Biologia Respiração Celular Professor Enrico Blota www.acasadoconcurseiro.com.br
Biologia RESPIRAÇÃO CELULAR A bioenergética é o estudo dos processos do metabolismo celular de produção e quebra de energia nos seres vivos. Os principais processos são Fermentação, Respiração Celular Aeróbia, Fotossíntese e Quimiossíntese. A energia necessária para a realização dos processos celulares que consomem energia é retirada principalmente a partir da molécula de ATP. Porém, para produzir essa molécula a célula utiliza moléculas orgânicas como fonte (energia química), principalmente carboidratos e lipídios e isso ocorre a partir do catabolismo dessas moléculas. A respiração e a fermentação são os principais processos de catabolismo para a síntese de ATP. Podemos resumir os processos de utilização de energia química a partir do esquema abaixo: A glicólise é uma das principais vias catabólicas da bioenergética, conforme abaixo: www.acasadoconcurseiro.com.br 3
Fermentação Organismos que só vivem na presença de oxigênio são chamados aeróbios obrigatórios e organismos que vivem na ausência de oxigênio são chamados de anaeróbios. Porém, alguns eucariotos, como as leveduras, alguns moluscos, alguns anelídeos e certas bactérias são chamados anaeróbios facultativos, pois podem viver tanto na presença como na ausência de oxigênio. O principal processo anaeróbio de produção de ATP a partir de substâncias orgânicas é a fermentação. Além disso, nossas próprias células executam fermentação se faltar oxigênio para a respiração celular. Podemos definir fermentação como um processo de degradação incompleta de moléculas orgânicas com liberação de energia para formação de ATP, em que o aceptor de elétrons e de H + é uma molécula orgânica. A parte final da fermentação, em que o ácido pirúvico é transformado em ácido lático fermentação lática, ou em etanol e gás carbônico fermentação alcoólica, é uma reação de oxirredução, sendo o ácido pirúvico a molécua que atua como aceptor final de elétrons e dos H + liberados na glicólise e captados pelo NAD +. Um outro processo é conhecido como fermentação acética e é empregado na produção de vinagre. Ele é realizado por bactérias dos gêneros Acetobacter e Acetomonas, que crescem espontaneamente em bebidas alcoólicas, como vinho, expostas ao ar, oxidando o álcool, que se transforma em ácido acético. Anotações: Respiração celular É o processo de formação de energia para o metabolismo. Consiste na liberação da energia química continua em compostos orgânicos. Os transportadores desta energia são moléculas de ATP (trifosfato de adenosina) que serão utilizadas mediante a necessidade da célula. A fonte energética da respiração é a glicose que será degradada lentamente para um melhor aproveitamento energético da molécula. A degradação da glicose compreende quatro etapas: 1. GLICÓLISE Consiste na conversão de açúcares em piruvato e que se processa no citoplasma. 2. OXIDAÇÃO DO PIRUVATO O piruvato formado na glicólise é transformado em acetil com liberação de CO 2. 3. CICLO DE KREBS Conhecida também por ciclo do ácido cítrico, é uma sequência de reações interligadas que ocorrem na matriz mitocondrial com o objetivo de oxidar completamente moléculas de Acetil CoA e liberar CO 2. 4 www.acasadoconcurseiro.com.br
Biologia Respiração Celular Prof. Enrico Blota 4. CADEIA RESPIRATÓRIA (FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA) Envolve a fosforilação do ADP para formar ATP associado à transferência de elétrons para o oxigênio com a libertação de água. Ocorre nas cristas mitocondriais. EQUAÇÃO GERAL DA RESPIRAÇÃO Glicólise Sequência de 10 reações químicas catalisadas por enzimas livres no citosol. Nela, uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de ácido pirúvico (C 3 H 4 O 3 ), com saldo líquido de duas moléculas de ATP. Anotações: Oxidação do piruvato e Ciclo de Krebs O ácido pirúvico produzido na glicólise é transportado através das membranas das mitocôndrias, na matriz mitocondrial, se transforma em acetil e reage imediatamente com uma substância denominada coenzima A (CoA). Nessa reação, são produzidas uma molécula de acetilcoenzima A (acetil-coa) e uma molécula de gás carbônico (CO 2 ). Dela também participa uma molécula de NAD +, que se transforma em NADH ao capturar 2 elétrons de alta energia. www.acasadoconcurseiro.com.br 5
Cadeia respiratória (fosforilação oxidativa) A síntese de maior parte do ATP gerado na respiração celular está acoplada à reoxidação das moléculas de NADH e FADH 2, que se transformam em NAD + e FAD respectivamente. Nessa reoxidação, são liberados elétrons com alto nível de energia que, após perderem seu excesso de energia, reduzem o gás oxigênio a moléculas de água. A energia liberada gradativamente pelos elétrons durante sua transferência até o gás oxigênio é usada na produção de ATP. O termo fosforilação oxidativa refere-se justamente à produção de ATP, pois a adição de fosfato ao ADP para formar ATP é uma reação de fosforilação. Ela é chamada oxidativa porque ocorre diversas oxidações sequenciais, nas quais o último grande oxidante é o gás oxigênio (O 2 ). 6 www.acasadoconcurseiro.com.br