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Respiração aeróbica

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A respiração aeróbica é um tipo de metabolismo energético no que os seres vivos extraem energia de moléculas orgânicas, como a glucosa, por um processo complexo no que o carbono é oxidado e no que o oxigénio procedente do ar é o oxidante empregado. Em outras variantes da respiração, muito raras, o oxidante é diferente do oxigénio (respiração anaeróbica).

A respiração aeróbica é o processo responsável de que a maioria dos seres vivos, os chamados por isso aerobios, requeiram oxigénio. A respiração aeróbica é própria dos organismos eucariontes em general e de alguns tipos de bactérias.

O oxigénio que, como qualquer gás, atravessa sem obstáculos as membranas biológicas, atravessa primeiro a membrana plasmática e depois as membranas mitocondriales, sendo na matriz da mitocondria onde se une a elétrons e protones (que somados constituem átomos de hidrógeno ) formando água. Nessa oxidación final, que é complexa, e em processos anteriores se obtém a energia necessária para a fosforilación do ATP.

Em presença de oxigénio, o ácido pirúvico, obtido durante a fase primeira anaerobia ou glucólisis, é oxidado para proporcionar energia, dióxido de carbono e água. A esta série de reacções conhece-se-lhe com o nome de respiração aeróbica.

A reacção química global da respiração é a seguinte:

C6H12Ou6 + 6Ou2 → 6CO2 + 6H2Ou + energia (ATP)

Conteúdo

Etapas da respiração aeróbica

Para facilitar seu estudo, a respiração aerobia tem-se subdividido nas seguintes etapas:

Glucolisis

Artigo principal: Glucolisis
Esquema da respiração celular.

Durante a glucólisis, uma molécula de glucosa é oxidada e escindida em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato). Nesta rota metabólica obtém-se duas moléculas netas de ATP e reduzem-se duas moléculas de NAD +; o número de carbonos mantém-se constante (6 na molécula inicial de glucosa, 3 na cada uma das moléculas de ácido pirúvico). Todo o processo se realiza no citosol da célula.

A glicerina (glicerol) que se forma na lipólisis dos triglicéridos se incorpora à glucólisis a nível do gliceraldehído 3 fosfato.

A desaminación oxidativa de alguns aminoácidos também rende piruvato; que têm o mesmo destino metabólico que o obtido por glucólisis.

Descarboxilación oxidativa do ácido pirúvico

Artigo principal: Descarboxilación oxidativa

O ácido pirúvico penetra na matriz mitocondrial onde é processado pelo complexo enzimático piruvato deshidrogenasa, o qual realiza a descarboxilación oxidativa do piruvato; descarboxilación porque arranca-se um dos três carbonos do ácido pirúvico (que se desprende em forma de CO 2) e oxidativa porque, ao mesmo tempo se lhe arrancam dois átomos de hidrógeno (oxidación por deshidrogenación ), que são captados pelo NAD+, que se reduz a NADH . Por tanto; o piruvato transforma-se em um radical acetilo (-CO-CH3, ácido acético sem o grupo hidroxilo) que é captado pelo coenzima A (que passa a acetil-CoA ), que é o encarregado de transportar ao ciclo de Krebs.

Este processo repete-se duas vezes, uma para a cada molécula de piruvato em que se escindió a glucosa.

Ciclo de Krebs

Artigo principal: Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs é uma rota metabólica cíclica que se leva a cabo na matriz mitocondrial e na qual se realiza a oxidación dos dois acetilos transportados pelo acetil coenzima A, provenientes do piruvato, até produzir duas moléculas de CO 2, libertando energia em forma utilizável, isto é poder redutor (NADH, FADH2) e GTP.

Para a cada glucosa produzem-se duas voltas completas do ciclo de Krebs, dado que tinham-se produzido duas moléculas de acetil coenzima A em o passo anterior; por tanto ganham-se 2 GTPs e libertam-se 4 moléculas de CO2. Estas quatro moléculas, somadas às duas da descarboxilación oxidativa do piruvato, fazem um total de seis, que é o número de moléculas de CO2 que se produzem em respiração aeróbica (ver equação geral).

Corrente respiratória e fosforilación oxidativa

São as últimas etapas da respiração aeróbica e têm duas finalidades básicas:

  1. Reoxidar as coenzimas que se reduziram nas etapas anteriores (NADH e FADH2) com o fim de que estejam de novo livres para aceitar elétrons e protones de novos substratos oxidables.
  2. Produzir energia utilizável em forma de ATP .

Estes dois fenómenos estão intimamente relacionados e acoplados mutuamente. Produzem-se em uma série de complexos enzimáticos situados (em eucariotas ) na membrana interna da mitocondria; quatro complexos realizam a oxidación dos mencionados coenzimas transportando os elétrons e aproveitando sua energia para bombear protones desde a matriz mitocondrial até o espaço intermembrana. Estes protones só podem regressar à matriz através da ATP sintasa, enzima que aproveita o gradiente electroquímico criado para fosforilar o ADP a ATP , processo conhecido como fosforilación oxidativa.

Os elétrons e os protones implicados nestes processos são cedidos definitivamente ao Ou2 que se reduz a água . Note-se que o oxigénio atmosférico obtido por ventilación pulmonar tem como única finalidade actuar como aceptor final de elétrons e protones na respiração aerobia.

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