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É um processo pelo qual os organismos obtém energia. A respiração celular ocorre nas mitocôndrias, em presenta de oxigênio e é divida em três etapas: Glicólise, ciclo do ácido cítrico (ou ciclo de Krebs) e a fosforilação oxidativa. Esse processo pode se referir na presença de oxigênio (aeróbio) ou na sua ausência (anaeróbio). Normalmente este terno é usado para se referir ao processo aeróbio. A obtenção de energia ocorre com a oxidação de uma molécula orgânica: Glicose. Parte da energia libera é armazenada em moléculas de ATP (Adenosina Trifosfato) e outra parte liberada como forma de calor. Etapas Glicólise ❑ Essa primeira etapa ocorre sem a presença de oxigênio. Na glicólise ocorre a degradação da molécula de glicose. ❑ Essa etapa ocorre no citoplasma das células. ❑ A glicólise é dividida em 10 reações e ao final, o saldo são de duas moléculas de piruvato, duas moléculas de NADH e duas moléculas de ATP. Ciclo do Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs) ❑ Na presença de oxigênio, as moléculas de piruvato entram nas mitocôndrias. ❑ Antes no início do Ciclo de Krebs, deve ocorrer a oxidação do piruvato, para dar continuidade ao ciclo. ❑ Essa etapa ocorre na matriz mitocondrial em eucariotos (e procariotos ocorre no citoplasma). A oxidação do piruvato, produz uma molécula de acetil- coenzima-A (Acetil-CoA). Neste processo libera CO2. O Acetil-CoA é o combustível para o ciclo do ácido cítrico. ❑ Ao longo do processo, ocorre trocas de elétrons e fosforilação. ❑ O saldo final são 6 NADH, 2 FADH² e 2 ATP. Fórmula química da Glicose Fosforilação Oxidativa ❑ Nessa etapa os NADH e FADH² (que são transportadoras de elétrons produzidas no ciclo anterior) doarão seus elétrons para a cadeia transportadora de elétrons (ou cadeia respiratória). ❑ Na cadeia, uma série de proteínas (os citocromos, por exemplo) atuam como transportadores, e ao longo das cadeias, os elétrons vão perdendo energia, sendo captados pelo Oxigênio, aceptor final, formando moléculas de H²O. ❑ Ocorre na membrana interna da mitocôndria. Saldo final da Respiração Celular: 32 ATPs Interior da Membrana Mitocondrial Site: Biologia Net Biomedicina Descomplicada Ocorre a fosforilação da molécula de glicose, em que ela recebe fosfato proveniente da molécula de ATP, formando glicose 6-fosfato. A molécula glicose 6-fosfato sofre um rearranjo e forma frutose 6-fosfato. Outra molécula de ATP fornece fosfato à molécula de frutose 6-fosfato, dando origem à frutose 1, 6 - difosfato. A molécula de frutose 1, 6- difosfato sofre um rearranjo, com a abertura de seu anel benzeno, originando duas moléculas com três carbonos cada uma: gliceraldeído 3-fosfato e di-hidroaxetona fosfato. A molécula de di-hidroaxetona sofre um rearranjo dando origem a outra molécula de gliceraldeído 3-fosfato. Pode-se observar que ao final dessa primeira fase, houve apenas gasto de energia, com a conversão de duas moléculas de ATP em ADP. Duas moléculas de NAD+ (dinucleotídio nicotinamida e adenina) são reduzidas em duas moléculas de NADH com os elétrons provenientes da oxidação de gliceraldeído 3-fosfato em 1,3 –difosfoglicerato. Cada molécula de 1,3 – difosfoglicerato cede um fosfato a uma molécula de ADP originando, assim, duas molécula de ATP e duas molécula de 3 – fosfoglicerato. Ocorre um rearranjo das moléculas de 3 – fosfoglicerato, formando 2 – fosfoglicerato. As moléculas de 2 – fosfoglicerato perdem uma molécula de H2O, originando o fosfoenolpiruvato. As moléculas de fosfoenolpiruvato fornecem um fosfato a uma molécula de ADP, originando duas moléculas de ATP e duas de piruvato. Essa etapa, também conhecida como fase de lucro ou compensação energética, ocorre o ganho energético. O saldo final da glicólise, será de duas moléculas de piruvato, duas moléculas de NADH e duas moléculas de ATP, produzidas a partir de uma molécula de glicose. Biomedicina Descomplicada Produto da Glicólise Com o oxigênio, o piruvato entra na mitocôndria, passando por três etapas para a formação do Acetil- coenzima A. Na presença de oxigênio, o piruvato é completamente oxidado. No ciclo do ácido cítrico ocorre a oxidação completa da glicose, divididos em oitos etapas. O coenzima A reage com o oxaloacetato, (um ácido constituído por quatro carbonos) formando o citrato, (uma forma oxidada do ácido cítrico constituída por seis carbonos). A seguir ocorrerão reações que levarão à degradação do citrato, dois dos seis carbonos são removidos e oxidados a CO2, formando novamente oxaloacetato. O oxaloacetato reagirá com outro acetil- CoA, iniciando novamente o ciclo. Saldo final: 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP. Biomedicina Descomplicada Cadeia Transportadora de Eletrons Espaço intermembranar Membrana Mitocondrial Interna Matrix Mitocondrial Na etapa do ciclo do ácido cítrico, as moléculas NADH e FADH2, transportadoras de elétrons produzidas no ciclo de ácido cítrico, doarão elétrons pa ra a cadeia de transporte de elétrons ou cadeia respiratória. Na cadeia, a transferência de elétrons acontece através de uma série de transportadores, como algumas proteínas, por exemplo, os citocromos. Esses elétrons vão perdendo energia em cada etapa da cadeia, sendo captados pelo oxigênio, aceptor final, reduzindo-os a H20. O transporte de elétrons pela cadeia na membrana interna da mitocôndria também leva a um transporte ativo de prótons na cadeia. Esses irão retornar à matriz da mitocôndria e, simultaneamente, por meio da fosforilação oxidativa do ADP, será formado ATP. Essa etapa é denominada quimiosmose. Ao final de todo o processo de respiração celular, terão sido produzidos, no máximo, 32 ATP. Molécula de Adenosina Trifosfato Biomedicina Descomplicada