BIOQUÍMICA. 7 - MITOCÔNDRIA (CADEIA RESPIRATÓRIA)

CADEIA RESPIRATÓRIA

                                                                  ATPSINTASE

A cadeia respiratória compreende uma série de proteínas altamente especializadas em transporte de elétrons e síntese de ATP localizadas na membrana interna da mitocôndria na região correspondente às cristas mitocondriais. As proteínas responsáveis pelo transporte de elétrons têm a propriedade de transformar a energia dos elétrons recebidos das coenzimas reduzidas para o transporte de íons hidrogênio no sentido do espaço Inter-membrana, criando assim um gradiente de concentração entre os dois compartimentos, isto é, espaço inter-membrana mais concentrado do que a matriz mitocondrial. Existe uma diferença de energia entre NADH e FADH2 no que diz respeito ao transporte de elétrons. A coenzima NADH entrega seu par de elétrons para o complexo I da cadeia respiratória, que por sua vez fornece energia para transportar 4 íons hidrogênio para o meio inter-membrana. No caso do FADH2 o par de elétrons gera apenas 2 íons hidrogênio. A última proteína da cadeia respiratória é a citocromo oxidase que transfere o par de elétrons para o aceptor final que é o oxigênio formando uma molécula de água. Até esse ponto da cadeia respiratória realizou-se apenas o transporte de elétrons sem a síntese de ATP. Um complexo de proteínas localizado depois da cadeia transportadora de elétrons denominado de ATPsintase é o responsável pela síntese de ATP a partir do ADP e do Pi (fosfato inorgânico). ATPsintase funciona como um gerador de energia química transformando a energia mecânica em síntese de ATP. A força motriz que impulsiona o motor da ATPsintase (F0) é a diferença de gradiente entre os compartimentos do espaço inter-membrana e a matriz mitocondrial com relação à concentração dos íons hidrogênio. Para cada 4 ions hidrogênio forma-se uma molécula de ATP na unidade F1. Devemos esclarecer que desses 4 íons hidrogênio 3 passam pelo motor F0 e o outro pelo carreador do Pi. Concluindo podemos dizer que para cada molécula de glicose oxidada (2 piruvatos) obtemos aproximadamente 30 moléculas de ATP pela cadeia respiratória.

        

         

BIOQUÍMICA. 6 - MITOCÔNDRIA (CICLO DE KREBS)

MITOCÔNDRIA

CICLO DE KREBS

                                                                    SIR HANS KREBS

A mitocôndria é a usina química da célula, isto é, quase  toda a produção da energia consumida pela célula é gerada na mitocôndria na forma de composto altamente energético conhecido como ATP (adenosina trifosfato). A mitocôndria é uma organela celular de forma aproximadamente cilíndrica com uma estrutura sui generis adaptada para a produção de energia. Possui duas membranas denominadas de membrana externa e membrana interna. A primeira membrana praticamente serve como uma estrutura comum com poros para facilitar a entrada de substratos para o interior da mitocôndria e possui pouca especificidade. A segunda membrana possui uma estrutura toda especial tanto em sua forma quanto em sua função e possui maior especificidade para os substratos. A membrana interna se dispõe na forma enrugada invaginando-se para dentro da organela conhecida como cristas mitocondriais. Essa disposição particular da membrana interna aumenta muitas vezes a sua superfície útil permitindo maior utilização do espaço mitocondrial onde se localizam as proteínas da cadeia respiratória (cadeia transportadora de elétrons) responsáveis pela síntese de ATP. O espaço compreendido pela membrana interna é denominado de matriz mitocondrial onde se localizam as enzimas do ciclo de Krebs. O ciclo de Krebs constitui-se de uma série de reações enzimáticas em cadeia completando um ciclo entre a primeira  e a última reação. Este ciclo de reações enzimáticas constitui o mais importante processo de oxidação de substratos para produção de energia e síntese de muitos compostos. Na verdade o ciclo de Krebs representa o centro convergente do metabolismo celular no que diz respeito à oxidação de substratos. O ciclo de Krebs inicia-se com a entrada da AcetilcoenzimaA na matriz mitocondrial para se unir ao oxaloacetato e iniciar a cadeia cíclica das reações de oxidação do piruvato proveniente da oxidação da glicose. No que diz respeito à produção energética o ciclo de Krebs produz apenas um ATP por molécula de piruvato, mas, por outro lado, consegue oxidar completamente o piruvato produzindo coenzimas altamente energéticas que serão oxidadas na cadeia respiratória produzindo aproximadamente 95% do ATP da célula. Para cada volta do ciclo temos a formação de 3 NADH e 2 FADH2, somando-se à mais uma molécula de NADH proveniente da descarboxilação do piruvato pela CoA. Ao todo, cada rotação do ciclo de Krebs produz 4 NADH, 2 FADH2 e 1 ATP, para cada molécula de piruvato proveniente da oxidação da glicose. Como a oxidação completa da glicose produz 2 piruvatos então temos um total de 8 NADH, 4 FADH2 e 2 ATP gerados no ciclo de Krebs.

BIOQUÍMICA. 5 - TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR

A célula como individualidade viva precisa estar em constante permuta com o meio ambiente seja pela necessidade de adquirir nutrientes para a sua manutenção funcional e suprimento energético para suas atividades como também expelir material de descarte para o meio exterior. Por essa razão, a membrana plasmática é dotada de recursos apropriados para sustentar todos os tipos de transporte exigidos pela célula. De modo geral, podemos apresentar dois tipos básicos de transporte pela membrana plasmática, ou seja, o que não consome energia denominado de transporte passivo e o que consome energia na forma de ATP denominado de transporte ativo. Existem três tipos de transporte passivo, todos eles dependentes da diferença de concentração do soluto entre os meios externo e interno da célula. No caso da difusão simples moléculas pequenas como O2, CO2 e algumas moléculas lipossolúveis como o CH4 atravessam a camada lipídica movida apenas pela diferença de concentração sendo que o sentido da difusão é sempre do ambiente mais concentrado para o menos concentrado. No caso de moléculas maiores como a glicose que não é lipossolúvel há necessidade de um transportador específico para carreá-la dentro da célula. Neste caso, o transporte é denominado de transporte facilitado e o carreador é sempre uma proteína específica para a glicose. Quando o transporte se realiza com gasto de energia então denominamos de transporte ativo, sendo que a energia despendida é fornecida pelas moléculas de ATP. O caso típico de transporte ativo é a chamada bomba de sódio e potássio. Geralmente a concentração de sódio no interior da célula é maior do que no meio exterior e para transportar o sódio contra gradiente de concentração consome-se energia proveniente da hidrólise da molécula de ATP por uma enzima específica denominada de ATPase. Nesse processo de transporte saem três íons sódio do interior da célula e entram duas moléculas de potássio. Existem outros tipos de transporte ativo em que moléculas diferentes aproveitam a energia do transporte do sódio para entrarem na célula. É o caso do transporte do sódio acoplado ao da glicose. Neste caso dizemos que o transporte é cooperativo ou co-transporte (simporte), isto é a glicose entra na célula no mesmo sentido do sódio. Se for no sentido inverso, isto é, se um entra e o outra sai ao mesmo tempo, então denominamos de anti-transporte (antiporte)como no caso do transporte do sódio e do cálcio. Existem determinados casos especiais de transporte com gasto de energia em que a própria célula engloba substâncias, bactérias, corpúsculos do meio ambiente por um processo de diferenciação  da sua membrana. Por exemplo, o processo de fagocitose realizado por células ameboides em que a membrana plasmática emite projeções na forma de pseudópodos para englobar partículas sólidas do meio ambiente e posterior digestão intracelular. A pinocitose e a endocitose são também exemplos desse tipo de transporte por modificação da membrana plasmática.

BIOQUÍMICA.4 - MEMBRANA CELULAR

A membrana celular ou plasmática é o envoltório molecular que delimita a unidade celular, conferindo individualidade e proteção à célula. A membrana celular é constituída basicamente de lipídios e proteínas numa disposição especial de dupla camada denominada de “Mosaico fluídico” pelo fato da disposição particular em que se encontram as proteínas dispersas nas camadas lipídicas. Essas camadas são constituídas basicamente de fosfolipídios e em menor proporção de colesterol. Os fosfolipídios são moléculas derivadas da esterificação do glicerol por ácidos graxos saturados e insaturados, por ácido fosfórico e aminas. Pelo fato dos fosfolipídios apresentarem duas regiões distintas em suas moléculas, isto é, uma região hidrofóbica constituída pelos ácidos graxos e outra região oposta hidrofílica formada pelo ácido fosfórico e aminas são denominados de moléculas anfipáticas. A disposição das duas camadas lipídicas é de tal ordem que se justapõe faceando entre si pelos ácidos graxos ficando as regiões hidrofílicas na superfície externa da membrana tanto do lado do meio ambiente como do lado interno da célula. A camada lipídica confere à membrana  fluidez e impermeabilidade e, também, a facilidade de se recompor frente à agentes agressivos. Além dos fosfolipídios encontramos distribuídas nessas camadas moléculas de proteínas que exercem um papel fundamental no funcionamento da célula. Essas proteínas são de diferentes estruturas e funções, cada qual com seu papel específico que conferem à célula o seu relacionamento com o meio ambiente.

Essas proteínas se dispõem de formas diferentes com relação às suas posições na camada lipídica. Algumas permanecem na superfície, outras se encontram em seu interior parcial ou totalmente atravessadas e outras se localizam internamente voltadas para o interior celular. Quanto às suas funções as proteínas exercem as mais diversas atividades desde estruturais quanto funcionais particularmente no que diz respeito ao transporte e ao relacionamento da célula com o meio ambiente. Na verdade a membrana plasmática funciona como se fosse um órgão com certa autonomia regulando e protegendo a célula de forma precisa e eficiente.

                            PROTEÍNAS DA MEMBRANA

BIOQUÍMICA. 3 - NO INTERIOR DA CÉLULA

A célula é um organismo tão complexo e grandioso que dificilmente podemos imaginar com todos os conhecimentos atuais da ciência um quadro que desse  uma noção aproximada da sua realidade. Tudo o que vemos num microscópio óptico ou eletrônico é apenas um esboço muito apagado da verdadeira constituição celular. Baseados em dados estruturais e funcionais podemos criar uma imagem virtual do que realmente se passa no interior de uma célula viva, assim mesmo, apenas como uma projeção muito limitada e imperfeita. Todavia, não obstante a grande complexidade da maquinaria celular ela funciona com uma perfeição que foge ao nosso conhecimento e traduz claramente que foi projetada por uma inteligência suprema que ainda não compreendemos a que chamamos de Deus, assim como tudo o que existe na infinita Criação.

BIOQUÍMICA. 2- CÉLULA

CÉLULA ANIMAL

  

CÉLULA VEGETAL

A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos. Desde os seres unicelulares mais simples como as bactérias até a complexidade do organismo humano é a célula que comanda todos os eventos que se desencadeiam no interior dos organismos vivos e que sustenta a manifestação da própria vida. As células, na essência, apresentam os componentes básicos semelhantes entre si, variando em sua complexidade de acordo com a escala evolutiva em que se insere o organismo, sejam unicelulares, vegetais ou animais. Para efeito didático dividimos as células em procariotos e eucariotos. Os procariotos são organismos unicelulares que apresentam o seu material genético difundido pelo interior da célula sem apresentar nenhuma estrutura definida de organela que armazene os cromossomos e outros componentes do implemento genético da célula. Nos eucariotos as células apresentam uma ordenação bem definida de seu material genético contido no núcleo celular de maior complexidade e funcionalidade para atender as demandas dos seres vivos mais complexos. Mesmo entre os eucariontes existem algumas diferenças no sentido da especialização decorrente da função exercida como, por exemplo, as diferenças entre as células animais e vegetais. Na verdade, a célula é um organismo complexo por si mesmo, isto é, apresenta todas as condições e equipamentos para atuar como um organismo autônomo, isto é, uma individualidade conferida pela membrana celular que a delimita do meio ambiente e lhe confere propriedades seletivas. Um núcleo que contém todo o seu material genético e que coordena toda a atividade celular como uma central de comando. Uma usina de produção de energia química que sustenta toda a maquinária celular desempenhada pela mitocôndria. Um conglomerado de membranas modificadas que exercem diferentes funções desde a síntese de compostos moleculares com a manipulação desses compostos com vistas às necessidades celulares desempenhados pelos retículos endoplasmáticos e o complexo de Golgi. Além dessas organelas maiores a célula apresenta outras organelas e estruturas que lhe confere não somente um arcabouço rígido como também sistemas digestivos e de transporte muito bem elaborados.

BIOQUÍMICA. 1 - INTRODUÇÃO

A Bioquímica é um ramo das ciências naturais que estuda os fenômenos químicos que se processam nos seres vivos,  considerando os tipos de compostos encontrados nos organismos vivos quanto as suas transformações. Na verdade, os eventos que participam dos seres vivos e que lhes mantém a individualidade e a própria vitalidade se assentam em bases moleculares. De maneira que o estudo da Bioquímica é de suma importância para a compreensão da expressão da própria vida. A Bioquímica descortina não somente o conhecimento das bases moleculares que sustentam a vida como também apresenta alternativas para a aplicação prática desses conhecimentos na vida cotidiana de todos os seres vivos. A diversidade de utilização dos conhecimentos bioquímicos é praticamente inesgotável em todos os setores da atividade humana, isto é: na agricultura; na medicina; na indústria farmacêutica; no processamento de alimentos; em laboratórios de análises, enfim, onde houver necessidade de se aplicar as informações oferecidas pelas descobertas da Bioquímica. Os conhecimentos bioquímicos não estão presentes somente na vida prática nas diversas profissões, mas é também fundamental para o estudo de outras ciências biológicas como a Fisiologia; a Farmacologia; a Microbiologia; a Biologia e outras matérias afins. Resumindo podemos dizer que a Bioquímica é a base que sustenta o conhecimento mais profundo de todas as ciências biológicas.