Bioenergética I - Respiração Celular

Bioenergética (Metabolismo Energético)

Consiste no metabolismo energético (catabolismo / anabolismo);

Reações endergônicas (endotérmicas): é o tipo de reação que absorve energia do ambiente, na qual a quantidade total de energia presente nas ligações químicas dos produtos é maior que a dos reagentes;

Reações exergônicas (exotérmicas): é o tipo de reação que libera energia para o ambiente, na qual a quantidade total de energia presente nos produtos é menor que a dos reagentes;

Dividida em 4 processos:

• Respiração Celular
• Fotossíntese
• Quimiossíntese
• Fermentação

Respiração Celular

Dividida em 3 etapas:

1. Glicólise
2. Ciclo de Krebs
3. Cadeia Respiratória.

Glicólise

• Consiste na quebra da molécula de glicose (C6H12O6).
• Ocorre no citosol (hialoplasma) da célula = citoplasma celular.
• Seu produto é levado até as mitocôndrias para a ocorrência dos processos restantes.
• É um processo anaeróbio (não utiliza oxigênio).

Reação da glicólise

Como ocorre?

A quebra da glicose (possui 6 carbonos) ocorre com o gasto de energia ( 2 moléculas de ATP), após a quebra da molécula de glicose formam-se 2 piruvatos ou ácido pirúvico (cada um possui 3 carbonos). Quando ocorre essa quebra há a liberação de energia na forma de elétrons, parte dessa energia será usada para a formação de ATP (4 moléculas de ATP) e a outra parte da energia será capturada pelo NAD+ (molécula carregadora de elétrons e H) que, após carregar os elétrons, se transforma em NADH (a quantidade de NADH formado é 2) que será levado para dentro da mitocôndria para utilizar a energia contida nele para a formação de ATP, começando o Ciclo de Krebs.

OBS: o saldo final da glicólise é 2 ATP

Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)

• Ocorre dentro da mitocôndria (na matriz mitocondrial).
• É um processo aeróbio (necessita de oxigênio).

Como ocorre?

Após a glicólise, os piruvatos são levados para dentro da mitocôndria. Quando o piruvato (formado por 3 carbonos) passa pela membrana externa da mitocôndria, ele perde um dos carbonos na forma de CO2 formando um composto chamado de acetil (formado por apenas 2 carbonos) que se junta com a coenzima A que aumenta a velocidade das reações no Ciclo de Krebs. A junção do acetil com a coenzima A resulta na formação da molécula chama de Acetilcoenzima A (Acetil CoA). A quebra da ligação do piruvato para perder 1 carbono tinha energia que foi carreada pelo NADH.

OBS: Para cada glicose que é quebrada, são produzidos 2 ácidos pirúvicos; consequentemente são produzidos 2 acetilcoenzima A, com isso, são produzidos 2NADH.

-Após isso, o ácido oxalacético (formado por 4 carbonos) se junta com o acetil que teve, antes disso, a saída da coenzima A. Com essa junção, forma-se um novo composto formado por 6 carbonos: o Ácido Cítrico. Esse ácido perde 1 carbono na forma de CO2 (a energia liberada dessa quebra forma mais um NADH), se transformando num novo composto de 5 carbonos, o Ácido Cetoglutário. Esse ácido sofre uma quebra que libera outro carbono na forma de CO2 e a energia liberada forma outro NADH e 1 ATP, essa perda de outro carbono forma um composto formado por 4 carbonos, o Ácido Succínico. Esse ácido não perde mais carbonos, ele sofre perda de hidrogênios, que também libera energia que dessa vez é carreada pelo FADH2 (antes era só FAD, após carrear hidrogênios tornou-se FADH2). Com isso, ele se transforma em Ácido Málico que sofre outros processos de desidrogenação (perda de hidrogênio)  e se transforma no Ácido Oxalacético que se juntará novamente ao Acetilcoenzima A,repetindo todo o processo.

OBS: As ligações carbônicas só são quebradas por causa da presença do Oxigênio. Se não houver O2, não haverá quebra das ligações de carbono e, consequentemente, não ocorrerá o Ciclo de Krebs, não ocorrerá a produção de energia e isso pode levar o organismo à morte.

OBS 2: O saldo energético do Ciclo de Krebs é 2 ATP para cada glicose quebrada = ácido pirúvico.

OBS 3: na falta de glicose, outros compostos orgânicos como lipídios e proteínas podem ser utilizados para a síntese de Acetil-CoA. 

Cadeia Respiratória

• Consiste em ajuntar os NADH e FADH2 (produzidos durante a glicólise e Ciclo de Krebs) para pegar a energia contida neles e transferir para a produção de ATP.
• Ocorre nas cristas mitocondriais.

Como ocorre?

Após a chegada do NADH, ele libera seu hidrogênio e também libra elétrons altamente energizados, o FADH2 também libera elétrons. Esses elétrons são atraídos pelo oxigênio proveniente da nossa respiração, ele participa da cadeia respiratória. Para chegar ao O2, os elétrons passam pelas proteínas da membrana mitocondrial sendo transportados por moléculas. Durante o percurso que esses elétrons fazem, há liberação de energia que é usada para bombear os hidrogênios que estão na matriz mitocondrial para a parte mais externa da mitocôndria; ora, os hidrogênios têm carga positiva e a parte interna da mitocôndria tem carga negativa, logo há a atração de cargas opostas e os hidrogênios voltam para a parte interna da mitocôndria. Mas para voltar, os hidrogênios passam pela ATP sintase (complexo que produz energia) e fazem ela “girar”, com isso há a produção de energia que será usada para formar ATP. No final, o ATP sai da mitocôndria e é usado como fonte de energia pela a célula; e o NAD e FAD que perderam os elétrons, voltarão para a glicólise (fase inicial) para carrear mais elétrons até chegar novamente na fase final (cadeia respiratória).

OBS: O NADH possui energia suficiente para formar 3 moléculas de ATP, já o FADH2 possui uma quantidade de energia um pouco menor que forma apenas 2 moléculas de ATP.

OBS 2: A Cadeia Respiratória também é chamada de fosforilação oxidativa pelo fato de ocorrer a junção de ADP com outro fosfato (formação do ATP) através da energia proveniente da oxidação (retirada de elétrons) da glicose.

OBS: O saldo energético da cadeia respiratória é 34 ATPs


O saldo final da respiração celular é de 38 ATPs para cada glicose quebrada.

Fonte: BioDNA