Utilização dos materiais que chegam às células

Utilização dos materiais que chegam às células
Metabolismo celular
• Conjunto de reacções químicas que ocorrem
numa célula. É através do metabolismo que é
feita a gestão de recursos materiais e
energéticos da célula.
Como é mobilizada a energia nas
reacções metabólicas?
• Resolva o Doc. 1 da página 124 do manual
Sugestão de resposta ao Doc. 1
• O metabolismo celular inclui reacções de:
▫ Catabolismo – moléculas complexas são convertidas em
moléculas mais simples, com libertação de energia
(exoenergéticas).
▫ Anabolismo – síntese de moléculas complexas a partir de
moléculas
simples,
com
gasto
de
energia
(endoenergéticas).
• As reacções de catabolismo e anabolismo relacionam-se
de tal forma que a energia libertada pelas primeiras é
utilizada nas segundas.
• No mundo biológico existem
processos de catabolismo que
ocorrem na presença de oxigénio,
aerobiose, ou na ausência de
oxigénio, anaerobiose.
• Estes processos foram estudados
por muitos investigadores desde o
século passado.
• A actividade experimental que se
segue é baseada numa experiência
realizada por Louis Pasteur.
Resultados obtidos:
Apesar da quantidade de
glicose consumida ter sido igual
em ambas as garrafas:
- O número de leveduras obtido foi
maior na garrafa B do que na A;
- Registou-se um aumento de
temperatura em ambas as garrafas.
Conclusão
• As leveduras são fungos unicelulares
capazes de mobilizar energia da glicose
em meio anaeróbio ou em meio aeróbio,
utilizando vias catabólicas diferentes.
Fermentação
• As leveduras são seres anaeróbios facultativos
porque conseguem mobilizar a energia de
compostos orgânicos em condições de anaerobiose e
de aerobiose.
• Mas existem outros seres em que a mobilização de
energia a partir da degradação de compostos
orgânicos se realiza exclusivamente por fermentação
em meios desprovidos de oxigénio. São seres
anaeróbios obrigatórios.
Fermentação alcoólica e fermentação láctica.
O que há de comum? Em que diferem?
• Resolva o Doc. 2 da página 128 do manual
Sugestão de resposta ao Doc. 2
• A fermentação alcoólica, tal como a fermentação
láctica, compreende duas fases sequenciais:
▫ Glicólise;
▫ Redução do ácido pirúvico.
Glicólise
• (glykýs = açúcar + lýsis = dissolução, libertação)
• Esta fase ocorre no hialoplasma da célula pois é nele
que se localizam as enzimas que catalisam as
diversas reacções.
Redução do ácido pirúvico
• O ácido pirúvico, ou moléculas orgânicas que se
formam a partir dele, são aceptoras dos electrões
do NADH, o que permite regenerar o NAD+.
• O NAD+ pode, assim, voltar a ser utilizado na
oxidação da glicose com formação de 2 ATP.
• Os produtos finais da fermentação dependem da
molécula orgânica que é produzida a partir do ácido
pirúvico.
Fermentação alcoólica
Fermentação láctica
• O rendimento energético quer da fermentação
alcoólica quer da fermentação láctica é de 2 ATP
resultantes da glicólise.
• Grande parte da energia da glicose permanece nas
moléculas de etanol ou do ácido láctico (compostos
altamente energéticos).
Aplicações práticas de processos de fermentação
• Fabrico do pão
• Fabrico de bebidas alcoólicas
• Fabrico de produtos lácteos fermentados
• Actualmente os conhecimentos sobre as reacções
químicas em que estão envolvidos microrganismos
conduziram ao desenvolvimento de tecnologias mais
sofisticadas aplicadas na indústria alimentar. A
biotecnologia moderna tem permitido melhorar os
métodos utilizados na indústria alimentar,
aumentando a produtividade, a variedade e a
qualidade dos alimentos fabricados.
• Um outro aspecto com o qual a Humanidade desde
cedo se debateu relaciona-se com a necessidade de
conservação dos alimentos, que se alteram
rapidamente após a sua colheita.
• As alterações de alimentos por acção microbiana
revestem-se de grande importância porque se trata
do tipo de deterioração mais comum no
armazenamento
de
produtos
alimentares,
conduzindo
a
perdas
económicas
muito
significativas.
• Por outro lado, se esses produtos deteriorados
chegarem ao consumidor, podem constituir graves
riscos para a saúde pública.
• A conservação dos alimentos constitui, portanto, um
aspecto da máxima importância na indústria
alimentar e também nas nossas casas.
• Os métodos de conservação de alimentos têm como
finalidade retardar ou impedir a sua deterioração,
mantendo, tanto quanto possível, as suas qualidades
nutricionais.
• Até ao século XIX os métodos de conservação eram limitados.
Processos clássicos
Exemplos de alimentos
conservados
Acção sobre os microrganismos
Salga
Carnes, peixes
Na presença de uma solução hipertónica as
células dos microrganismos ficam plasmolisadas e
morrem.
Solução de açúcar
Compotas, geleias
Devido à hipertonicidade da solução ocorre a
destruição de microrganismos.
Vinagre
Pimentos, pepinos
Acidificação dos alimentos, tendo uma acção
microbicida significativa.
Secagem ao sol
Carnes, peixes, frutos
A desidratação dos alimentos e dos
microrganismos a eles associados torna-os
inactivos por diminuição da quantidade de água.
Defumação (muitas Carnes, peixes
vezes depois da salga)
Impregnando a superfície dos alimentos com
compostos antimicrobianos existentes no fumo da
madeira, fica inibido o crescimento de
microrganismos.
• Actualmente, além de se utilizarem ainda processos
de conservação clássicos, mas com técnicas mais
elaboradas, muitos outros processos de conservação
se aplicam, por vezes, associando alguns deles.
Alguns tratamentos de conservação actuais
Efeitos
Exemplos de
alimentos
Conselhos de
armazenamento pelo
consumidor
Esterilização
Temperatura igual ou superior
a 100ºC em recipientes
fechados
Destruição dos
microrganismos
Conservas de
alimentos cozinhados,
por exemplo em lata
(peixes, tomates, etc)
Longa duração à
temperatura ambiente.
Pasteurização
Temperatura inferior a 100ºC
durante algum tempo
Destruição
microbiológica
parcial
Leite, charcutaria
Conservação no
frigorífico.
Ultrapasteurização (UHT)
Temperatura de 183ºC durante
2s
Destruição dos
microrganismos
Leite
Conservação à
temperatura ambiente
enquanto a embalagem
estiver fechada.
Crioconservação
ou
congelação
Temperatura inferior ou igual a
-30ºC
Paragem do
metabolismo
microbiano
Carne, peixe
Conservação pelo menos
a -18ºC, mantendo a
mesma temperatura até à
sua utilização.
Irradiação
Por radiações UV ou por radiações ionizantes
emitidas por isótopos radioactivos.
Destruição de
microrganismos
Batatas, cebolas
Pouco utilizado
Liofilização
Desidratação no vácuo de produtos congelados
Inactivação dos
microrganismos
Leite em pó, sopas em
pó, café instantâneo
Temperatura ambiente.
Aditivos alimentares
Adição de substâncias químicas, geralmente em
pequenas quantidades
Inibição da
actividade dos
microrganismos
Fiambre, presunto,
sumos
Temperatura ambiente
Calor
Frio
Respiração aeróbia
• A energia do ácido pirúvico é utilizada por um grande
número de seres vivos. Efectivamente, o ácido pirúvico
em presença de oxigénio livre, entra numa cadeia de
reacções enzimáticas que permitem a oxidação,
originando compostos mais simples, CO2 e H2O.
• É no interior das mitocôndrias, estruturas das células
eucarióticas, que ocorrem etapas fundamentais da
respiração aeróbia.
Qual a relação entre as mitocôndrias e a
respiração aeróbia?
• Resolva o Doc. 3 da página 134 do manual
Sugestão de resposta ao Doc. 3
(NADH)
• Para além dos processos de fermentação e de
respiração aeróbia existem seres vivos, como certas
bactérias, que vivem em meios privados de oxigénio
e que utilizam um mecanismo de mobilização de
energia designado por respiração anaeróbia.
• Neste processo o aceptor final de electrões é um ião
inorgânico, como o NO3- ou SO42+, e não o oxigénio.
Comparação entre o rendimento energético
da respiração aeróbia e da fermentação
• Uma vez conhecido o rendimento energético em
termos de moléculas de ATP por mole de moléculas
de glicose, é possível calcular a percentagem da
energia potencial da glicose aproveitada em cada um
dos processos catabólicos.
• Da energia restante uma parte fica retida nos
produtos finais e a maior parte é libertada sob a
forma de calor, o que em certos animais permite a
manutenção da temperatura do corpo.
• Há situações em que os processos de fermentação e
de respiração aeróbia coexistem.
• Nas células musculares, a renovação permanente de
ATP pode efectuar-se por diferentes vias catabólicas,
nomeadamente a respiração aeróbia e a
fermentação láctica.
• Em caso de exercício físico intenso, as células
musculares humanas, por não receberem oxigénio
em quantidade suficiente, podem, desta forma,
sintetizar uma quantidade suplementar de ATP.
• A acumulação de ácido láctico nos músculos é
responsável pelas dores musculares que surgem
durante estes períodos de intenso exercício. O ácido
láctico sintetizado nos músculos é rapidamente
metabolizado no fígado, sob pena de se tornar
altamente tóxico para o nosso organismo.