Respiração e fermentação

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Bioenergética
Respiração celular e fermentação
Respiração celular:
·	Ocorre em algumas etapas: uma parte ocorre no citosol e outra parte é realizada no interior das mitocôndrias.
·	O CO2 resultante da respiração vem da oxidação da glicose
·	Mitocôndrias: 
·	São envolvida por duas membranas
·	A membrana interna é praticamente impermeável e apresenta dobramentos, conhecidos como cristas mitocondriais.
·	O interior da mitocôndria é preenchido por um coloide: a matriz mitocondrial
·	A membrana externa é permeável e delimita, entre a membrana interna e ela, o espaço intermembranas.
·	As mitocôndrias apresentam DNA circular sem histonas, sendo similar ao material genético dos procariontes.
·	Respiração celular é um processo químico e acontece dentro das células
·	Processo aeróbio que dregrada a glicose e gera água e gás carbônico como resíduos, além de acumular energia em forma de ATP.
·	Na respiração celular ocorrem os processos de descarboxilação, desidrogenação e fosforilação:
·	Descarboxilação (perda de co2): remoção de grupos carboxila, gerando CO2. Nos heterótrofos é eliminado no ambiente. Nos autótrofos o CO2 pode ser empregado na fotossíntese. A descarboxilação envolve as vitaminas B1 (timina) e B8 (biotina)
·	Desidrogenação (perda de hidrogênio): perda de átomos de hidrogênio, constituindo um processo de oxidação. Os hidrogênios são transferidos para aceptores que "aceitam". O último aceptor de hidrogênio na respiração celular é o O2, ocorrendo a produção de água.
·	Fosforilação (formação de ATP): formação de ATP a partir de ADP e de fosfato inorgânico, que se encontram dissolvidos no citosol e na matriz mitocondrial. Esse processo requer energia, liberada em algumas reações químicas da respiração.
·	A respiração celular é dividida em três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória
·	Glicólise: 
·	Ocorre no citosol
·	Oxidação parcial da glicose: extrair (extrair elétrons do H) energia
·	Ocorre em 10 etapas
·	Etapa anaeróbica 
·	É um processo independente
·	NAD e FAD: carregam elétrons de H
·	ATP: é um adenina ligada a uma ribose ligada a 3 fosfatos
·	Inicialmente a glicose recebe dois grupos fosfatos, transferidos de duas moléculas de ATP (presentes no citosol) e se converte em frutuse difosfato (frutose-1, 6-bifosfato). Essa substância tem mais energia que a glicose e é mais fácil de degradar
·	A molécula de frutose difosfato é quebrada em duas moléculas, que sofrem alterações (perdem 2H) convertendo-se em ácido pirúvico/piruvato (C3H4O3) 
·	A molécula de glicose é quebrado em duas moléculas chamadas da piruvato/ácido pirúvico (C3H403)
·	Durante a oxidação da glicose são perdidos 4H+ e 4 elétrons
·	Quem vai capturar esses elétrons vão ser as moléculas NAD+ que é um aceptor intermediário de elétrons. Cada NAD+ captura 2é e 2H+, então vai precisar duas moléculas de NAD+, formando duas moléculas de NADH e dois H+.
·	Com todas essas mudanças, os produtos finais da glicólise são: duas moléculas de ácido pirúvico, duas moléculas de ATP, dois NADH e dois H+
·	Como na produção da frutose difosfato são gastos 2 ATPs, o saldo da glicólise é 2 ATPs.
·	Oxidação do piruvato:
·	As moléculas de piruvato provenientes da degradação da glicose atravessam a membrana da mitocôndria com o auxílio de uma proteína e alcançam a matriz mitocondrial
·	Etapa 1. Um grupo carboxila é retirado do piruvato (descarboxilação) e liberado na forma de uma molécula de dióxido de carbono, deixando uma molécula com dois carbonos (C2H40) para trás.
·	Etapa 2. A molécula com dois carbonos da etapa 1 é oxidada (2é e 2H+ pois eram dois piruvatos) e os elétrons perdidos na oxidação são capturados pelo NAD+ para formar NADH
·	Etapa 3. A molécula com dois carbonos oxidada, chamada de acetil não pode entrar sozinha no ciclo de Krebs, portanto ela une-se à Coenzima A (coA), uma molécula orgânica derivada da vitamina B5, para formar acetil-coA (C2H3O)
·	Resumo: na conversão de ácido pirúvico em acetil-coA ocorre descarboxilação, com a formação de CO2, também há liberação de átomos de hidrogênio, que reagem com o NAD+, formando NADH + H+
·	Saldo: 2 CO2 2NADH2 2 acetil-coA
·	Ciclo de Krebs:
·	Acontece na matriz mitocondrial
·	Cada molécula de glicose passa por 2 ciclos de krebs
·	Vai acontecer a oxidação total da glicose, pois oxida os dois últimos carbonos que restavam
·	Também pode ser chamado de ciclo do ácido cítrico
·	Ocorre em 8 etapas
·	O grupo acetil (2C) reage com o ácido oxalecético (oxaloacetato) (4C), e a coenzima A é liberada, forma-se então o ácido cítrico (citrato) com 6 carbonos
·	A seguir ocorrem reações que causam a degradação do citrato gradualmente. Nesse processo, ocorrem a remoção e a oxidação de dois de seus átomos de carbono, formando CO2. 
·	Com a perda de dois carbonos, o oxaloacetato é regenerado e pode reagir com outro acetil-CoA, iniciando novamente o ciclo. 
·	É importante destacar que cada etapa do ciclo de Krebs é catalizada por uma enzima específica.
·	À medida que ocorre a oxidação do citrato, energia é liberada e utilizada na produção de moléculas carreadoras de energia. 
·	Em cada ciclo, para cada grupo acetil, uma molécula de ADP é convertida em ATP; 3 NAD+ são reduzidas a NADH; a FAD recebe dois elétrons e dois prótons, formando FADH2.
·	Considerando que cada molécula de glicose produz dois acetil-CoA, ao final do ciclo de Krebs (ocorrem dois ciclos) terão sido produzidos 6 NADH, 2 FADH2, 4CO2, 2 ATP.
·	São 2CO2 resultantes da conversão de piruvato em 2 acetil-coA e 4CO2 nos dois ciclos de Krebs, totalizando os 6CO2
·	O CO2 É LIBERADO PARA O AMBIENTE NO CICLO DE KREBS
·	O ATP é empregado no metabolismo, os demais protudos (FADH2, NADH e H+) são empregados na cadeia respiratória
·	 Cadeia Respiratória:
·	Pode ser chamada de fosforilação oxidativa
·	Respiração aeróbica
·	Ocorre nas cristas mitocondriais
·	Maior produção de ATP
·	Citocromos: proteínas que ficam na membrana. Apresentam um átomo central de ferro ou cobre e atuam como transportadores de elétrons.
·	ATP sintase: onde ocorre a produção de ATP
·	O FADH2 vai liberar 2H+ e 2 elétrons. Os dois elétrons são transportados pelos citocromos e ficam na matriz mitocondrial
·	 Durante o trajeto, os elétrons formarão, juntamente com os transportadores, diferentes compostos provisórios cuja quantidade de energia é menor que a transportada pelo transportador anterior.
·	Essa energia liberada em cada etapa será utilizada para transportar íons H+ presentes na matriz, para o espaço intermembranas.
·	Com isso, essa região ficará carregada positivamente e o outro lado da membrana estará carregada negativamente. Assim, os hidrogênios forçarão sua volta tentando acabar com essa diferença de potencial. Para voltar, os hidrogênios poderão passar apenas pelo complexo proteico transmembrana chamado de enzima ATPsintase.
·	Quando ocorre a passagem de um íon hidrogênio pela ATPsintase, uma parte desta enzima gira (como uma turbina de uma hidrelétrica), produzindo energia que é utilizada para ligar um ADP + um P, formando ATP.
·	O oxigênio estará no fim da cadeia respiratória, recebendo os elétrons que passaram pelas proteínas. Assim, o oxigênio ficará instável e reagirá com íons H+, formando moléculas de água.
·	O NADH fornece mais energia que o FADH2
·	Saldo por etapa:
·	Glicólise: Para cada molécula de glicose que inicia o processo, temos:
·	2 piruvatos
·	2 NADH2
·	2 ATP.
·	Oxidação do piruvato: Partindo-se dos 2 piruvatos produzidos na glicólise, temos:
·	2 CO2
·	2 NADH2
·	2 Acetil-CoA.
·	Ciclo de Krebs: Partindo-se dos 2 Acetil-CoA produzidos na glicólise temos:
·	4 CO2
·	2 GTP (=2 ATP)
·	6 NADH2
·	2 FADH2.
·	Cadeia respiratória: Partindo-se dos NADH2 e FADH2 produzidos ao longo das tapas anteriores, temos:
·	6 H2O
·	26 ATP.
·	Saldo final: 30 ATP
·	2 ATP (glicólise)
·	2 ATP (ciclo de krebs)
·	26 ATP (cadeia respiratória)
·	Cada NADH forma 3 ATP, e cada FADH forma 2 ATP
Fermentação:
·	É um processo anaeróbio
·	Acontece no citoplasma
·	Tem grande semelhança com a glicólise: uma molécula de glicose é degradada, gerando dois piruvatos, 2NADH + H+ e umsaldo de 2ATPs.
·	O caminho até o piruvato é comum a todas as fermentações, a partir desse ponto, cada tipo de fermentação produz um tipo diferente de produto final, que pode ser: álcool etílico, metano, ácido acético, ácido lático...
·	Fermentação alcoólica:
·	Local: citosol
·	Processo anaeróbio
·	É realizada por algumas bactérias (leveduras) e alguns fungos 
·	É usado na produção de pães pois a massa cresce devido à liberação de CO2 pelo fermento
·	Apenas glicólise (oxidação parcial da glicose)
·	Para quebrar a glicose em dois piruvato: perde 2CO2
·	Acontece liberação (de cada piruvato) de 2 hidrogênio e 2é, o hidrogênio combina-se o NAD formando NADH + H+, ou seja 2NADH2.
·	Para converter os piruvatos em acetaldeído (etanal C2H4O): perde 2CO2
·	Os NADH2 vão devolver os elétrons ao etanal, que então vai virar etanol (C2H60)
·	Se o etanol for oxidado vai acontecer a fermentação acética (tranformação do vinho em vinagre)
·	Fermentação láctica:
·	É realizada por algumas bactérias e alguns fungos, formando ácido láctico a partir da glicose
·	Esse ácido promove a desnaturação das proteínas do leite, determinando sua conversão em iogurte ou queijo
·	O ser humano também pode realizar fermentação láctica em células musculares
·	O piruvato reage com o NADH2 gerando o ácido láctico. Como o ácido pirúvico e o ácido láctico (C3H603) apresentam três carbonos, não ocorre descarboxilação
·	Não é liberado CO2