ATP: a Energia das Células – Resumo de Biologia Enem e Vestibular

Para sintetizar substâncias, produzir calor ou movimento, nossas células precisam da energia que vem dos alimentos. Porém, a energia liberada pela quebra de nutrientes geralmente não é utilizada imediatamente pela célula e sim armazenada na forma de ATP – a moeda energética das células. Vamos revisar?

O ATP, ou adenosina trifosfato, é uma pequena molécula considerada como a “moeda energética” das células. Confira aula gratuita para mandar bem no Enem e nos vestibulares.

Esta fama se deve ao fato de que o ATP consegue armazenar em suas ligações químicas pequenas quantidades de energia provenientes da quebra dos alimentos. Portanto, a molécula de Adenosina Trifosfato serve como um “recipiente” de armazenamento temporário de energia.  Veja na imagem a estrutura da molécula:Ao estudar os processos que acontecem dentro das células (como a respiração celular e a fotossíntese) você verá constantes referências às moléculas de Adenosina Trifosfato.

Portanto, antes de estudar estes processos, é extremamente importante entender a estrutura e o funcionamento destas moléculas. Então, vamos revisar?

A molécula de ATP é formada por uma molécula de adenosina (base nitrogenada adenina + açúcar ribose) combinada a três radicais fosfato ligados em cadeia. A energia liberada pela quebra de nutrientes é temporariamente armazenada nas ligações da cadeia de fosfatos.

A molécula de ATP não pode ser estocada, ela precisa ser utilizada praticamente de imediato pela célula. Para o estoque de energia em longo prazo, a célula utilizará as moléculas de carboidrato e de lipídios.

Quando a célula precisa de energia, por exemplo, para fazer funcionar uma bomba de sódio e potássio, ela irá quebrar a molécula de ATP. Essa quebra é bastante simples, uma vez que é feita por hidrólise (quebra pela água). Assim, quebra-se a ligação entre o 2º e o 3º grupo fosfato e libera-se a energia que mantinha esses dois grupamentos ligados.

Dessa maneira, ao fim da quebra dessa molécula, temos um grupo fosfato livre e uma molécula de ADP – adenosina difosfato (“di” porque a molécula passa a ter apenas dois grupamentos fosfato).  Veja na imagem:Biologia ATPCaso a célula precise novamente armazenar energia temporariamente, ela pode reunir novamente a molécula de ADP com o grupo fosfato, formando ATP.

A recarga do ADP para a produção de ATP pode ocorrer tanto durante a fosforilação oxidativa (processo que ocorre na respiração celular) como na fotofosforilação (processo que ocorre na fotossíntese).

Importante na revisão de ATP:

A produção de ATP é considerada um anabolismo, pois é um processo de síntese de uma molécula. Já a quebra de ATP em ADP + grupo fosfato é considerada uma reação de catabolismo, pois quebra uma molécula para produzir energia. Entenda agora a função das Mitocôndrias. Depois, tem o Simulado Gratuito no final do post.

Entenda as Mitocôndrias

As Micotôndrias são organelas membranosas originadas a partir do processo de endossimbiose, entre um eucarionte ancestral e um procarionte aeróbio. Estão presentes em células eucariontes como protozoários, fungos, plantas, animais. A Mitocôndria realiza autoduplicação, dependendo da necessidade energética da célula. As mitocôndrias das células de um indivíduo são sempre de origem materna.

A estrutura da Mitocôndria:

  • Observe a Estrutura da Mitocôndria  na imagem acima, no início do post, e depois veja na lista a seguir que a Estrutura é formada por:
  • – Membrana externa.
  • – Membrana interna.
  • Matriz mitocondrial, apresentando DNA, RNA, ribossomos, proteínas.
  • Cristas mitocondriais, dobras na membrana interna.

A Função das Mitocôndrias:

A função essencial da Mitocôndria é realizar respiração celular, produzindo ATP (que fornece energia para a célula). A quantidade de mitocôndrias é variável dependendo da demanda energética da célula. Células musculares apresentam grande quantidade de mitocôndrias tendo em vista seu consumo energético.

 

A Respiração celular (respiração aeróbica)image002.jpg

O Processo da Respiração Celular Aeróbica é onde ocorre degradação do açúcar (glicose) em ATP: Faz parte do metabolismo de degradação de substâncias, o catabolismo. Ocorre fora e dentro da mitocôndria.

Todos os seres vivos fazem respiração, aeróbica ou anaeróbica. Veja na imagem a Glicólise, que é a quebra da Glicose. A quebra da glicose ocorre para gerar ATP. Em organismos sem mitocôndria como bactéria, a respiração ocorre numa estrutura chamada mesossomo. Esse processo usa: glicose, oxigênio. E produz: ATP, gás carbônico, e água.

 

As Etapas da Respiração Celular:

A respiração celular é dividida em três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória.  Veja a seguir cada uma das etapas.

a) Glicólise

Ocorre no citoplasma (hialoplasma) celular.  Nessa etapa ocorre a quebra de 1 molécula de glicose em 2 moléculas de piruvato (ácido pirúvico). Libera H+ que é captura por aceptores de hidrogênio (NAD) formando 2 NADH2. Produz 4 moléculas de ATP. A quebra da glicose consome 2 ATP, gerando um saldo energético de 2 ATP. É a única etapa da respiração que consome ATP.image003.jpg

b) Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)

O Ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial. Cada ácido pirúvico combina-se com a coenzima A, formando acetil-coenzima A, entrando no ciclo. Durante o processo alguns intermediários são formados:

acetil-coenzima A é convertido em ácido cítrico; o ácido cítrico é convertido em ácido oxalacético; ácido oxalacético é convertido em ácido cítrico novamente com a incorporação de outro acetil-coenzima A.image004.jpg

Durante essas conversões são liberados por molécula de glicose, ou seja, 2 piruvatos: 6 NADH2, 2 FADH2, 2 CO2, 2 ATP. Gera um saldo energético de 2 ATP.image005.jpg

c) Cadeia respiratória

Ocorre nas cristas mitocondriais. Os 8 NADH2 e os 2 FADH2, formados nas etapas anteriores, entram na cadeia respiratória. Esses H+ capturados são extremamente energéticos.

Nas cristas mitocondriais existem proteínas chamadas citocromos que capturam esses H+ e liberam sua energia gradativamente, armazenando-a.

A medida que a energia vai sendo liberada, vão sendo formados ATP, ligando fosfato no ADP. A energia é armazenada no ATP.image006.jpgO processo de união do fosfato com ADP é chamado fosforilação oxidativa.

Ao final, o H+ não possui mais energia a ser aproveitada, então combina-se com o oxigênio, aceptor final de hidrogênio, formando água e sendo eliminado.  O Saldo Energético é de 34 ATP.

Responda agora ao Simulado de Mitocôndria e a Energia Celular

 

Simulado Mitocôndria e Energia Celular

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Gostou do vídeo? Beleza! Agora, para dar uma fixada no conteúdo e saber tudo sobre o ATP, veja todo o post novamente. Faz parte do aprendizado. Bora lá!

Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Juliana Santos para o Blog do Enem. Juliana é formada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007. Facebook: https://www.facebook.com/juliana.evelyndossantos .

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