Os seres vivos possuem um metabolismo, ou seja, uma série de reações químicas que permitem a formação ou a degradação de compostos, e o consumo ou liberação de energia. Essas reações são de extrema importância para a manutenção da vida. Uma destas reações se refere ao processo de respiração celular, que se efetiva através da organela MITOCÔNDRIA, resultando na produção de energia na forma de ATP (Trifosfato de Adenosina).
Veja a estrutura química da molécula de ATP, a seguir:
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| Grupos fosfato + nucleosídeo (Ribose + Adenina) = trifosfato de adenosina |
A produção de energia é essencial para executar as outras reações de metabolismo, e como vimos anteriormente, a energia produzida é na forma de ATP.
Mas por que o ATP é uma forma de energia?
A molécula de adenosina trifosfato é obtida por meio da degradação de carboidratos e lipídios (moléculas orgânicas). É formada por 3 íons fosfato que se ligam através de ligações covalentes a um nucleosídeo (Ribose + Adenina). Pois bem, a energia está contida, em grande quantidade, nas ligações que unem os fosfatos! Logo, com a quebra dessas ligações, há liberação de energia para a execução de outros processos no organismo.
Em vista disso, é inegável a importância da reação de síntese de ATP para a vida!
A produção de ATP, pode ocorrer de 2 formas:
- Através da respiração, de forma aeróbica, ou seja, com consumo de O2.
- Através da fermentação, de forma anaeróbica, ou seja, sem dependência de 02.
Neste biotexto, você irá conhecer a síntese de ATP através da respiração celular. Sendo que esta apresenta 3 etapas, tendo como saldo, não somente o ATP, mas também água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). Envolve uma série de reações químicas para obtenção dos produtos finais, a exemplo da reação de descarboxilação (remoção dos grupos carboxila e obtenção de CO2); A desidrogenação (perda de átomos de hidrogênio, que são capturados por móléculas carreadoras) e fosforilação (Adição de grupos fosfato em uma molécula, como ocorre na molécula de ATP).
A respiração celular ocorre em 3 fases: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons.
Hora de conhecê-las!
ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
1. GLICÓLISE
Onde ocorre?
No citosol, citoplasma da célula.
Depende de oxigênio?
NÃO! Ocorre de forma anaeróbica.
E como acontece?
1. Inicia com a quebra da molécula de glicose (C6H12O6) obtida por meio da digestão de alimentos ou através da quebra da reserva de glicose animal (glicogênio) e vegetal (amido). A glicose é absorvida pelas células, para a produção de ATP!
2. Então a glicose é processada através de 10 reações químicas. Inicialmente, recebendo 2 grupos fosfatos da quebra de 2 molélulas de ATP, originando a molécula frutose-1,6-bifosfato. Que não é estável como a glicose, isso facilita a sua posterior quebra.
3. Com a quebra, são produzidas 2 moléculas de ácido pirúvico ou piruvato como produto final, cuja fórmula química é C3H4O3. Além disso, são originadas 4 moléculas de ATP (obs: menos as 2 que foram consumidos no início da reação, o saldo é de 2 moléculas de ATP). Também ocorrer a liberação de 4 átomos de hidrogênio, que se ligam à moléculas denominadas de NAD+, resultando em NADH+H+;
Obs: O NAD+ é definido como um carreador intermediário de elétrons, captura os íons de hidrogênio resultantes da quebra das ligações covalentes e os transferem para outro aceptor: o aceptor final de elétrons. Ocorre transporte de íons que também são usados para a síntese de ATP.
Resumindo, os produtos da glicólise são:
😏- 2 piruvatos
😏- 2 ATPs (4 menos 2 que foram consumidos)
😏 - 2 NADH+H+
Obs: para adentrar a matriz mitocondrial, o piruvato passará por transformações:
1. Ao passar pela membrana externa da mitocôndria, sobre a reação de descarboxilação e se converte em acetil, resultando na liberação de uma molécula de CO2 e de um aceptor NADH+H+;
2. Uma enzima, chamada de Coenzima-A se liga ao acetil, formando o complexo Acetil-CoA, e assim consegue entrar na matriz mitocondrial;
3. Na matriz, o Acetil-CoA reage com o Ácido Oxaloacético, liberando a coenzima-A e formando o Ácido Cítrico, que inicia a segunda etapa da respiração celular: o ciclo de Krebs.
As etapas posteriores, Ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons, não ocorrem mais no citosol, mas dentro da mitocôndria! A seguir, uma imagem de uma mitocôndria para você se situar:
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| Mitocôndria |
Observou bem a estrutura da mitocôndria?
Então vamos dar continuidade...
2. CICLO DE KREBS
Onde ocorre?
Na matriz mitocondrial, região interna e entre membranas. (Veja a imagem anterior novamente);
O que é?
É a segunda etapa da respiração celular, também conhecido como ciclo do ácido cítrico (o substrato formado pela reação de acetil-CoA com o ácido oxaloacético);
E como ocorre?
1. Ocorre através de 8 reações, em que o ácido cítrico perde CO2 e libera H+, capturados por aceptores intermediários;
2. São formados 1 molécula de ATP, 3 NADH+H+ e uma molécula de FADH2, que também é aceptor intermediário de elétrons;
3. Com a finalização do ciclo de Krebs e com a formação do último NADH+H+, é formado o ácido oxaloacético, que reagirá com a próxima molécula de Acetil-CoA que adentrar a matriz mitocondrial, e então, iniciar outro ciclo.
Resumindo, os produtos de cada ciclo de Krebs:
😏- 1 ácido oxalacético
😏- 1 ATP
😏- 3 NADH+H+
😏- 1 FADH2
😏- 2 CO2
E para finalizar, a última etapa!
3. CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
Onde ocorre?
Nas invaginações da membrana interna da mitocôndria, na região das cristas mitocondriais (dá uma conferida de novo na imagem da mitocôndria).
5. Como há atração entre cargas opostas, através de um transportador, os íons H+ voltam para a matriz mitocondrial. Essa atração e retorno do H+ gera energia, sendo parte usada na síntese de ATP;
6. Os H+ restantes se ligam ao oxigênio e formam água (H2O), definindo o oxigênio (O2) como aceptor final de elétrons.
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