h2 Respiração Celular: Processos e Etapas Essenciais

Respiração Celular

• Ocorre no interior das mitocôndrias
• Substâncias nutrientes reagem com gás oxigênio, liberando energia que é armazenada em moléculas de ATP; esta substância será usada nos processos celulares que demandam energia
• Quando 1 molécula de glicose reage com 6 moléculas de gás oxigênio, formando 6 moléculas de gás carbônico e 6 moléculas de água, é liberada energia suficiente para a fabricação de cerca de 38 moléculas de ATP, a partir de 38 moléculas de ADP e 38 fosfatos.

Glicólise

• Ocorre no citoplasma
• Quebra da glicose
• Cada molécula de glicose é quebrada em 2 moléculas de ácido pirúvico
• A glicólise ocorre no líquido citoplasmático (citosol) e compreende um total de 10 reações químicas, cada uma das quais é catalisada por uma enzima específica
• Para dar início a esse processo, a célula gasta a energia equivalente a 2 moléculas de ATP, que é investida para ativar a glicose. Esse investimento, no entanto, logo será pago com juros, pois a energia liberada na glicólise é suficiente para a fabricação de 4 moléculas de ATP, além de serem liberados elétrons energizados e íons H+
• Os elétrons energizados e os íons H+ são capturados por moléculas denominadas NAD e levados às mitocôndrias, onde participam dos processos de fabricação de mais moléculas de ATP
• São liberados 2 elétrons energizados capturados pelo NAD - NADH2, que ao passarem pela cadeia respiratória fornecerão energia para a síntese de mais 2 ATP

Ciclo de Krebs

• Ocorre na matriz mitocondrial
• O ácido pirúvico originado na glicólise contém energia, a qual será liberada durante as reações do ciclo de Krebs, que ocorre no interior das mitocôndrias
• Em uma reação enzimaticamente controlada, cada ácido pirúvico origina 1 molécula de gás carbônico e 1 de acetilcoenzima A, a qual dará início ao ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico
• O ciclo se compõe de 8 reações em sequência, durante as quais a acetil-CoA será completamente degradada em 2 moléculas de gás carbônico, elétrons energizados e íons H+, além da coenzima A, que se unirá a outra acetil
• Os elétrons energizados e os íons H+ serão utilizados para produzir ATP na cadeia respiratória
• Os elétrons são capturados por aceptores de hidrogênio - NAD e FAD, e conduzidos à cadeia respiratória

Cadeia Respiratória

• Ocorre na crista mitocondrial
• Os elétrons altamente energizados provenientes da glicólise e do ciclo de Krebs passam por substâncias transportadoras que, enfileiradas na membrana interna da mitocôndria, formam a cadeia respiratória ou cadeia transportadora de elétrons
• Os elétrons passam de uma substância transportadora a outra, em uma sequência definida, liberando gradativamente seu excesso de energia. Essa energia é usada para forçar a passagem dos íons H+ para o espaço existente entre as 2 membranas mitocondriais

Fosforilação Oxidativa

• Os íons H+ acumulados à força no espaço entre as 2 membranas mitocondriais tendem a se difundir para a matriz mitocondrial, mas só podem fazê-lo passando através de um conjunto de proteínas presentes na membrana interna da mitocôndria que formam a sintetase de ATP
• A sintetase do ATP é comparável à turbina de uma usina hidrelétrica: ao ser movimentada pela passagem dos íons H+, ela libera energia suficiente para fosforilar moléculas de ADP, ou seja, para anexar um fosfato ao ADP, transformando-o em ATP
• A sintetase do ATP localiza-se na membrana interna das mitocôndrias e na membrana dos tilacóides dos cloroplastos
• De volta ao interior da mitocôndria, os íons H+ combinam-se com os elétrons transportados pela cadeia respiratória, agora com baixa energia, e com átomos provenientes do gás oxigênio, formando água

Fermentação

• É um processo de obtenção de energia em que substâncias orgânicas do alimento são degradadas apenas parcialmente, originando moléculas orgânicas menores
• É utilizada por muitos fungos e bactérias que vivem em ambientes pobres em gás oxigênio
• As próprias células executam fermentação se faltar gás oxigênio para a respiração celular
• É semelhante a glicólise
• 1 molécula de glicose é degradada em 2 moléculas de ácido pirúvico, liberando energia suficiente para um rendimento líquido de 2 ATP. Na sequência do processo, o ácido pirúvico transforma-se em ácido lático ou em etanol e gás carbônico, dependendo do tipo de organismo que realiza o processo
• Fermentação lática: o ácido pirúvico transforma-se em ácido lático. Ocorre nas bactérias que fermentam o leite; o sabor azedo das coalhadas e dos iogurtes deve-se exatamente ao acúmulo desse ácido. O ácido lático causa abaixamento do pH do leite, o que provoca coagulação das proteínas e formação de um coalho solidificado, usado na fabricação de queijos
• Fermentação alcoólica: o ácido pirúvico transforma-se em etanol e gás carbônico. Ocorre no fungo da cerveja, uma levedura (fermento-de-padaria ou levedo de cerveja). É utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas e na fabricação do pão, em que o gás carbônico origina pequenas bolhas que inflam a massa e a torna macia.