Respiração aeróbica

Nos eucariotos, as máquinas de respiração celular estão localizadas em mitocôndrias. NHGRI, Wikimedia Commons

O que é a respiração aeróbica?

O Respiração aeróbica o aeróbico é um processo biológico que implica obter energia de moléculas orgânicas - principalmente glicose - por uma série de reações de oxidação, onde o aceitador final de elétrons é oxigênio.

Este processo está presente na grande maioria dos seres orgânicos, especificamente eucariotos. Todos os animais, plantas e fungos respiram aeróbica. Além disso, algumas bactérias também exibem um metabolismo aeróbico.

Em geral, o processo de obtenção de energia da molécula de glicose é dividido em glicólise (esta etapa é comum na via aeróbica e anaeróbica), ciclo Krebs e cadeia de transporte de elétrons.

O conceito de respiração aeróbica se opõe à respiração anaeróbica. Neste último, o aceitador final de elétrons é outra substância inorgânica, diferente de oxigênio. É típico de alguns procariontes.

Estágios de respiração aeróbica

Os estágios da respiração aeróbica envolvem as etapas necessárias para extrair energia de moléculas orgânicas - neste caso, descreveremos o caso da molécula de glicose como combustível respiratório - até atingir o aceitador de oxigênio.

Esta via metabólica complexa é dividida em glicólise, ciclo Krebs e cadeia transportadora de elétrons:

Glicolise

O primeiro passo para a degradação do monômero de glicose é a glicólise, também chamada de glicólise. Esta etapa não requer oxigênio diretamente e está praticamente presente, todos os seres vivos.

O objetivo dessa via metabólica é a divisão da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico, obtendo duas moléculas de energia líquida (ATP) e a redução de duas moléculas NAD⁺.

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Na presença de oxigênio, a rota pode continuar para o ciclo Krebs e a cadeia de transportadores de elétrons. Caso o oxigênio esteja ausente, as moléculas seguiriam a rota de fermentação. Em outras palavras, a glicólise é uma via metabólica comum da respiração aeróbica e anaeróbica.

Antes do ciclo de Krebs, deve ocorrer descarboxilação oxidativa do ácido pirúvico. Esta etapa é mediada por um complexo enzimático muito importante, chamado piruvato de desidrogenase, que realiza a reação mencionada acima mencionada.

Assim, o piruvato se torna um acetil radical que mais tarde é capturado pela coenzima A, responsável por transportá -lo para o ciclo Krebs.

ciclo de Krebs

O ciclo Krebs, também conhecido como ciclo de ácido cítrico ou ciclo de ácido tricarboxílico, consiste em uma série de reações bioquímicas catalisadas por enzimas específicas que liberam gradualmente a energia química armazenada em acetil coenzima para acetil.

É um caminho que oxida completamente a molécula de piruvato e ocorre na matriz das mitocôndrias.

Este ciclo é baseado em uma série de reações de oxidação e redução que transferem energia potencial na forma de elétrons para elementos que os aceitam, particularmente para a molécula NAD⁺.

Resumo do ciclo de Krebs

Cada molécula de ácido pirúvico é dividida em dióxido de carbono e uma molécula de dois carbonas, conhecida como grupo acetil. Com a união à coenzima A (mencionada na seção anterior), o complexo acetil coenzima é formado para.

Os dois carbonos do ácido pirúvico entram no ciclo, condensam com oxalacetato e uma molécula de citrato de seis carbonos é formada. Assim, ocorrem reações escalonadas oxidativas. Citrato retorna ao oxalacetato com uma produção teórica de 2 moles de dióxido de carbono, 3 moles de NADH, 1 de FADH₂ e 1 mol de GTP.

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Como duas moléculas de piruvato são formadas em glicólise, uma molécula de glicose supõe duas revoluções do ciclo Krebs.

Cadeia transportadora de elétrons

Uma cadeia transportadora de elétrons consiste em uma sequência de proteínas que tem a capacidade de realizar reações de oxidação e redução.

A passagem de elétrons através desses complexos de proteínas se traduz em uma liberação gradual de energia que é posteriormente usada na geração de ATE. É importante observar que a última reação da cadeia é do tipo irreversível.

Nos organismos eucarióticos, que possuem compartimentos subcelulares, os elementos da cadeia transportadora estão ancorados na membrana das mitocôndrias. Nos procariontes, que não têm esses compartimentos, os elementos da cadeia estão localizados na membrana plasmática da célula.

As reações dessa cadeia levam à formação de ATP, através da energia obtida pelo deslocamento de hidrogênio pelos transportadores, até atingir o aceitador final: oxigênio, reação que produz água.

Classes de moléculas transportadoras

A corrente é composta por três variantes de transportadores. A primeira classe são flavoproteínas, caracterizadas pela presença de flavina. Esse tipo de transportador pode fazer duas reações de reações, tanto de redução quanto de oxidação, alternativamente.

O segundo tipo é formado por citocromos. Essas proteínas têm um grupo Hemo (como a hemoglobina), que pode apresentar diferentes estados de oxidação.

A última classe de transportadores é a Ubiquinona, também conhecida como coenzima q. Essas moléculas não são natureza proteína.

Organismos de respiração aeróbica

A maioria dos organismos vivos tem uma respiração do tipo aeróbico. É típico dos organismos eucarióticos (seres com um núcleo verdadeiro em suas células, delimitadas por uma membrana). Todos os animais, plantas e fungos respiram aerobicamente.

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Animais e fungos são organismos heterotróficos, o que significa que o "combustível" que será usado no caminho metabólico da respiração deve ser consumido ativamente na dieta. Em contraste com as plantas, que têm a capacidade de produzir sua própria comida por fotossintética via.

Alguns gêneros procarióticos também precisam de oxigênio para respirar. Especificamente, existem bactérias aeróbicas rigorosas - ou seja, elas só crescem em ambientes de oxigênio, como Pseudomonas.

Outros gêneros de bactérias têm a capacidade de mudar seu metabolismo anaeróbico de acordo com as condições ambientais, como salmonlas. Nos procariontes, ser aeróbico ou anaeróbico é uma característica importante para a classificação.

Diferenças com a respiração anaeróbica

O processo oposto à respiração aeróbica é a modalidade anaeróbica. A diferença mais óbvia entre os dois é o uso de oxigênio como aceitador final de elétrons. A respiração anaeróbica usa outras moléculas inorgânicas, como aceitadores.

Além disso, na respiração anaeróbica, o produto final das reações é uma molécula que ainda tem potencial para continuar oxidando. Por exemplo, o ácido lático formado nos músculos durante a fermentação. Por outro lado, os produtos finais da respiração aeróbica são dióxido de carbono e água.

Também existem diferenças do ponto de vista da energia. Na via anaeróbica, apenas duas moléculas de ATP (correspondentes à via glicolítica) são produzidas, enquanto na respiração aeróbica o produto final é geralmente cerca de 38 moléculas de ATP - o que é uma diferença significativa.

Referências

1. Campbell, m. K., & Farrell, S. QUALQUER. (2011). Bioquímica. Sexta edição. Thomson. Brooks/Cole.
2. Curtis, h. (2006). Convite para Biologia. Sexta edição. Buenos Aires: Panamerican Medical.