Resumo Respiração Celular PDF

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Respiração Celular A respiração celular e a fermentação são reações do metabolismo energético dos organismos, que tem como objetivo a obtenção de energia para as reações metabólicas a partir da quebra da glicose em ATP (adenosina tri-fosfato). O ATP guarda em suas ligações fosfato, energia que será utilizada no metabolismo. Este nucleotídeo é a moeda energética da célula.

Esquema da mitocôndria, indicando suas partes. Os processos da respiração celular ocorrem no citoplasma e nas mitocôndrias. As três etapas da respiração são: 

a glicólise;



o ciclo de Krebs;



a cadeia respiratória.

Os produtos finais da respiração celular são o gás carbônico e a água. Vale lembra que, como o oxigênio participa do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória, chamamos esse tipo de respiração de respiração aeróbica.

Esquema simplificado da glicólise

A glicólise ocorre no citosol da célula, fora da mitocôndria, e não utiliza o oxigênio. Nela, acontece a quebra inicial da glicose, gerando duas moléculas de piruvato, também chamado de ácido pirúvico.

Quatro dos hidrogênios foram retidos pelos aceptores intermediários de elétrons, os NAD (Dinucleótido de Nicotinamida e Adenina), que passam de uma forma oxidada para uma forma reduzida. A glicólise possui como produtos finais 2 ATP e 2 NADH, e como o oxigênio não está presente nesse processo, dizemos que é uma etapa aneróbica.

Esquema simplificado do ciclo de Krebs

Após a glicólise, os piruvatos entram na mitocôndria e passam por uma fase preparatória. Na matriz mitocondrial, ocorre o ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. Os piruvatos quebram e formam radicais Acetil, com dois carbonos, que participam do ciclo.

O ciclo de Krebs começa com a acetilcoenzima A (Acetil-CoA), produzida a partir do piruvato, que é produto da glicólise, ou da oxidação de ácidos graxos pela β-oxidação. A coenzima reage com o ácido oxalacético formando o citrato, sendo que a reação é catalisada pela enzima citrato sintase. Após isso, o citrato perde água pela desidratação catalisada pela enzima aconitase gerando o isocitrato. Após a formação do isocitrato, esse perde um hidrogênio com o auxílio do NAD, que é transformado em NADH. Além disso, ocorre, também, a descarboxilação (perda de carbono) com a saída de gás carbônico.Essas reações utilizam a enzima isocitrato desidrogenase e geram o α-Cetoglutarato. Esse α-Cetoglutarato sofre uma reação semelhante à anterior, perdendo um hidrogênio e um carbono com a geração de um composto de apenas quatro carbonos que se combina imediatamente com a coenzima A, denominado succinil-CoA. Esse succinil CoA passa por uma reação, catalisada pela Succinil Coa sintetase, que gera energia ao perder a coenzima A, formando o succinato. Isso ocorre com a geração de GTP, que é transformado em ATP posteriormente, a partir do GDP e fosfato inorgânico presente na matriz. Com o auxílio da enzima succinato desidrogenase, o succinato perde dois hidrogênios gerando o fumarato. Esse processo ocorre com o FAD recebendo esses dois hidrogênios se transformando em FADH2, diz-se que o FAD foi reduzido à FADH2. O fumarato, por sua vez, recebe água por um processo chamado de hidratação gerando o malato. Nesse sentido, essa reação utiliza a enzima fumarase como catalisadora. O malato, enfim, perde um hidrogênio com o auxílio da malato desidrogenase e do NAD, que se transforma em NADH. O resultado dessa reação é, justamente, o oxaloacetato que entrará novamente no ciclo. A função principal de ocorrer o ciclo do ácido cítrico foi mencionada anteriormente: geração de energia, direta ou indiretamente. Entretanto esse não é o único papel dessas reações de extrema importância. Primeiramente, vamos detalhar um pouco a parte de geração de energia. Com pode ser visto na descrição, cada vez que a Acetil-CoA entra no ciclo ocorre a produção de um ATP. Como cada molécula de glicose que passa pela glicolise gera duas de piruvato e esse é utilizado na formação de Acetil-CoA, é dito que o ciclo de Krebs gera 2 moléculas de ATP para cada uma de glicose. Caso tenha ficado complicado o entendimento, expliquemos inversamente: o ciclo do ácido cítrico inicia-se com a Acetil-CoA. Essa coenzima é derivada do piruvato que é resultado da glicólise, sendo que nesse processo uma glicose gera 2 piruvatos. Uma vez que essa produção de energia não é muito eficiente, aloca-se a função principal desse ciclo para produzir elétrons altamente energéticos e prótons. Esses produtos passarão por outro processo denominado Sistema Transportador de Elétrons que será a etapa mais eficiente e altamente energética. Ainda no sentido das funções, é importante destacar outro aspecto desse ciclo tão importante: a formação de metabólitos que são utilizados em outros processos. Veja bem, acima é possível observar claramente que, pelo ciclo do ácido cítrico, ocorre a quebra de compostos com determinado objetivo (catabolismo). Entretanto, esse processo mitocondrial possui importância na construção de moléculas (anabolismo). Isto é, alguns compostos intermediários

do ciclo de Krebs também podem ser utilizados na formação de outros compostos, como é o caso do oxaloacetato que participa na geração do aspartato, entre outros.

Cadeia Respiratória

Os transportadores intermediários seguem para as cristas mitocondriais, nas quais ocorrerá a cadeia respiratória, que também pode ser chamada de cadeia transportadora de elétrons ou de fosforilação oxidativa. Os elétrons levados pelo NADH e FADH2 passam por diversos transportadores, sendo os mais importantes os citocromos. A energia do elétron é utilizada para bombear prótons para o espaço intermembranas. Por causa do gradiente de elétrons (H+), o espaço intermembrana fica carregado e os elétrons tentam retornar para a matriz mitocondrial. Esse retorno dos

elétrons ocorre com a ajuda de uma enzima ATP sintase, que abre um canal. Conforme os H+ retornam para a matriz, a enzima promove reações que geram ATP.

ATP sintase transportando elétrons para a matriz mitocondrial

Com o aumento da concentração de H+ dentro da mitocôndria, para evitar a acidez da organela, os elétrons se ligam ao oxigênio, que é o último aceptor de elétrons, formando água. A cadeia respiratória tem como produto final 32 ATP e água.

Fermentação A fermentação é um processo de obtenção de energia que ocorre sem a presença de gás oxigênio, portanto, trata-se de uma via de produção de energia anaeróbia. Nesse processo, o aceptor final de elétrons é uma molécula orgânica. Essa via é muito utilizada por fungos, bactérias e células musculares esqueléticas de nosso corpo que estão em contração vigorosa. A fermentação ocorre no citosol e inicia-se com a glicólise, quando ocorre a quebra de glicose em duas moléculas de piruvato. Percebe-se, portanto, que inicialmente esse processo é semelhante à respiração celular. O piruvato recebe elétrons H+ provenientes do NADH e transforma-se em ácido láctico, que posteriormente é eliminado pela célula. Ele pode também se transformar em álcool e CO2, que também são posteriormente eliminados. A substância a ser produzida depende do organismo em que o processo ocorre. Quando o piruvato é transformado em ácido láctico, dizemos que ocorreu uma fermentação láctica; mas quando se transforma em álcool, a fermentação é chamada de alcoólica. Tanto na fermentação alcoólica quanto na lática o NADH doa seus elétrons e é convertido em NAD+.

O rendimento da fermentação é bastante pequeno quando comparado ao da respiração celular. Enquanto nesse processo é obtido apenas 2 ATP, na respiração, temos um saldo final de 32 ATP. Curiosidade: Quando estamos praticando exercícios físicos, frequentemente sentimos dor muscular, também chamada de fadiga muscular. Isso ocorre porque as células musculares não recebem a quantidade de oxigênio necessária para realizar a respiração celular e passam a quebrar glicose de forma anaeróbia, produzindo ácido láctico. O acúmulo desse ácido faz com que as pessoas sintam dor....