RESPIRAÇÃO CELULAR

Respiração Celular
É o processo em que o gás oxigênio atua como agente oxidante de moléculas orgânicas, produzindo ATP. Por ser uma combustão, a glicose é quebrada aos poucos para não danificar a célula, ela ocorre parte no citoplasma da célula e parte na mitocôndria. Além da glicose outras substâncias orgânicas podem ser utilizadas como fonte de energia, como lipídios e proteínas.
No processo como um todo são produzidos CO2, H2O e ocorre a liberação de energia que é armazenada na molécula de ATP para uso posterior.

Ex. ADP + Pi → ATP (formação)
ATP → ADP + Pi (quebra)

• Cada molécula de glicose degradada produz aproximadamente 30 ATP’s.
• É um processo de combustão, sendo

C6H12O6 + 6O2 + 30 ADP + 30 Pi → 6CO2 + 6H2O + 30 ATP (Equação Geral)

Existem 3 etapas:

Glicólise - ocorre no citosol (citoplasma) da célula, onde 1 molécula de glicose é quebrada por enzimas em 10 reações formando 2 moléculas ácido pirúvico (C3H4O3) + 4 ATP, porém consome 2 ATP = saldo 2 ATP por glicose quebrada.
Durante o processo ocorre a liberação de 4H+ e 4e-, destes 2H+ e 4e- são capturados por NAD+ (oxidada) ficando NADH (reduzida), ele é o aceptor de elétrons ou de hidrogênio. Esta etapa é anaeróbia, pois não usa O2.

Ciclo de Krebs - ocorre dentro da mitocôndria na matriz, o ácido pirúvico reage com a coenzima A (CoA) produzindo acetilcoenzima A (acetil-CoA) + 1CO2, então o NAD+ captura 2e- e 1 dos 2H+ liberados formando 3NADH, ou é capturado pelo 1FAD = FADH2.
• A acetil-CoA é oxidada ainda na matriz, resultando em 2CO2 + coenzima A (intacta). Esta oxidação é um conjunto de 9 reações químicas que formam um ciclo, o chamado ciclo do ácido cítrico ou de krebs.
• Durante uma das etapas do ciclo pode se formar 1GTP (trifosfato de guanasina) (GDP+Pi), muito semelhante ao ATP, porém, como base nitrogenada se tem a guanina e não a adenosina (ATP).

Resumindo Ciclo de Krebs

• Forma-se 2CO2 + 3NADH + 1FADH2 + 1 ATP (similar ao GTP).

Fosforilação oxidativa - ocorre na matriz mitocondrial. A maior parte do ATP produzido na respiração celular ocorre durante a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2 ficando como NAD+ e FAD, durante estas reações são liberados e- com alto nível de energia que reduzem o O2 em moléculas de H2O, esta energia liberada gradualmente é usada na produção de ATP.

2NADH + 2H+ + O2 → 2NAD+ + 2H2O

2FADH2 + O2 → 2FAD + 2H2O

Para esta produção de ATP, faz-se a adição de fosfato ao ADP (fosforilação).

Cadeia Transportadora de e- - na membrana interna das mitocôndrias há conjuntos de proteínas (citocromos) que participam na condução dos e- do NADH e do FADH2 até o gás oxigênio, cada conjunto recebe o nome de cadeia transportadora de elétrons (cadeia respiratória). Essa transferência dos e- de 1 componente da cadeia para outros faz com que os e- percam energia gradativamente e ao final possam se combinar com o O2, produzindo H2O. Sendo assim, é somente nesta etapa que se usa gás oxigênio. A energia liberada pelos e- é usada para forçar a passagem de H+ para o espaço entre as membranas da mitocôndria (1 par de e- transporta 10 íons H+), aumentando a concentração de H+ este tenta sair, porém só consegue pelo complexo de sintetase do ATP, que ao sair produz energia girando o complexo, sendo utilizada para unir fosfato (Pi) ao ADP →ATP, e novamente dentro da mitocôndria os H+ combinam-se com O2 produzindo H2O.

Balanço Geral da respiração celular
• Há a produção de 10 molélculas de NADH gerando 30 ATP’s;
• Além disso, duas moléculas de FADH2 provenientes do ciclo de Krebs, formando 4 ATP’s;
• Se somarmos 2ATP formados na glicólise, mais 2 ATP do ciclo de Krebs, mais 34 da cadeia respiratória , temos 38 ATP’s!
• Este balanço é válido nos procariontes. Nos eucariontes, o hidrogênio perde energia e são produzidos 2 ATP’s a menos, portanto, 36ATP’s.

SALDO DE ATPs
Glicólise = 2ATP
Ciclo de Krebs = 2ATP
Cadeia respiratória = 32ATP
Total = 36 ATPs