Respiração Aeróbia: Glicólise, Ciclo de Krebs e ATP

Enviado por Comunidade Wikiteka e classificado em Biologia

Escrito em em português com um tamanho de 5,44 KB

A respiração aeróbia é um tipo de metabolismo energético que permite aos seres vivos extrair energia de moléculas orgânicas, como a glicose. É um processo complexo no qual o carbono é oxidado e o oxigênio do ar é o oxidante utilizado. Em variantes muito raras, o oxidante é diferente do oxigênio (respiração anaeróbia). A respiração aeróbia é essencial para a maioria dos seres vivos, chamados aeróbios, que necessitam de oxigênio. É característico de organismos eucarióticos em geral e de alguns tipos de bactérias.

O oxigênio, como qualquer gás, passa livremente através das membranas biológicas. Primeiro, atravessa a membrana plasmática e, em seguida, as membranas mitocondriais, chegando à matriz da mitocôndria, onde se liga aos elétrons e prótons (que, juntos, representam átomos de hidrogênio) para formar água. Na oxidação final, que é complexa e ocorre nas etapas posteriores, obtemos a energia necessária para a fosforilação do ATP. Na presença de oxigênio, o ácido pirúvico, obtido durante a primeira fase (glicólise), é oxidado para fornecer energia, dióxido de carbono e água. Esta série de reações é conhecida como respiração aeróbia.

Equação Geral da Respiração Aeróbia

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + Energia (ATP)

Glicólise

Durante a glicólise, uma molécula de glicose é oxidada e clivada em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato). Nesta via metabólica, são produzidas duas moléculas de ATP líquido (saldo líquido) e são reduzidas duas moléculas de NAD +. O número de carbonos permanece constante (6 na molécula original de glicose, 3 em cada uma das moléculas de ácido pirúvico). Todo o processo ocorre no citosol da célula.

A glicerina (glicerol) formada na lipólise dos triglicerídeos é incorporada à glicólise ao nível do gliceraldeído 3-fosfato.

A desaminação oxidativa de alguns aminoácidos também produz piruvato, que tem o mesmo destino metabólico que o obtido por glicólise.

Descarboxilação Oxidativa do Ácido Pirúvico

O ácido pirúvico entra na matriz mitocondrial, onde é processado pelo complexo enzimático piruvato desidrogenase, que realiza a descarboxilação oxidativa do piruvato. É chamado de descarboxilação porque um dos carbonos do ácido pirúvico (o de número três) é expulso como CO 2; e oxidativo porque são removidos dois átomos de hidrogênio (oxidação por desidrogenação), que são capturados pelo NAD +, que é reduzido a NADH. Assim, o piruvato é transformado em um radical acetil (-CO-CH 3, ácido acético sem o grupo hidroxila) que é capturado pela Coenzima A (passando a ser Acetil-CoA), que é responsável pelo transporte para o Ciclo de Krebs.

Este processo é repetido duas vezes, uma para cada molécula de piruvato resultante da divisão da glicose.

Ciclo de Krebs

O Ciclo de Krebs é uma via metabólica cíclica que ocorre na matriz mitocondrial, na qual é realizada a oxidação do grupo acetil transportado pela Coenzima A (Acetil-CoA) proveniente do piruvato. O ciclo produz duas moléculas de CO 2, liberando energia em forma utilizável, ou seja, poder redutor (NADH, FADH 2) e GTP.

Para cada molécula de glicose, são realizadas duas voltas completas do Ciclo de Krebs, uma vez que foram formadas duas moléculas de Acetil-Coenzima A na etapa anterior. Assim, são gerados 2 GTPs e liberadas quatro moléculas de CO 2. Estas quatro moléculas, adicionadas às duas da descarboxilação oxidativa do piruvato, totalizam seis, que é o número de moléculas de CO 2 produzido na respiração aeróbia (ver equação geral).

Cadeia Respiratória e Fosforilação Oxidativa

Estes são os estágios finais da respiração aeróbia e têm duas finalidades básicas:

  1. Re-oxidar as coenzimas reduzidas formadas em estágios iniciais (NADH e FADH 2), de forma que fiquem novamente livres para aceitar novos elétrons e prótons de substratos oxidáveis.
  2. Produzir energia utilizável na forma de ATP.

Esses dois fenômenos estão intimamente relacionados e mutuamente acoplados. Eles ocorrem em uma série de complexos enzimáticos localizados (em eucariotos) na membrana interna mitocondrial. Quatro complexos realizam a oxidação das coenzimas mencionadas, o transporte de elétrons e usam a energia para bombear prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. Esses prótons só podem retornar à matriz através da ATP sintase, uma enzima que utiliza o gradiente eletroquímico criado para fosforilar ADP em ATP, um processo chamado de fosforilação oxidativa.

Os elétrons e prótons envolvidos nestes processos são permanentemente transferidos para o O 2, que é reduzido a água. Note-se que o oxigênio atmosférico obtido pela ventilação pulmonar destina-se unicamente a funcionar como aceptor final de elétrons e prótons na respiração aeróbia.