1. 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.
4. 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.
6. 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.
8. 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).
9. 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.
11. 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) formase ácido cítrico (6C).
Por cada molécula de glicose degradada , formam-se nos dois ciclos de
Krebs:
6 moléculas de NADH;
2 moléculas de FADH 2 ;
12. 4ª Etapa: Cadeia Transportadora de Electrões
e Fosforilação Oxidativa
13. A Respiração Aeróbia
4ª ETAPA: CADEIA TRANSPORTADORA DE ELECTRÕES E
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
As moléculas de NADH e de FADH 2 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 FADH 2 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.
14. 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:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
6 CO 2 + 6 H 2 0 + 36 ou 38 ATP.
15. 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.
17. Balanço Energético da Fermentação e da Respiração
ETAPA
ATP
NADH
FADH 2
ATP
PRODUZID
O
PRODUZID
O
CONSUMID
O
Glicólise
4
2
PRODUZID
O
-
Oxidação do Piruvato
-
2
-
-
Ciclo de Krebs
2
6
2
-
TOTAL
6
10
2
2
3 ATP por cada
NADH
10 X 3 = 30
-
-
-
2 ATP por cada
FADH2
2X2=4
-
-
-
TOTAL
40
2
Cadeia Respiratória:
2
18. Localização das Diferentes Vias Metabólicas
EUCARIONTES
PROCARIONTES
Citoplasma:
Citoplasma:
•
•
Glicólise.
• Fermentação.
Glicólise.
• Fermentação.
• Ciclo de Krebs.
Mitocôndria:
Face Interna da
•
Membrana Plasmática:
Formação do Acetil-CoA
(matriz).
•
• Ciclo de Krebs (matriz).
• Cadeia Transportadora de
• Cadeia Transportadora de
Electrões e Fosforilação
Electrões e Fosforilação Oxidativa
Oxidativa.
(membrana interna).
Formação do Acetil-CoA.
19. O Rendimento Energético das Vias Catabólicas
A 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
Energia
Energia transferida para
Percentagem de energia
potencial de
armazenada
moléculas de ATP (kcal)
aproveitada
uma molécula
numa molécula Respiração Fermentaçã
Respiração
Fermentação
de glicose (kcal)
de ATP (kcal)
(36 ATP)
o (2 ATP)
686
7,3
263
14,6
38%
2%
