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Respiração aeróbica

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

A respiração aeróbica é o processo pelo qual os organismos usam oxigênio para transformar combustível, como gorduras e açúcares, em energia química. Por outro lado, a respiração anaeróbica não usa oxigênio.

A respiração é usada por todas as células para transformar combustível em energia que pode ser usada para alimentar processos celulares. O produto da respiração é uma molécula chamada trifosfato de adenosina (ATP), que usa a energia armazenada em suas ligações fosfato para alimentar reações químicas. É frequentemente referido como a “moeda” da célula.

A respiração aeróbica é muito mais eficiente e produz ATP muito mais rapidamente do que a respiração anaeróbica. Isso ocorre porque o oxigênio é um excelente aceitador de elétrons para as reações químicas envolvidas na geração de ATP.

Aeróbico vs anaeróbico

Semelhanças

A respiração aeróbica e anaeróbica são métodos de geração de energia. Ambos também começam da mesma maneira, com o processo de glicólise. “Glicólise” significa literalmente “divisão de açúcar” e envolve quebrar uma molécula de açúcar em duas moléculas menores.

No processo de glicólise, duas moléculas de ATP são consumidas e quatro são produzidas. Isso resulta em um ganho líquido de duas moléculas de ATP produzidas para todas as moléculas de açúcar quebradas através da glicólise. É aqui que as semelhanças entre a respiração aeróbica e a respiração anaeróbica.

Nas células com oxigênio e respiração aeróbica podem prosseguir, uma molécula de açúcar é dividida em duas moléculas de piruvato. Nas células que não têm oxigênio, a molécula de açúcar é dividida em outras formas, como o lactato.

Diferenças

Após a glicólise, diferentes químicas da respiração podem seguir alguns caminhos diferentes:

  • As células que usam a respiração aeróbica continuam sua cadeia de transferência de elétrons em um processo altamente eficiente que acaba produzindo 38 moléculas de ATP de todas as moléculas de açúcar.
  • As células que são privadas de oxigênio, mas normalmente não usam a respiração anaeróbica, como nossas próprias células musculares, podem deixar os produtos finais da glicólise sentados, obtendo apenas dois ATP por molécula de açúcar que se dividem. Este é um método ineficiente de obter energia por respiração.
  • As células feitas para respiração anaeróbica, como muitos tipos de bactérias, podem continuar a cadeia de transferência de elétrons para extrair mais energia dos produtos finais da glicólise.

Após a glicólise, as células que não usam oxigênio para respiração, mas prosseguem para um trem de transporte de elétrons podem usar um aceitador de elétrons diferente, como sulfato ou nitrato, para impulsionar sua reação adiante.

Esses processos representam um tipo de respiração anaeróbica chamada “fermentação”. Alguns tipos de reações de fermentação produzem álcool e dióxido de carbono. É assim que as bebidas e o pão alcoólicos são feitos.

A respiração aeróbica, por outro lado, envia o piruvato que sobrou da glicólise por um caminho químico muito diferente, cujas etapas são discutidas em detalhes abaixo.

Etapas de respiração aeróbica

Equação geral

A equação para a respiração aeróbica descreve os reagentes e produtos de todas as suas etapas, incluindo glicólise. Essa equação é:

1 glicose + 6 o2 → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Em resumo, 1 molécula de glicose de seis carbonos e 6 moléculas de oxigênio são convertidas em 6 moléculas de dióxido de carbono, 6 moléculas de água e 38 moléculas de ATP. As reações da respiração aeróbica podem ser divididas em quatro estágios, descritos abaixo.

Glicolise

A glicólise é o primeiro estágio da respiração aeróbica e ocorre no citoplasma da célula. Envolve a divisão de 1 molécula de açúcar de seis carbonos em 2 moléculas de piruvato de três carbonos. Este processo cria duas moléculas ATP.

A equação geral é a seguinte:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 PI + 2 NAD + → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + + 2 H2O

Esse processo reduz o co-fator NAD+ para NADH. Isso é importante, como posteriormente no processo de respiração celular, o NADH alimenta a formação de muito mais ATP através da cadeia de transporte de elétrons das mitocôndrias.

No estágio próximo, o piruvato é processado para transformá -lo em combustível para o ciclo do ácido cítrico, usando o processo de descarboxilação oxidativa.

Descarboxilação oxidativa de piruvato

2 (piruvato – + coenzima a + nad + → acetil coA + CO2 + nadh)

A descarboxilação oxidativa, às vezes chamada de reação do link ou a reação de transição, é a ligação entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico. O piruvato é transferido para a matriz mitocondrial através de uma proteína conhecida como translocase de piruvato. Aqui, o piruvato é combinado com a coenzima A para liberar uma molécula de dióxido de carbono e formar acetil-CoA.

Essa reação de transição é importante porque o acetil-CoA é um combustível ideal para o ciclo do ácido cítrico, o que, por sua vez, pode alimentar o processo de fosforilação oxidativa nas mitocôndrias, que produz grandes quantidades de ATP.

Mais NADH também é criado nesta reação. Isso significa mais combustível para criar mais ATP posteriormente no processo de respiração celular.

Ciclo do ácido cítrico

O ciclo do ácido cítrico, também chamado de ciclo de ácido tricarboxílico ou ciclo Krebs, é uma série de reações redox que começa com o acetil CoA. Essas reações ocorrem na matriz das mitocôndrias das células eucarióticas. Nas células procarióticas, ocorre no citoplasma. A reação geral é a seguinte:

2 (acetil coA + 3 no comprimento + + + + pi → CO2 + shadh2 + coezyme a)

A reação ocorre duas vezes para cada molécula de glicose, pois existem dois piruvatos e, portanto, duas moléculas de acetil CoA geradas para entrar no ciclo do ácido cítrico.

NADH e FADH2 – outro portador de elétrons para a cadeia de transporte de elétrons – são criados. Todo o NADH e o FADH2 criados nas etapas anteriores agora entram em jogo no processo de fosforilação oxidativa.

Em resumo, para cada rodada do ciclo, dois carbonos entram na reação na forma de acetil CoA. Estes produzem duas moléculas de dióxido de carbono. As reações geram três moléculas de NADH e uma molécula de FADH. Uma molécula de ATP é produzida.

Fosforilação oxidativa

A fosforilação oxidativa é a energia primária que fornece estágio de respiração aeróbica. Ele usa as membranas dobradas nas mitocôndrias da célula para produzir grandes quantidades de ATP.

34 (ADP + PI + NADH + 1/2 O2 + 2H + → ATP + NAD + 2 H2O)

Nesse processo, NADH e FADH2 doam os elétrons que obtiveram da glicose durante as etapas anteriores da respiração celular para a cadeia de transporte de elétrons na membrana das mitocôndrias.

A cadeia de transporte de elétrons consiste em vários complexos de proteínas incorporados na membrana mitocondrial, incluindo o complexo I, Q, o complexo III, o citocromo C e o complexo IV.

Tudo isso serve para passar os elétrons dos níveis de energia mais altos para os mais baixos, colhendo a energia liberada no processo. Essa energia é usada para alimentar as bombas de prótons, que alimentam a formação de ATP.

Assim como a bomba de sódio-potássio da membrana celular, as bombas de prótons da membrana mitocondrial são usadas para gerar um gradiente de concentração que pode ser usado para alimentar outros processos.

Os prótons que são transportados através da membrana usando a energia colhida de NADH e FADH2 “desejam” passar pelas proteínas do canal de sua área de alta concentração para sua área de baixa concentração.

Especificamente, as proteínas do canal são a síntese de ATP, que são enzimas que produzem ATP. Quando os prótons passam pela ATP sintase, eles dirigem a formação de ATP.

Esse processo é por isso que as mitocôndrias são chamadas de “as potências da célula”. A cadeia de transporte de elétrons das mitocôndrias produz quase 90% de todo o ATP produzido pela célula a quebrar os alimentos.

Este também é o passo que requer oxigênio. Sem moléculas de oxigênio para aceitar os elétrons esgotados no final da cadeia de transporte de elétrons, os elétrons voltariam e o processo de criação de ATP não seria capaz de continuar.

Respiração aeróbica e perda de peso

A respiração aeróbica é o processo pelo qual muitas células, incluindo as nossas, produzem energia usando alimentos e oxigênio. Também dá origem ao dióxido de carbono, do qual nossos corpos devem se livrar.

A respiração aeróbica é por que precisamos de alimentos e oxigênio, pois ambos são obrigados a produzir o ATP que permite que nossas células funcionem. Respiramos O2 e respiramos o mesmo número de moléculas de CO2. De onde veio o átomo de carbono? Vem da comida, como açúcar e gordura, que você comeu.

É também por isso que você respira mais e mais rápido enquanto realiza atividades de queima de calorias. Seu corpo está usando oxigênio e açúcar a uma taxa mais rápida que o normal e está produzindo mais ATP para alimentar suas células, juntamente com mais resíduos de CO2.

Embora nossas células normalmente usem oxigênio para respiração, quando usamos o ATP mais rápido do que estamos recebendo moléculas de oxigênio em nossas células, nossas células podem realizar a respiração anaeróbica para fornecer suas necessidades por alguns minutos.

Curiosidade: o acúmulo de lactato da respiração anaeróbica é uma das razões pelas quais os músculos podem se sentir doloridos após um exercício intenso!

Função da respiração aeróbica

A respiração aeróbica fornece energia para alimentar todos os processos celulares. As reações produzem ATP, que é então usado para alimentar outras funções de sustentação da vida, incluindo crescimento, reparo e manutenção. Por exemplo, o ATP pode ser a ação da bomba de sódio-potássio, que nos permite mover, pensar e perceber o mundo ao nosso redor. O ATP alimenta as ações de muitas enzimas e as ações de inúmeras outras proteínas que sustentam a vida!

Questionário

1. Que estágio da respiração aeróbica vem primeiro?

2. Quantas moléculas de ATP são produzidas durante a fosforilação oxidativa?

3. Onde ocorre o ciclo do ácido cítrico?

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Bibliografia

Aparecer esconder

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