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Glicose como fonte de energia celular

Sabemos que todos os organismos precisam de energia para viver. Será isso válido também para as células? Se for, de onde vem a energia que a célula utiliza?

Introdução

Até este momento, você já teve ter lido aqui na Khan vários artigos que falam sobre os alimentos e a alimentação dos seres vivos, certo?
Espero que sim!
Isso porque você precisa de energia para fazer tudo o que faz; por exemplo, ler este artigo, estudar, pensar, comer, rir, chorar, dormir, respirar... Tudo, sem exceção!
Então, esse assunto, que é de extrema importância, está presente em praticamente todos os anos da Educação Básica, com diferentes focos.
Agora vamos pensar um pouco nas células. Entre outras atividades, elas sintetizam diversas substâncias, eliminam resíduos tóxicos produzidos durante seu metabolismo, respiram, se reproduzem... Enfim, realizam diversas atividades. Você acha que elas precisam de energia para fazer tudo isso?
Precisam, sim!
E de onde vem a energia que, por exemplo, as células do seu corpo precisam?
Vem de quase tudo aquilo que você come, principalmente dos alimentos que geram glicose durante a digestão. Afinal, a glicose é a principal fonte de energia usada pelos seres vivos, por ser altamente energética e liberar apenas água e gás carbônico em sua quebra.
E você sabe quais são os alimentos que geram glicose durante sua quebra na digestão?
Uma dica: durante o processo de digestão dos alimentos, o amido é transformado em glicose. Assim, todos os alimentos que possuem amido são fontes de glicose; por exemplo, saladas, legumes, frutas, pães e massas.
Então, ninguém está mentindo ou tentando enganar você quando diz que é preciso comer frutas, verduras e legumes para se ter energia – aliás, melhor seria dizer, para que as células de seu corpo tenham energia.
Figura 1: Adolescente comendo pizza (carboidrato).
Lógico que o pão, a pizza, o macarrão e outras delícias também dão energia, mas em quantidades muito maiores que o necessário.
Isso faz com que nossas células e nosso corpo acumulem a energia excedente, nos levando a engordar, já que a glicose em excesso é armazenada no fígado e nos músculos.
Nosso corpo precisa de uma alimentação equilibrada e saudável. Nossas células agradecem!
Agora, vamos ver com mais detalhes o processo pelo qual as células obtêm a energia necessária para manter todas as suas funções em pleno funcionamento.

A glicose

A glicose é uma molécula formada por seis átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e seis átomos de oxigênio, ou seja: C6H12O6.
Na Figura 2, mostramos as estruturas da glicose:
Figura 2: Estrutura linear e cíclica da glicose.
Toda e qualquer atividade que ocorre na célula gasta energia, ou seja, precisa de energia para ser realizada.
Essa energia vem do processo de respiração celular, que é iniciado com a quebra da glicose (ou glicólise) no citoplasma da célula.
A equação que resume o processo de respiração celular é:
Onde:
  • C6H12O6 é glicose;
  • O2 é oxigênio;
  • CO2 é gás carbônico;
  • H2O é água;
  • ATP é a molécula trifosfato de adenosina, que tem como função armazenar energia para as atividades vitais básicas das células.
Porém, é importante ressaltar que esse processo ocorre em várias etapas.
As várias etapas permitem que a célula use o máximo possível da energia da glicose, pois assim a energia é liberada aos poucos. Se a respiração celular ocorresse em uma única etapa grande, parte da energia obtida com a quebra da glicose seria perdida na forma de calor.
A energia gerada nas várias etapas é armazenada e guardada na célula na forma de ATP. Quando a célula precisa de energia, ela quebra a molécula de ATP, transformando-o em ADP (adenosina difosfato) e liberando energia.
Na Figura 3, mostramos as etapas da respiração celular, ressaltando o balanço energético.
A célula está consumindo energia na respiração quando ocorre a transformação de ATP em ADP. Já a produção e o armazenamento de energia ocorrem quando o ADP é transformado em ATP.
Figura 3: Etapas da respiração celular com o balanço energético.
O processo de respiração celular é normalmente dividido em três etapas, a saber: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória.

Glicólise

Essa etapa ocorre no citoplasma da célula, após a entrega da glicose pelo sistema circulatório.
Nessa etapa, ocorre a quebra da glicose com a produção de duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico, conforme mostrado na Figura 4.
A Figura 4 mostra as etapas da glicólise, ressaltando as mudanças estruturais que ocorrem no processo (em rosa, está marcada a parte da molécula que é alterada em cada passo)
Figura 4: Etapas da glicólise mostrando as mudanças moleculares.
Nessa etapa, ocorre a ação de enzimas que retiram hidrogênios da glicose, transferindo-os para uma molécula carregadora de elétrons denominada NAD (dinucleótido de nicotinamida e adenina), conforme esta equação:
Na glicólise, a célula consome 2 ATPs e produz 4 ATPs, ou seja, no balanço final, existe a produção e o armazenamento de energia na forma de 2 ATPs.
Observe que nessa etapa da respiração celular não há consumo de oxigênio.

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs é iniciado quando as duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico entram na mitocôndria.
oxigênio.
Figura 5: Mitocôndria.
Cada uma delas inicia um ciclo em que ocorre a retirada dos hidrogênios (desidrogenação) e do gás carbônico (descarboxilação).
Cada piruvato perde três moléculas de gás carbônico. Como são dois piruvatos, temos o total de 6CO2.
Os CO2 são imediatamente eliminados da célula para a corrente sanguínea, e daí para os pulmões e para fora do corpo durante a respiração.
Nessa etapa também não há presença ou necessidade de oxigênio.

Cadeia respiratória

Essa fase ocorre nas cristas mitocondriais (olhe novamente a Figura 5).
Essa etapa depende de oxigênio.
Nela, os hidrogênios retirados da glicose são transportados pela cadeia até o oxigênio para formar água.
Durante a passagem dos H pela cadeia, há liberação gradativa de energia e formação de ATP.
Assim, o processo de respiração celular é concluído, com a formação do total de 38 moléculas de ATP para cada molécula de glicose.
Para finalizar, cabe dizer que a respiração é um processo de liberação de energia realizado continuamente por todos os seres vivos, vegetais e animais, dia e noite, enquanto estiverem vivos.
É possível perceber a importância dos sistemas digestório, circulatório e respiratório tanto na alimentação das células do corpo quanto na manutenção da vida.
Mas vamos falar disso em outro artigo.

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