose equivalente a:
GLICÓLISE: 2ATP + (2 NADH X 2,5) = 7ATP
CONVERSÃO DOS 2 PIRUVATOS A 2 ACETILCOA = 2 NADH X
2,5 =5ATP
CICLO DE KREBS = (3NADH X 2,5) + (1 FADH2 X 1,5) = 7,5 + 1,5 = 9 X 2= 18 +2GTP = 20 ATP
SOMANDO AS ETAPAS I, II E III TEREMOS: 7ATP + 5 ATP + 20 ATP = 32 ATP
Só que ainda não terminou!
Não tiramos energia APENAS de glicose!
Um exemplo muito comum é a gordura!
A gordura, normalmente, se encontra no sangue em forma de triglicerídio. Só que o triglicerídio em sí não pode gerar energia.
O triglicerídio passa pela enzima lipase e é quebrado em Ácido Graxo Saturado + Glicerol.
O ácido graxo saturado vai passar por uma via metabólica (conjunto de quebras enzimáticas) e irá se transformar em AcetilCoA!
A diferença é: Acidos graxos tem muitos carbonos e podem produzir muito mais energia. Só existe um problema, essa via metabólica só é feita após o consumo da maior parte da glicose na corrente sanguínea e em jejum. E mais! Para isso é necessário atividade aeróbica pois é necessário oxigênio para ocorrer a obtenção de energia no ciclo respiratório.
E pior, antes da utilização da gordura é utilizada outra fonte de energia, o glicogênio. Que são grandes cadeias de glicose sintetizadas no nosso corpo e armazenadas no fígado e nos músculos.
Portanto, para poder queimar as gordurinhas indesejadas é necessário muito exercício, jejum controlado, baixa obtenção de energia calórica vinda dos alimentos e tempo, pois a gordura gera tanta energia que não é preciso consumir tanto para poder fazer as atividades.
Outro fato interessante é:
Durante o jejum é utilizada outra via metabólica, a gliconeogênese que cria glicose através de outras substâncias no organismo dentro do fígado.
Uma dessas substâncias é o glicerol, produzido na quebra do triglicerídio através da enzima lipase. E outra é o lactato, produzido através da fermentação do piruvato nas células.
É, nosso corpo aproveita o máximo que pode.
Observações:
Álcool aumenta o consumo de energia, o que não é ruim, mas o ethanol contido nele inibe as enzimas responsáveis pela gliconeogênese, impedindo que o corpo sintetize glicose.
Dessa forma, enquanto alguém que está ingerindo bebida alcoólica estiver ingerindo substâncias calóricas, o mesmo não terá problema. Mas a ingestão alta de bebida alcoólica e o esgotamento da glicose na corrente sanguínea irá causar um impacto severo no corpo, causando o coma alcoólico. Dessa forma, o corpo não tem como obter energia, e literalmente APAGA.
A pessoa que sofre de coma alcoólico deve ser levada imediatamente a um hospital e receber uma dosagem de soro glicosado para que não morra por falta de energia!!!
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Quando sentimos dor ao fazer exercícios, principalmente após um período sem atividade física, o lactato acumulado nas células causa dor pois o mesmo é expulso o mais rápido possível das células durante a atividade física alta. Por esse motivo é necessário aquecer antes de fazer exercícios.
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O gás carbônico liberado através de nossa respiração é a sobra de todo conteúdo energético aproveitado pelo nosso organismo. Tudo que não foi aproveitado de jeito nenhum é dispensado em forma de fezes, enquanto o que foi aproveitado tem uma sobra de CO2.
Através desse LONGO texto explicando o metabolismo, podemos concluir que o mesmo é importantíssimo para a nossa sobrevivência e todas as funções que desempenhamos. É importante entender que devemos comer bem, de forma moderada, respirar e praticar exercícios para que possamos aproveitar toda a energia que consumimos em forma de comida.
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