Respiração é usada para designar o mecanismo intracelular de síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória.
A respiração pode ser:
Aeróbia: o aceptor final de hidrogénio na cadeia respiratória é o oxigénio;
Anaeróbia: o aceptor final de hidrogénio na cadeia respiratória não é o oxigénio, mas outra substância como nitrato e outros.
Respiração aeróbia
Na respiração aeróbia os produtos formados são muito simples – dióxido de carbono e água, e este processo só é possível na presença de oxigénio.
A respiração aeróbia é realizada por muitos procariotas, protistas, fungos, todas plantas e animas.
Apesar de a célula ser capaz de degradar variadas moléculas orgânicas, é a glicose o principal composto orgânico utilizado como fonte de energia química. Estudaremos a reacções que ocorrem na respiração considerando a glicose como matéria orgânica a ser degradada.
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| Fases da respiração. |
A respiração é um processo realizado em 3 etapas integradas:
Glicólise – as suas reacções ocorrem no hialoplasmas das células, e não dependem da presença do oxigénio.
Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico – as suas reacções ocorrem na matriz mitocondrial, apenas em presença do oxigénio.
Cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa – as suas reacções ocorrem nas cristas mitocondriais, apenas em presença do oxigénio.
Glicólise
Na respiração e na fermentação ocorre uma primeira fase comum a glicólise (glico= doce; lise= quebra), que se realiza no hialoplasma. Neste processo cada molécula de glicose e desdobrada e transformada em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato), com liberação de hidrogénio e energia. O hidrogénio une-se a molécula transportadora de energia NAD, formando NADH. A energia liberada é usada na síntese de ATP.
Durante a glicólise, a partir de uma molécula de glicolise formam-se duas moléculas de NADH, duas moléculas de ácido pirúvico e quatro moléculas de ATP. Resultando no final do processo um saldo energético de 2 ATP, visto que a célula utiliza inicialmente duas moléculas de ATP para promover a glicólise (fosforilação da glicose). O ácido pirúvico formado entra na mitocôndria, onde se iniciam as sequências de acções que dependem do oxigénio.
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| Fases da glicólise |
Ciclo de Krebs
Em condições aeróbias, ao penetrar na matriz mitocondrial o ácido pirúvico proveniente da glicólise é transformado acetil, havendo liberação de CO2 e de hidrogénio. O acetil combina-se com uma molécula de coenzima A (CoA), formando acetil coenzima A (acetil-CoA), que entra no ciclo de krebs.
Ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico, foi elucidado pelo bioquímico alemão Hans Adolf Krebs, que, em função disso, recebeu o prémio Nobel de Fisiologia em 1953.
O ciclo de Krebs consiste numa série de reacções metabólicas que ocorrem ao nível da matriz mitocondrial nas quais intervém a acetil-CoA. Neste ciclo são liberados moléculas de CO2, ATP, de NADH e FADH2.
Toda molécula de CO2 de liberado no processo respiratório provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs.
O ciclo de krebs ocorre apenas em condições aeróbias, embora nesta fase o oxigénio não seja directamente utilizado. E seu saldo energético é de apenas uma molécula de ATP em cada ciclo.
Cadeia respiratória ou Fosforilação oxidativa
Ao longo da cadeia respiratória os hidrogénios transportados pelas moléculas de NADH e FADH2 são transferidos para oxigénio, por meio de enzimas presentes nas cristas mitocondriais (membrana interna da mitocôndria), havendo assim formação de água.
Na transferência de hidrogénio ao longo da cadeia respiratória, ocorrem fluxos de electrões mobilizando muita energia, que vão sendo captados por transportadores intermediários, como o citocromo. Durante essas transferências os electrões perdem gradativamente energia, que em parte será usada para síntese de ATP e em parte liberada sob a forma de calor. Se essa energia fosse transferida de uma só vez seria suficiente para destruir a célula.
Por cada molécula de NADH, cujos electrões são transferidos para uma cadeia respiratória ao nível do primeiro transportador, formam-se três moléculas de ATP.
Por cada molécula de FADH2, cujos electrões entram na cadeia respiratória a um nível energético mais baixo, formam-se duas moléculas de ATP.
Assim, a função mais importante da cadeia respiratória é a síntese de ATP. Para cada molécula de glicose oxidada formam-se 34 moléculas de ATP nesse processo.
O oxigénio e o aceptor final de hidrogénio e participa apenas na última etapa da respiração (cadeia respiratória).
Respiração é usada para designar o mecanismo intracelular de síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória.
A respiração pode ser:
Aeróbia: o aceptor final de hidrogénio na cadeia respiratória é o oxigénio;
Anaeróbia: o aceptor final de hidrogénio na cadeia respiratória não é o oxigénio, mas outra substância como nitrato e outros.
Respiração aeróbia
Na respiração aeróbia os produtos formados são muito simples – dióxido de carbono e água, e este processo só é possível na presença de oxigénio.
A respiração aeróbia é realizada por muitos procariotas, protistas, fungos, todas plantas e animas.
Apesar de a célula ser capaz de degradar variadas moléculas orgânicas, é a glicose o principal composto orgânico utilizado como fonte de energia química. Estudaremos a reacções que ocorrem na respiração considerando a glicose como matéria orgânica a ser degradada.
A respiração é um processo realizado em 3 etapas integradas:
Glicólise – as suas reacções ocorrem no hialoplasmas das células, e não dependem da presença do oxigénio.
Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico – as suas reacções ocorrem na matriz mitocondrial, apenas em presença do oxigénio.
Cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa – as suas reacções ocorrem nas cristas mitocondriais, apenas em presença do oxigénio.
Glicólise
Na respiração e na fermentação ocorre uma primeira fase comum a glicólise (glico= doce; lise= quebra), que se realiza no hialoplasma. Neste processo cada molécula de glicose e desdobrada e transformada em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato), com liberação de hidrogénio e energia. O hidrogénio une-se a molécula transportadora de energia NAD, formando NADH. A energia liberada é usada na síntese de ATP.
Durante a glicólise, a partir de uma molécula de glicolise formam-se duas moléculas de NADH, duas moléculas de ácido pirúvico e quatro moléculas de ATP. Resultando no final do processo um saldo energético de 2 ATP, visto que a célula utiliza inicialmente duas moléculas de ATP para promover a glicólise (fosforilação da glicose). O ácido pirúvico formado entra na mitocôndria, onde se iniciam as sequências de acções que dependem do oxigénio.
Ciclo de Krebs
Em condições aeróbias, ao penetrar na matriz mitocondrial o ácido pirúvico proveniente da glicólise é transformado acetil, havendo liberação de CO2 e de hidrogénio. O acetil combina-se com uma molécula de coenzima A (CoA), formando acetil coenzima A (acetil-CoA), que entra no ciclo de krebs.
Ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico, foi elucidado pelo bioquímico alemão Hans Adolf Krebs, que, em função disso, recebeu o prémio Nobel de Fisiologia em 1953.
O ciclo de Krebs consiste numa série de reacções metabólicas que ocorrem ao nível da matriz mitocondrial nas quais intervém a acetil-CoA. Neste ciclo são liberados moléculas de CO2, ATP, de NADH e FADH2.
Toda molécula de CO2 de liberado no processo respiratório provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs.
O ciclo de krebs ocorre apenas em condições aeróbias, embora nesta fase o oxigénio não seja directamente utilizado. E seu saldo energético é de apenas uma molécula de ATP em cada ciclo.
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| Reacção do ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. |
Cadeia respiratória ou Fosforilação oxidativa
Ao longo da cadeia respiratória os hidrogénios transportados pelas moléculas de NADH e FADH2 são transferidos para oxigénio, por meio de enzimas presentes nas cristas mitocondriais (membrana interna da mitocôndria), havendo assim formação de água.
Na transferência de hidrogénio ao longo da cadeia respiratória, ocorrem fluxos de electrões mobilizando muita energia, que vão sendo captados por transportadores intermediários, como o citocromo. Durante essas transferências os electrões perdem gradativamente energia, que em parte será usada para síntese de ATP e em parte liberada sob a forma de calor. Se essa energia fosse transferida de uma só vez seria suficiente para destruir a célula.
Por cada molécula de NADH, cujos electrões são transferidos para uma cadeia respiratória ao nível do primeiro transportador, formam-se três moléculas de ATP.
Por cada molécula de FADH2, cujos electrões entram na cadeia respiratória a um nível energético mais baixo, formam-se duas moléculas de ATP.
Assim, a função mais importante da cadeia respiratória é a síntese de ATP. Para cada molécula de glicose oxidada formam-se 34 moléculas de ATP nesse processo.
O oxigénio e o aceptor final de hidrogénio e participa apenas na última etapa da respiração (cadeia respiratória).
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| Cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa. |
Balanço energético da respiração
O saldo energético final da respiração na oxidação de uma molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP, visto que, o saldo energético da glicólise é de 2 ATP, do ciclo de Krebs é de 2 ATP e da cadeia respiratória é de 34 ATP.
Tabela 1 - Balanço energético resultante da oxidação completa de uma molécula de glicose.
Entretanto, em certas células eucarióticas, como as dos músculos esquelético humano, o saldo energético da glicólise por molécula de glicose degradada é de 36 ATP. Isso ocorre devido a um mecanismo relacionado a entrada de NADH na mitocôndria, em que há gasto de 2 ATP. Desse modo dependendo do tipo celular, nos eucariontes, o saldo energético total da respiração aeróbia pode ser de 36 ou 38 ATP.
Tabela 2- Variação do saldo energético resultante da oxidação completa de uma molécula de glicose nos eucariontes de acordo com o tipo celular.
Nos procariontes, como não há mitocôndrias, o processo inteiro da respiração ocorre no citoplasma e na face citoplasmática da membrana celular. Nesses organismos, o saldo energético total é de 38 ATP para cada molécula de glicose degradada.
Balanço energético da respiração
O saldo energético final da respiração na oxidação de uma molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP, visto que, o saldo energético da glicólise é de 2 ATP, do ciclo de Krebs é de 2 ATP e da cadeia respiratória é de 34 ATP.
Tabela 1 - Balanço energético resultante da oxidação completa de uma molécula de glicose.
Entretanto, em certas células eucarióticas, como as dos músculos esquelético humano, o saldo energético da glicólise por molécula de glicose degradada é de 36 ATP. Isso ocorre devido a um mecanismo relacionado a entrada de NADH na mitocôndria, em que há gasto de 2 ATP. Desse modo dependendo do tipo celular, nos eucariontes, o saldo energético total da respiração aeróbia pode ser de 36 ou 38 ATP.
Tabela 2- Variação do saldo energético resultante da oxidação completa de uma molécula de glicose nos eucariontes de acordo com o tipo celular.
Nos procariontes, como não há mitocôndrias, o processo inteiro da respiração ocorre no citoplasma e na face citoplasmática da membrana celular. Nesses organismos, o saldo energético total é de 38 ATP para cada molécula de glicose degradada.
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