Quem não se lembra das marcantes aulas de respiração celular? Glicólise, ciclo de Krebs, fosforilação oxidativa, aquele processo complexo em que ocorrem quebras de ligações de carbono, são gerados ATPs e uma infinidade de sequências e termos para memorizar. A bioquímica é, sem sombra de dúvidas, o terror de muitos estudantes de Nutrição, só que ela pode se tornar mais simples! Por isso, respire fundo e muita calma nessa hora! Vamos começar a descomplicá-la juntos?
VIA GLICOLÍTICA
- Primeiramente, o que é a glicólise?
Pode ser definida como o centro do metabolismo dos carboidratos, já que praticamente todos os glicídios podem ser, no final, convertidos em glicose. Sendo assim, durante esse processo, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de piruvato, gerando pequenas quantidades de ATP e NADH.
Nós temos a glicólise anaeróbia e a aeróbia. Na primeira, sem a necessidade de oxigênio, a glicose pode ser convertida em piruvato, sendo reduzido pelo NADH para formar lactato.
Essa forma de glicólise, permite a produção contínua de ATP em tecidos que não apresentam mitocôndrias (por exemplo, os eritrócitos) ou em células em que o oxigênio esteja em quantidade insuficiente.
Já na segunda, o oxigênio é necessário para reoxidar o NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato, preparando as condições necessárias para a descarboxilação oxidativa do piruvato à acetil-CoA, que é o principal combustível do ciclo do ácido cítrico.
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E quais são os seus objetivos?
Principalmente a produção de ATP e a geração de precursores metabólicos para outras vias metabólicas. Além disso, a glicólise fornece intermediários que são utilizados na síntese de compostos importantes para a célula, como: nucleotídeos, aminoácidos e ácidos graxos.
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Quais vitaminas e minerais atuam como cofatores enzimáticos?
Durante esse processo, algumas vitaminas e minerais desempenham papéis muito importantes como cofatores enzimáticos, auxiliando na catalisação das reações. São eles:
Vitamina B1 (Tiamina): é necessária para converter a glicose em piruvato, contribuindo assim para a produção de ATP.
Vitamina B3 (Niacina): essencial para a atividade de enzimas na glicólise, como a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase. Essa enzima catalisa a conversão do gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bisfosfoglicerato, gerando NADH no processo, a qual é uma molécula crucial na produção de ATP.
Vitamina B5 (Ácido Pantotênico): Desempenha um papel essencial como parte da coenzima A (CoA), que é um cofator necessário para a atividade de várias enzimas envolvidas na glicólise. A CoA está diretamente envolvida na conversão do piruvato em acetil-CoA.
Magnésio: O magnésio é um mineral que atua como cofator enzimático em várias etapas da glicólise. Ele está envolvido na atividade de enzimas como a hexoquinase e a fosfofrutoquinase, que catalisam reações-chave na via glicolítica. O magnésio desempenha um papel importante na estabilização das estruturas e na regulação da atividade enzimática.
Em resumo, a glicólise é um processo metabólico essencial para a obtenção de energia nas células, especialmente em situações de baixa disponibilidade de oxigênio.
A via glicolítica, portanto, é utilizada em todos os tecidos para a quebra da glicose, com o objetivo de fornecer energia (na forma de ATP) e intermediários para outras vias metabólicas.
CICLO DE KREBS
- O que é o ciclo de Krebs?
É uma etapa da respiração celular que ocorre na mitocôndria. Tem seu início a partir da conversão dos piruvatos (obtidos na glicólise) em Acetil Co-A. A partir daí, uma sequência de reações químicas ocorre, combinando o Acetil Co-A com o oxaloacetato, formando o citrato. E com isso, o citrato sofre uma série de transformações para produzir intermediários, até que o oxaloacetato seja regenerado para reiniciar o ciclo. Essas reações geram NADH, FADH2 e ATP, que são utilizados na produção de energia.
- Qual a sua importância?
Desempenha um papel fundamental na produção de energia, pois é responsável por fornecer elétrons para a cadeia transportadora de elétrons, que produz adenosina trifosfato (ATP), a molécula de energia utilizada por todas as células do organismo.
- E quais as vitaminas e minerais envolvidos nesse ciclo?
Vitamina B1 (Tiamina): é essencial para a atividade da enzima piruvato desidrogenase, que converte o piruvato em acetil-CoA.
Vitamina B2 (Riboflavina): componente essencial das enzimas conhecidas como flavoproteínas. A flavoproteína mais importante no ciclo é a succinato desidrogenase. Ela utiliza a riboflavina como parte de seu grupo, permitindo que a enzima catalise a reação de conversão do succinato em fumarato;
Vitamina B3 (Niacina): é necessária para a conversão do isocitrato em alfa-cetoglutarato.
Vitamina B5 (Ácido pantotênico): é um componente fundamental da molécula de coenzima A (CoA), essencial para a transferência de grupos acil (como o acetil) durante o ciclo de Krebs.
Vitamina B7 (Biotina): essencial para o funcionamento de enzimas carboxilases, incluindo a piruvato carboxilase, que é uma enzima importante na via que fornece o substrato (oxaloacetato) necessário para iniciar o ciclo de Krebs.
Fósforo: Durante o ciclo, ocorrem várias reações de fosforilação que levam à formação de ATP. Essas moléculas de fosfato de alta energia desempenham um papel importante na transferência de grupos fosfato para a formação de ATP.
Magnésio: também desempenha um papel crucial como cofator para várias enzimas envolvidas no ciclo;
Ferro: está presente em enzimas chave do ciclo, como a citrato sintase e a succinato desidrogenase.
Em resumo, o ciclo de Krebs é uma via metabólica essencial para a produção de energia e para a síntese de precursores metabólicos. Ele requer a participação de várias vitaminas e minerais como cofatores enzimáticos e desempenha um papel fundamental na manutenção do metabolismo celular.
CADEIA RESPIRATÓRIA
- O que é a cadeia respiratória?
A cadeia respiratória corresponde a uma série de reações bioquímicas que ocorrem nas membranas mitocondriais, sendo composta por complexos proteicos, sendo eles: complexo I (ubiquinona oxidorredutase), II (succinato desidrogenase), III (citocromo c redutase), IV (citocromo c oxidase) e V (ATP sintase), além de transportadores de elétrons, como o citocromo c e ubiquinona.
Esses complexos são responsáveis por bombear íons H+ para o espaço intermembranar das mitocôndrias, criando um gradiente eletroquímico, que é utilizado pela ATP sintase para a síntese de energia (ATP).
- Qual é a sua importância e objetivos?
A cadeia respiratória atua produzindo energia nas células, sendo responsável por gerar a maior parte do ATP, que é utilizado em processos metabólicos essenciais, como a contração muscular, a síntese de proteínas e a manutenção do potencial de membrana celular.
Um dos principais objetivos da cadeia respiratória é garantir o fornecimento de ATP para as células e a formação de água como produto final, sendo a sua atividade regulada pelas necessidades energéticas das células.
- Vitaminas/minerais importantes na cadeira respiratória:
Existem várias vitaminas e minerais que atuam como cofatores enzimáticos e desempenham um papel importante na cadeia respiratória.
A tiamina (B1) é essencial para a descarboxilação oxidativa de complexos multienzimáticos de cadeia ramificada do ciclo do ácido cítrico. A riboflavina (B2) é necessária para as flavoenzimas da cadeia respiratória, enquanto o NADH é sintetizado a partir da niacina (B3) e é necessário para fornecer energia para a fosforilação oxidativa. O ácido pantotênico (B5) é necessário para a formação da coenzima A e também é essencial para a oxidação de ácidos graxos. A biotina (B7) é a coenzima das descarboxilases necessária para a gliconeogênese e oxidação de ácidos graxos. O ferro possui papel importante no transporte de elétrons através dos Complexos I, II e III para o citocromo c.
Alguns minerais também são necessários como cofatores na cadeia respiratória. O ferro possui papel importante no transporte de elétrons através dos Complexos I, II e III para o citocromo c. Uma metaloenzima contendo cobre, a citocromo c oxidase mitocondrial (COX), é a receptora final de elétrons na cadeia de transporte de elétrons mitocondrial e é necessária para a produção aeróbica de ATP.
A Cadeia Respiratória é um processo vital para a produção de energia nas células, especialmente nas mitocôndrias, sendo fundamental para a manutenção das funções celulares e do organismo como um todo. Ela cria um gradiente eletroquímico que leva à criação de ATP em um sistema completo denominado fosforilação oxidativa.
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