Vivemos em uma era em que Super Heróis então mais em alta do que nunca, lançando cada vez mais filmes e séries. Uma dessas séries é The Flash, que mostra o início da carreira do homem mais rápido do mundo (ainda que pelo menos uns dois personagens sejam mais rápidos que ele), e meu trabalho aqui é mostrar como a série pode te ajudar a entender tudo sobre metabolismo energético.
Neste texto, abordaremos detalhadamente cada uma das etapas do processo de respiração celular e mostraremos como o Flash pode te ensinar Respiração Celular na velocidade da luz? Confira esta lista e se prepare para gabaritar sua prova de biologia!
Etapas da respiração Celular
A respiração celular é um processo fundamental para a obtenção de energia pelas células. Ela ocorre no interior das células e é dividida em três etapas principais: a glicólise, o ciclo do ácido cítrico (ou ciclo de Krebs) e a fosforilação oxidativa. A glicólise é uma etapa anaeróbia que ocorre no citosol da célula e é responsável por quebrar a glicose em duas moléculas de um composto chamado piruvato. O ciclo do ácido cítrico ocorre nas mitocôndrias e é responsável por produzir moléculas de NADH e FADH2, que serão utilizadas na última etapa da respiração celular. A fosforilação oxidativa é a última etapa da respiração celular e ocorre nas cristas mitocondriais, sendo responsável pela produção da maior parte do ATP.
Combustível
Então, gente, a respiração celular tem a seguinte equação: C6H12O6 + 6O2 » 6CO2 + 6H2O + energia. Ou seja, ela é o consumo de glicose, na presença do oxigênio, formando gás carbônico, água e energia (que será o ATP).
Como podem ver, a respiração celular aeróbica precisa de combustível para gerar energia, que obtemos através da alimentação. Ao comer, por exemplo, uma pizza, o amido ali presente será digerido, liberando assim a glicose, que será utilizada pela respiração celular na geração de energia.
Quem corre sabe que é uma atividade que exige um gasto de energia constante, e atletas de elite podem comer quantidades monstruosas para aguentar o tranco. Usando como exemplo o nadador Michael Phelps, ele alega que chegava a comer 12.000 calorias por dia. SEIS VEZES a quantidade que um adulto normal consome. Tendo isso em mente, imaginem o que o maior velocista do mundo não precisaria comer para aguentar correr a velocidades como Mach 2 (o dobro da velocidade do som)? Não é a toa que Barry é capaz de comer mais de duas pizzas sozinho e permanecer magro, o rapaz precisa.
Glicólise
Após ingerir uma quantidade monstruosa de alimento…
… o Flash vai precisar transformar esse alimento em energia. Esse processo se iniciará na glicólise.
A glicólise ocorre já no interior da célula, no citosol. É a única etapa que ocorre fora da mitocôndria, a organela conhecida como a “powerhouse”, ou “usina” da célula. Ela consiste em transformar essa glicose em duas moléculas de ácido pirúvico. Ocorre a liberação de hidrogênio nesse processo, hidrogênio esse que é captado pelo NAD e transformado em NADH2. A glicólise produz 4 ATPs, mas apresenta gasto de energia de 2 ATPs, ou seja, seu saldo líquido de energia é de 2 ATPs.
Ciclo de Krebs
Conheçam a mitocôndria, onde ocorrerão as próximas duas etapas.
O Ciclo de Krebs ocorrerá na matriz mitocondrial. O ácido pirúvico da etapa anterior reage com um composto chamado Coenzima A, originando assim o acetil-coenzima A, bem como gás carbônico e hidrogênios.
Esse acetil-coenzima A (lembrando que tem dois para cada molécula de glicose!) irá reagir com ácido oxalacético, originando assim ácido cítrico + Coenzima A (que chamarei de CoA a partir de agora). Esse ácido cítrico entrará no Ciclo de Krebs, que é uma cadeia de reações com alta liberação de hidrogênios e CO2. Esses H2 liberados reagirão com NAD e FAD e prosseguirão para a próxima etapa. No Ciclo propriamente dito há produção de ATP, ainda que baixa, para cada acetil que entra.
Cadeia Respiratória e Função do Oxigênio
Esquema da Cadeia Respiratória
Os NADs e FADs então passarão por diversos mecanismos complexos de geração de energia nas cristas mitocondriais. Há diversos Complexos com aceptores na crista mitocondrial, e a cada passagem de hidrogênio por estes aceptores, há liberação de energia. Basicamente, é nessa hora que a produção de ATP “dispara”, tendo em vista que para cada 1 NADH2 há a formação de 2,5 ATPs, e para cada FADH2 há a formação de 1,5 ATP.
O H+, se deixado livre, vai causar a acidificação do meio, diminuindo o pH dali. Isso não é vantajoso, já que há um equilíbrio de pH correto para o funcionamento de diversas enzimas, então, esses H+ precisam ser absorvidos e eliminados. Quem vai realizar isso? O oxigênio, se combinando com os H+ para formar água. Quer ver a água da sua respiração? Inspire fundo e expire em um espelho, ou nos seus óculos, verá um borrão molhado. É água.
Aqui voltamos ao Flash! Na segunda temporada, Caitlin e o Dr. Wells, ou Harry, trabalham para aprimorar a fórmula de um composto anteriormente usado por Wells, que aumentaria a velocidade de velocistas, permitindo a eles atingir novos limites.
Uma das alterações sugeridas por Caitlin é incluir um composto que, ao ser consumido, causasse uma grande liberação de oxigênio. Faz total sentido, tendo em vista que um aumento na concentração de oxigênio permitiria uma melhora significativa no rendimento da atividade física (neste caso, correr). É o princípio por trás do doping sanguíneo, que consiste em um atleta retirar seu sangue meses antes de uma competição e estocá-lo em um local refrigerado. Quando estiver mais perto da competição, já com essas hemácias perdidas recuperadas, o atleta injeta de volta esse sangue em seu corpo, tendo uma quantidade muito maior de hemácias disponíveis para transportar oxigênio até os músculos. Obviamente essa prática tem riscos, aumentando a pressão arterial do atleta e aumentando horrores a propensão a ataques cardíacos, mas isso já é outro papo!
BÔNUS – Fermentação!
Uma desvantagem em ser o mais rápido homem vivo é: seu metabolismo é tão rápido que álcool não faz efeito nenhum no Barry. Para tentar contornar isso, a Dra. Caitlin preparou uma super bebida fermentada que provavelmente abasteceria um fusca por três semanas, e a bebida de fato fez efeito no Barry… por dez segundos.
Além do mais, os músculos são capazes de realizar outro tipo de fermentação, a fermentação lática, quando necessitam de mais ATP para realizar uma tarefa. Se não há oxigenação o bastante para realizar o esforço exigido, os músculos fermentarão glicose para produzir energia. Por um lado, a fermentação libera muito menos energia do que o processo da respiração aeróbica, mas, por outro, a fermentação é muito mais rápida. Em corridas mais curtas, porém que exijam mais velocidade, é seguro dizer que Barry vai precisar desse recurso.
A fermentação também tem início com a glicólise, que é uma etapa anaeróbica tanto na respiração quanto na fermentação. Ela, como vocês devem lembrar, transforma a glicose em duas moléculas de piruvato. A diferença é que a fermentação irá usar esses piruvatos (ou ácido pirúvico, como preferir) e transformá-los em compostos diferentes, formando 2 ATP. A fermentação alcoólica tem como produto o etanol (com liberação de CO2 no processo), e a fermentação lática tem como produto o lactato (ou ácido lático).
Quando os músculos produzem ácido lático durante a fermentação, o acúmulo desse ácido causa dores musculares (velhas conhecidas de quem pratica atividades de esforço rápido, como a musculação), que acabam quando o ácido é “queimado”.
Assista também o vídeo do nosso canal sobre Respiração Celular e Fermentação
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