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As Quatro Fases da Respiração: Glicólise,
Formação do Acetil CoA, Ciclo de Krebs,
Cadeia Transportadora de Electrões e
Fosforilação Oxidativa.
O Balanço Energético da Respiração
Aeróbia e da Fermentação.
A Glicólise
A Fermentação Alcoólica e a Fermentação Láctica
A Respiração Aeróbia
A respiração aeróbia ocorre em condições de aerobiose, havendo
uma degradação completa dos compostos orgânicos e,
consequentemente, um rendimento energético elevado (36 ou 38
ATP).
A respiração aeróbia pode dividir-se em quatro fases:
Glicólise (comum à fermentação);
Formação de Acetil-CoA;
Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico;
Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa.
A Estrutura da Mitocôndria
A Estrutura da Mitocôndria
A mitocôndria é um organelo de estrutura esférica ou em forma de bastonete,
apresenta duas membranas:
Uma externa, lisa;
E outra interna que forma invaginações para o interior, designadas cristas
mitocondriais.
É na membrana interna das mitocôndrias que se localiza a cadeia respiratória.
O interior das mitocôndrias é ocupado pela matriz mitocondrial, onde se
encontram enzimas, ribossomas e DNA.
É na matriz das mitocôndrias que ocorrem duas etapas da respiração aeróbia, a
formação de acetil-coenzima A e o ciclo de Krebs.
As mitocôndrias são responsáveis pelo processo de respiração celular e são
consideradas as centrais enérgicas da célula, produzindo a energia (ATP) necessária
para o metabolismo celular.
A Respiração Aeróbia
A Respiração Aeróbia
As mitocôndrias são organelos especializados capazes de realizar a
oxidação completa do ácido pirúvico obtido na glicólise.
A respiração aeróbia ocorre na presença de oxigénio e origina compostos
muito simples: água e dióxido de carbono.
A fermentação só permite obter cerca de 2% da energia que pode ser
retirada por oxidação completa, de uma molécula de glicose.
Na respiração aeróbia as células consomem oxigénio e libertam dióxido de
carbono.
A respiração aeróbia pode dividir-se em quatro etapas:
1ª Etapa: Glicólise (comum à fermentação, ocorre no hialoplasma da célula);
2ª Etapa: Formação de Acetil-CoA (ocorre na matriz mitocôndrial);
3ª Etapa: Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico (ocorre na matriz mitocôndrial);
4ª Etapa: Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa (ocorre na
membrana interna da mitocôndria).
A Respiração Aeróbia
1ª ETAPA: GLICÓLISE
Etapa comum à fermentação e à respiração aeróbia.
Ocorre no hialoplasma e conduz à formação de: * 2 moléculas de ATP.
* 2 moléculas de NADH + H+
* 2 moléculas de ácido pirúvico
2ª ETAPA: FORMAÇÃO DE ACETIL – CoA
Na presença de oxigénio, o ácido pirúvico entra na mitocôndria, onde é
descarboxilado (perde uma molécula de dióxido de carbono) e oxidado
(perde um hidrogénio, que vai reduzir o NAD+ a NADH).
O acetil-CoA vai entrar nas reacções do Ciclo de Krebs.
3ª Etapa: Ciclo de Krebs ou Ciclo do Ácido Cítrico
A Respiração Aeróbia
3ª ETAPA: CICLO DE KREBS OU CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Conjunto de reacções metabólicas que conduz à oxidação completa da glicose.
Ocorre na matriz da mitocôndria e é catalisado por um conjunto de enzimas,
destacando-se as descarboxilases e as desidrogenases.
Cada molécula de glicose conduz à formação de duas moléculas de ácido pirúvico, as
quais originam duas moléculas de Acetil-CoA que iniciam dois ciclos de Krebs.
Da combinação do grupo Acetil (2C) da CoA com o ácido oxaloacético (4C) forma-se
ácido cítrico (6C).
Por cada molécula de glicose degradada, formam-se nos dois ciclos de Krebs:
6 moléculas de NADH;
2 moléculas de FADH2;
2 moléculas de ATP;
4 moléculas de CO2.
4ª Etapa: Cadeia Transportadora de
Electrões e Fosforilação Oxidativa
A Respiração Aeróbia
4ª ETAPA: CADEIA TRANSPORTADORA DE ELECTRÕES E
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
As moléculas de NADH e de FADH2 transportam electrões que vão percorrer
uma série de proteínas até serem captadas por um aceptor final – o oxigénio.
As proteínas aceptoras de electrões constituem a cadeia transportadora
de electrões ou cadeia respiratória e encontram-se ordenadas na
membrana interna das mitocôndrias, de acordo com a sua afinidade para os
electrões.
Os electrões transportados pelo NADH e pelo FADH2 são cedidos aos
aceptores, iniciando um fluxo unidireccional, ao longo do qual estas
moléculas vão sendo sucessivamente reduzidas e oxidadas.
O oxigénio, depois de receber os electrões capta os protões (H+), formando
água.
A Respiração Aeróbia
4ª ETAPA: CADEIA TRANSPORTADORA DE ELECTRÕES E
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
À medida que os electrões passam de transportador em transportador,
liberta-se energia.
A energia é utilizada para fosforilar o ADP, formando ATP – fosforilação
oxidativa.
A respiração aeróbia pode ser traduzida numa equação geral:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20 + 36 ou 38
ATP.
Balanço Energético da Fermentação e da Respiração
Partindo da mesma quantidade de glicose, liberta-se mais energia
na presença de oxigénio (condições aeróbias) do que na sua ausência
(condições anaeróbias).
Em condições de anaerobiose, a degradação da glicose é incompleta,
formando-se, por exemplo:
Álcool Etílico e Dióxido de Carbono – Fermentação Alcoólica.
Ácido Láctico – Fermentação Láctica.
Em condições de aerobiose, a degradação da glicose é completa,
formando-se compostos simples, água e dióxido de carbono.
A fermentação e a respiração aeróbia são duas vias possíveis de
degradação dos compostos orgânicos – vias catabólicas – que permitem
às células retirar diferentes quantidades de energia química desses
compostos.
Balanço Energético da Fermentação e da
Respiração
Balanço Energético da Fermentação e da Respiração
ETAPA ATP PRODUZID
O
NADH PRODUZID
O
FADH2
PRODUZIDO
ATPCONSUMID
O
Glicólise 4 2 - 2
Oxidação do Piruvato
- 2 - -
Ciclo de Krebs 2 6 2 -
TOTAL 6 10 2 2
Cadeia Respiratória:
3 ATP por cada NADH
10 X 3 = 30 - - -
2 ATP por cada FADH2
2 X 2 = 4 - - -
TOTAL 40 2
Localização das Diferentes Vias Metabólicas
EUCARIONTES PROCARIONTES
Citoplasma:
• Glicólise.
• Fermentação.
Citoplasma:
• Glicólise.
• Fermentação.
• Ciclo de Krebs.
Mitocôndria:
• Formação do Acetil-CoA
(matriz).
• Ciclo de Krebs (matriz).
• Cadeia Transportadora de
Electrões e Fosforilação
Oxidativa (membrana interna).
Face Interna da
Membrana Plasmática:
• Formação do Acetil-CoA.
• Cadeia Transportadora
de Electrões e Fosforilação
Oxidativa.
O Rendimento Energético das Vias
CatabólicasA fermentação e a respiração aeróbia permitem às células retirar
diferentes quantidades de energia química da glicose.
Na presença de oxigénio, a partir de uma molécula de glicose podem
obter-se 38 moléculas de ATP: 40% da energia total contida na
molécula de glicose.
Na ausência de oxigénio, a partir de uma molécula de glicose podem
obter-se 2 moléculas de ATP: 2% da energia total contida na
molécula de glicose.
Da energia restante:
Parte fica retida nos produtos finais;
Parte é libertada na forma de calor (manutenção da temperatura corporal).Energia
potencial de uma molécula
de glicose (kcal)
Energia armazenada
numa molécula de ATP (kcal)
Energia transferida para moléculas de ATP
(kcal)
Percentagem de energia aproveitada
Respiração (36 ATP)
Fermentação (2 ATP)
Respiração Fermentação
686 7,3 263(36 X 7,3)
14,6(2 X 7,3)
38%(263 X
100/686)
2%(14,6 X
100/686)