Transformação e utilização de energia respiração aeróbia - PDF
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Angélica Barros Mendes
1 Transformação e utilização de energia respiração aeróbia A maioria dos seres vivos é capaz de aproveitar com maior eficácia a energia dos compostos orgânicos realizado respiração aeróbia. Na respiração aeróbia, tal como na fermentação, ocorre uma 1ªfase, em que a glicose é transformada em ácido pirúvico, designada glicólise, e que se processo no citosol. 1ªetapa Glicólise: 2 ATP 14 Kcal/mol -> 2% da energia total da glicose Que moléculas contêm a maior parte da energia química inicialmente presente na glicose? 2 NADH e especialmente 2 ácidos pirúvicos. Um grande número de seres vivos consegue realizar a oxidação completa do ácido pirúvico -> CO 2 e H 2 O. Este processo ocorre apenas na presença de oxigénio, e é por isso designado respiração aeróbia. Nas células eucarióticas existem organelos citoplasmáticos, as mitocôndrias, nos quais se efetuam as etapas da respiração aeróbia posteriores à glicose. A mitocôndria é um organito com um sistema de dupla membrana em que a interna sofre invaginações designadas cristas mitocondriais. O seu meio interno matriz possui DNA e ribossomas. 1
2 O ácido pirúvico entra na mitocôndria: 2ªetapa Formação de Acetil-coenzima A O ácido pirúvico é descarboxilado (perde CO 2 ) e oxidado. Ocorre a redução do NAD + -> NADH + H + 3ªetapa Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico FAD dinucleótido de flavina e adenina FAD + 2e - + 2H + -> FADH 2 Por cada molécula de glicose, formam-se no ciclo de Krebs: 6NADH, 2FADH 2, 2ATP e 4CO 2 2
3 4ªetapa Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa Os transportadores de hidrogénios formados nas etapas anteriores transferem os e - para cadeias transportadoras de e -, as cadeias respiratórias, situadas na membrana interna da mitocôndria. A energia transferida ao longo da cadeia respiratória permite a síntese (de forma indireta teoria quimiosmótica) de uma elevada quantidade de ATP. O fluxo de e - é unidirecional porque cada transportador tem maior afinidade para os e - (apresenta um nível energético menor) do que o transportador anterior. ADP + P + energia -> ATP + H 2 O 3
4 A energia libertada pelos electrões ao longo da cadeia transportadora vai ser usada, indiretamente, para a síntese de ATP. Os eletrões transportados pelo NADH são transferidos para o primeiro acetor, enquanto que os eletrões transportados pelo FADH 2 são cedidos ao segundo acetor. Este facto condiciona o rendimento energético. Na cadeia respiratória: -por cada NADH -> 3 ATP -por cada FADH 2 -> 2 ATP Por cada NADH formado na glicose -> 2 ATP ou 3 ATP À medida que os eletrões passam através da cadeia respiratória vão ocupando níveis energéticos sucessivamente mais baixos, libertando gradualmente energia. Grande parte dessa energia é utilizada na fosforilação de ADP, formando ATP. Como este processo está associado a reações de oxirredução, em que o acetor final é o oxigénio, designa-se por oxidativa. Diz-se então que, através da cadeia transportadora, ocorre fosforilação oxidativa. Balanço energético da respiração aeróbia 4
5 Balanço energético da fermentação e da respiração aeróbia 5
6 Resumo: Em condições de anaerobiose, a degradação da glicose é incompleta, formando-se compostos ricos em energia, como por exemplo: Álcool etílico no caso da fermentação alcoólica; Álcool lático no caso da fermentação lática. Em condições de aerobiose, ocorre a degradação completa da glicose, formando-se compostos simples, água e dióxido de carbono (compostos pobres em energia). A fermentação e a respiração aeróbia são duas vias catabólicas com diferente rendimento energético: A partir de uma molécula de glicose, na presença de oxigénio, é possível obter 38 ATP ( 40% da energia contida numa molécula de glicose); Na ausência de oxigénio, o rendimento energético é de apenas 2 ATP ( 2% da energia contida numa molécula de glicose). As células musculares esqueléticas, durante um exercício físico intenso, podem realizar respiração aeróbia e fermentação lática. Desta forma conseguem sintetizar uma quantidade suplementar de ATP. Localização das vias metabólicas da glicose nas células eucarióticas e nas células procarióticas 6
7 A utilização de nutrientes marcados por elementos radioativos mostra que a célula pode obter energia por diversas vias: Relação entre fotossíntese e a respiração Processos bioenergéticos complementares na Natureza 7