Portfólio-TBL- METABOLISMO ENERGÉTICO -11/05/12 PRODUÇÃO DE ATP (INCLUI CICLO DE KREBS E CADEIA RESPIRATÓRIA).
Autor: Elisângela Celestino | Publicado: 2012-06-05T14:24:00-07:00





 RESPIRAÇÃO CELULAR
                              




1. A Respiração Aeróbica
A - Apresentação
As
 mitocôndrias são organóides presentes em todas as células eucarióticas,
 animais ou vegetais, cuja atividade se relaciona com o metabolismo 
energético das células e com a produção de ATP na respiração aeróbica.
As
 mitocôndrias possuem o seu próprio DNA, alguns ribossomos e a 
capacidade de sintetizar proteínas. Podem se replicar e sempre se 
originam de mitocôndrias preexistentes. Essas são algumas das 
características comuns entre as mitocôndrias e os cloroplastos. As 
mitocôndrias são delimitadas por duas membranas, entre as quais há um 
espaço de cerca de 60 ângstrons.
A membrana externa é lisa, enquanto a membrana interna é provida de numerosas pregas chamadas cristas mitocondriais. O espaço interno da mitocôndria é a matriz mitocondrial. As atividades das mitocôndrias são compartimentadas,
 ou seja, há uma divisão topográfica entre elas. Algumas acontecem na 
matriz mitocondrial, enquanto outras se processam junto das cristas 
mitocondriais.

B - Etapas da Respiração Aeróbica
A
 maior rentabilidade da respiração aeróbica em relação à fermentação é 
explicada pela completa "desmontagem" da molécula da glicose, com seus 
átomos de carbono separados em moléculas de CO2, e a total remoção dos 
seus átomos de hidrogênio ricos em energia. A respiração aeróbica 
(muitas vezes chamada, apenas, de respiração celular) é dividida em 3 
etapas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória.

b1) A glicólise
Essa etapa da respiração aeróbica é praticamente idêntica à fermentação. Todas as etapas da glicose acontecem no hialoplasma. Inicialmente, a molécula da glicose recebe 2 grupos fosfato, convertendo-se em frutose 1,6-P:


glicose + 2 ATP ===&gt; frutose 1,6-P + 2 ADP

A seguir, essa molécula é fragmentada em duas moléculas com 3 átomos de carbono cada.



frutose 1,6-P + 4 ADP ===&gt; 2 ácido pirúvico + 4 ATP

Nessa
 quebra, duas moléculas de NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) 
recolhem átomos de hidrogênio com elétrons ricos em energia, 
convertendo-se em duas moléculas de NADH. Essas duas moléculas de NADH 
irão levar esses átomos de hidrogênio para o interior das mitocôndrias.
A seguir, uma nova oxidação transforma cada molécula de ácido pirúvico em uma molécula de acetil coenzima-A (ou acetil Co-A). Nessa passagem, mais duas moléculas de NAD se convertem em NADH.


2 ácido pirúvico + 2 co-A + 2 NAD ===&gt; 2 acetil Co-A + 2 NADH + 2 CO2

Até
 a presente etapa, a partir de uma molécula de glicose foram formadas 
duas moléculas de acetil Co-A, duas moléculas de CO2, duas moléculas de 
ATP e quatro moléculas de NADH.
A
 transformação do ácido pirúvico em acetil Co-A se dá na membrana das 
mitocôndrias. Portanto, todas as etapas posteriores irão se desenvolver 
no interior desse organóide citoplasmático, e não mais no hialoplasma.

b2) O ciclo de Krebs
Na década de 1930, foi descoberta uma seqüência cíclica de reações, que se tornou conhecida por ciclo de Krebs (também chamado ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos). Todas as etapas desse ciclo acontecem no interior das mitocôndrias, mais especificamente na matriz mitocondrial.
Esse
 ciclo remove os átomos de hidrogênio ricos em energia do acetil Co-A. 
Com a retira dos átomos de hidrogênio, há liberação dos átomos de 
carbono na forma de CO2, que deixa a célula como o produto estável da 
respiração aeróbica.
Cada
 volta do ciclo de Krebs é movimentada por uma molécula de acetil Co-A. 
As principais etapas são representadas a seguir. Não há nenhum interesse
 em memorizá-las. São colocadas apenas para que possamos localizar os 
pontos de maior liberação de energia química.




Inicialmente,
 a molécula do acetil Co-A se funde a uma molécula de ácido oxalacético.
 A molécula resultante da fusão, o ácido cítrico, tem seis átomos de 
carbono. Em algumas etapas dessa seqüência cíclica são perdidos átomos 
de carbono e átomos de hidrogênio. Os átomos de carbono entram na 
formação de moléculas de CO2, liberadas pela célula. Os átomos de 
hidrogênio, ricos em energia, são recolhidos por aceptores. Um 
deles é o NAD, anteriormente citado. O outro é o FAD 
(flavina-adenina-dinucleotídeo). Em uma das etapas da seqüência, a 
energia liberada é suficiente para que uma molécula de ADP se converta 
em ATP.
Portanto,
 em cada volta do ciclo de Krebs, são geradas duas moléculas de CO2, uma
 molécula de ATP, três moléculas de NADH e uma de FADH. Como cada 
molécula de glicose origina duas moléculas de acetil Co-A, permite que o
 ciclo de Krebs seja adicionado duas vezes. No total, o ciclo de Krebs 
produz, por molécula de glicose:


4 moléculas de CO22 moléculas de ATP6 moléculas de NADH2 moléculas de FADH
As
 moléculas de CO2 são liberadas pela célula, juntamente com as outras 
geradas na glicólise, totalizando seis moléculas. As duas moléculas de 
ATP se tornam disponíveis para serem empregadas nas diversas formas de 
trabalho celular. As seis moléculas de NADH e as duas de FADH irão levar
 os átomos de hidrogênio que estão conduzindo para a cadeia 
respiratória, última etapa da respiração aeróbica.

b3) A cadeia respiratória
A cadeia respiratória, também conhecida como cadeia transportadora de elétrons, é composta de uma série de enzimas aceptoras de elétrons, os citocro-mos. Todos eles estão presentes junto das cristas mitocondriais, onde a cadeia respiratória acontece.
Os
 citocromos são proteínas dotadas de um anel central, com íons ferro. 
Quando um citocromo recebe um par de elétrons, os seus íons Fe+++ se 
transformam em íons Fe++. Quando o par de elétrons é cedido para o 
citocromo seguinte, os íons ferro retornam ao seu estado inicial. Os 
pares de elétrons provenientes dos átomos de hidrogênio, ao passarem de 
um citocromo para outro, vão liberando energia e alcançando níveis 
energéticos progressivamente mais baixos. Ao mesmo tempo, os prótons H+ 
circulam pelo espaço existente entre as membranas interna e externa das 
mitocôndrias.
Em
 algumas etapas da passagem dos pares de elétrons pela cadeia 
respiratória, a energia liberada é suficiente para que uma molécula de 
ADP seja ligada a mais um grupo fosfato, formando uma molécula de ATP. 
Como essa fosforilação se faz graças à energia proveniente da oxidação 
da glicose, é chamada fosforilação oxidativa.
Quando
 os elétrons entram na cadeia respiratória vindos dos átomos de 
hidrogênio trazidos pelo NADH, permitem a produção de três moléculas de 
ATP. Quando são trazidos pelo FADH, apenas duas moléculas de ATP são 
geradas.
No
 final da passagem dos pares de elétrons pela cadeia transportadora, 
eles são recolhidos, juntamente com os seus respectivos prótons H+, pelo
 oxigênio, o que resulta em moléculas de água. O oxigênio é o aceptor final de elétrons da cadeia respiratória.



2 e- + 2 H+ + 1/2 O2 ===&gt; H2O
A
 falta de oxigênio faz com que os elétrons não sejam removidos do 
complexo de citocromos. Retrogradamente, os outros componentes da cadeia
 respiratória passam a reter elétrons, por não poder passá-los adiante. 
Com a parada na progressão dos pares de elétrons, cessa a produção de 
ATP e a célula morre por falência energética.

2. Balanço Energético da Respiração Aeróbica.
Até
 a década de 1980, admitia-se a rentabilidade energética da respiração 
aeróbica como sendo de 38 moléculas de ATP por molécula de glicose 
degradada. Entretanto, com a descoberta de que a molécula de NADH 
produzida fora da mitocôndria origina apenas duas moléculas de ATP, esse
 valor foi revisto. Hoje, considera-se como correto que uma molécula de 
glicose produz, na respiração aeróbica, 36 moléculas de ATP.
Há
 algumas células, como as células do coração, do fígado e dos rins 
humanos, que obtêm rendimento de 38 moléculas de ATP por molécula de 
glicose. Entretanto, para a maioria delas, o rendimento é de 36 
moléculas de ATP.

3. Equação Geral da Respiração Aeróbica



C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP ===&gt; 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP 

             


REFLEXÃO

&nbsp;Não participei da aula neste dia , porem pesquisei sobre o assunto.