Respiração Aeróbica

Respiração Celular

A função primordial das mitocôndrias que se encontram mergulhadas na solução aquosa do hialoplasma é a produção de energia, armazenada nas moléculas de ATP (trifosfato de adenosina). Ao conjunto de etapas e respectivas reações químicas que aí ocorrem, chamamos de respiração celular. O processo degrada moléculas orgânicas alimentares, utilizando o gás oxigênio (O2), deixando como resíduos o gás carbônico (CO2) e a água (H2O). O ATP é a forma energética que as células utilizam para a realização das suas atividades biológicas.

O número de mitocôndrias varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula e sua respectiva função biológica. A mitocôndria é formada por dupla membrana lipoproteica: a mais externa é lisa, enquanto a mais interna apresenta numerosas dobras – cristas mitocondriais – que se espalham no interior do orgânulo. A cavidade entre as cristas é preenchida por uma solução e é denominada matriz mitocondrial; aí se encontram diversas enzimas, DNA e RNA próprios, pequenos ribossomos e a capacidade de produzir proteínas.

Ou seja,

C6H12O6 + 6.O2 6.CO2 + 6. H2O + Energia (38 ATP)

Respiração Aeróbica

O processo de respiração aeróbica se desenvolve em três etapas consecutivas:

1. Glicólise - ocorre no hialoplasma da célula.

2. Ciclo de Krebs - no interior das mitocôndrias (matriz).

3. Cadeia respiratória - interior das mitocôndrias (cristas).

As enzimas de todas as etapas da glicólise se encontram no hialoplasma. É, portanto, nesse local que ocorre o processo.

Durante a glicólise (quebra da glicose) - que ocorre no hialoplasma - resulta o ácido pirúvico.

No interior das mitocôndrias (matriz), o ácido pirúvico é descarboxilado (perde CO2) e resulta a acetil CoA, que é encaminhada para o ciclo de Krebs.

No ciclo de Krebs, o ácido cítrico sofre duas descarboxilações, liberando CO2 em dois momentos.

Do ciclo de Krebs, em vários estágios, saem 3 NADH2 e 1 FADH2, que irão transportar os hidrogênios para a cadeia respiratória.

Para cada volta desse ciclo, há formação de 1 ATP.

Na cadeia respiratória (cristas mitocondriais) a energia é liberada aos poucos. É nesse processo que os hidrogênios removidos do substrato pelo NAD ou FAD são transferidos ao oxigênio:

NADH2 + ½ O2 NAD + H2O + energia (ATP)

Nas cristas mitocondriais, o NADHnunca se combina diretamente com o oxigênio. Se a reação fosse direta, a energia desprendida seria muito grande, e possivelmente, prejudicial à célula.

A produção de ATP na cadeia respiratória é chamada de fosforilação oxidativa. Note que o ATP é produzido somente em três pontos da cadeia. Isto não quer dizer que os outros "degraus" não liberem energia; ocorre apenas que esta energia, não sendo suficiente para a produção de ATP, se dissipa sob a forma de calor.

Em caso de falta de O2 no tecido, as moléculas de citocromos aa3 permanecem reduzidas (saturadas de elétrons), por falta do aceptor final de hidrogênios (O2). Em consequência, o citocromo aa3 não pode retirar os elétrons do citocromo c, que não os retira do citocromo b, e assim por diante. Então, todas as substâncias ficam sob sua forma reduzida, não havendo quem as oxide. As cadeias respiratórias ficam bloqueadas, parando a síntese de ATP.

Ocorre, também, na cadeia respiratória, um fluxo de elétrons provenientes da glicose e do ciclo de Krebs, em direção ao oxigênio (O2), aceptor final.

Os elétrons perdem gradativamente energia - "degraus decrescentes" - a qual, em três pontos (partindo do NADH2) ou em dois pontos (partindo do FADH2) da cadeia, é transferida a moléculas de ATP.

Algumas substâncias, como o cianeto (HCN), bloqueiam a enzima citocromo-oxidase na última passagem dos elétrons (citocromo aa3 para o O2). Esta é uma das razões pelas quais o cianeto atua como veneno enzimático de ação tão rápida (morte, por asfixia, na "câmara de gás" !). Essa mesma inibição enzimática, bloqueando o transporte de elétrons, também é provocada por outras substâncias: monóxido de carbono (CO), gás sulfídrico (H2S), gás sulfuroso (SO2 ), bissulfeto de carbono (CS2).

Visualize a integração das três etapas da respiração aeróbica:

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