A respiração aeróbia é o processo pelo qual a célula degrada compostos orgânicos (carboidratos) para obtenção de energia metabólica armazenada na molécula de Adenosina Trifosfato - ATP, com produção de compostos inorgânicos dióxido de carbono (CO2) e água (H2O).
Equação geral da respiração aeróbia:
C6H12O6 (glicose) + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O + 38 ATP (energia)
Essa forma de processar quimicamente a molécula de glicose, para a síntese de ATP, é utilizada principalmente por animais e vegetais, além de algumas bactérias, fungos e protozoários.
Mesmo sendo uma reação contínua, a respiração aeróbia é didaticamente subdividida em três etapas associadas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, existindo diferenças entre os organismos procariontes e eucariontes.
Como as células procarióticas são desprovidas de mitocôndrias (organela citoplasmática), tanto a glicólise quanto o ciclo de Krebs ocorrem no hialoplasma da célula, enquanto a cadeia respiratória acontece próximo à face interna da membrana plasmática (mesossomo).
Nas células eucarióticas, a glicólise também acontece no hialoplasma, contudo por se tratar de uma célula provida de mitocôndria, as etapas referentes ao ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem necessariamente no interior dessa organela.
Nesse mecanismo são produzidos ATD de forma direta, no entanto, são formadas moléculas (FAD e NAD) receptoras de prótons H+, sendo cada molécula de FADH2 e NADH responsáveis pela reconstituição respectiva de 2 e 3 moléculas de ATP.
O saldo energético por etapa da respiração:
- Glicólise
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato.
Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de:
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP →
2 ATP + 2 NADH
- Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é conseqüente do ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato.
Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) →
8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
- Cadeia respiratória
Etapa de conversão das
moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP.
2 NADH da glicólise → 6 ATP
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP
34 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Balanço Energético da Respiração Aeróbia
Glicólise = 2 ATP
Ciclo de Krebs = 2ATP
Cadeia respiratória = 34 ATP
Total energético da
respiração celular aeróbia = 38 ATP
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
ATP é uma sigla utilizada para denominar a adenosina trifosfato. Essa molécula é encontrada em todos os seres vivos e constitui a principal forma de energia química, uma vez que sua hidrólise é altamente exergônica (libera energia livre). É graças a ela que diversos processos celulares ocorrem e a homeostase celular é mantida.
→ Estrutura da molécula de ATP
Uma molécula de ATP consiste em:
Uma base nitrogenada adenina;
Uma ribose (carboidrato);
Três grupos fosfato.
Estrutura da molécula de ATP, que está relacionada com a liberação de energia na célula
A base nitrogenada une-se à ribose e forma a adenosina, a qual se liga a uma sequência de três grupos fosfato. Quando a adenosina está ligada a um grupo fosfato, é formada apenas a adenosina monofosfato (AMP). De outra forma, quando essa base liga-se a dois grupamentos fosfato, ocorre, então, a formação da adenosina difosfato (ADP).
→ Hidrólise e a formação de ATP
De uma maneira simplificada, a hidrólise pode ser definida como uma reação em que ocorre a quebra de uma molécula em presença de água. Na hidrólise de ATP, observa-se ao final do processo a produção de energia livre, que vai ser constantemente utilizada pela célula. Além disso, também se verifica a formação de uma molécula de ADP e de um íon fosfato inorgânico. Essa reação pode ser assim representada:
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
ATP + H2O → ADP + Pi + energia livre
Vale salientar que uma reação inversa a essa pode acontecer, assim, a ADP e o Pi são usados para formar novas moléculas de ATP. Nesse caso, não se observa uma reação exergônica, mas se trata de uma reação endergônica,com a utilização de energia livre. Podemos representar essa reação da seguinte forma:
ADP + Pi + energia livre → ATP + H2O
A molécula de ATP é formada e também utilizada muito rapidamente pelas células. Uma única célula viva necessita de milhões de moléculas de ATP, a cada segundo, para manter suas atividades. Estima-se que uma molécula de ATP é usada cerca de um segundo após a sua síntese.