Aula 5 Respiração Celular

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Respiração celular 
Juliana Pereira 
Introdução 
Introdução 
• A energia utilizada pelas células eucariontes, tanto animais 
quanto vegetais, provém da ruptura gradual de ligações 
covalentes de moléculas de compostos orgânicos ricos em 
energia. 
 
• As células não usam diretamente a energia liberada dos 
hidratos de carbono e gorduras, mas se utilizam de um 
composto intermediário, a adenosina-trifosfato (ATP), 
geralmente contida nas moléculas de glicose e de ácidos 
graxos. 
A estrutura do ATP 
ADP e ATP 
• No citoplasma das células existe uma substância solúvel conhecida 
como adenosina difosfato (ADP). É comum a existência de radicais solúveis 
livres de fosfato inorgânico (Pi), ânions monovalentes do ácido orto-fosfórico. 
 
• Cada vez que ocorre a liberação de energia na respiração aeróbica, essa 
energia liga o fosfato inorgânico (Pi) ao ADP, gerando ATP. Como o ATP 
também é solúvel ele se difunde por toda a célula. 
 
• A ligação do ADP com o fosfato é reversível. Então, toda vez que é necessário 
energia para a realização de qualquer trabalho na célula, ocorre a conversão 
de algumas moléculas de ATP em ADP + Pi e a energia liberada é utilizada pela 
célula. A recarga dos ADP ocorre toda vez que há liberação de energia na 
desmontagem da glicose, o que ocorre na respiração aeróbia ou na 
fermentação. 
 
 
 
Introdução 
• O citoplasma contém energia acumulada nos depósitos de 
moléculas de triacilglicerídeos, de moléculas de glicogênio e, também 
sob a forma de compostos intermediários ricos em energia, dos quais 
o principal é o ATP. 
 
• Os triacilglicerídeos e o glicogênio representam acúmulo de energia 
sob forma estável e concentrada, mas dificilmente acessível. 
 
• O ATP é um composto instável, que não contém energia tão 
concentrada, facilmente quebrável pela enzima ATPase (abundante 
no citoplasma). 
 
 
 
 
 
 
Respiração celular 
• A respiração: processo de degradação das moléculas 
orgânicas, reduzindo-as a moléculas praticamente sem energia 
liberável. Os produtos da degradação inicial da molécula 
orgânica são combinados com o oxigênio do ar e 
transformados em gás carbônico e água. 
E
N
E
R
G
IA
 
EXOTÉRMICA 
t 
Ex.: Respiração celular 
 
C6H12O6 + 6O2  +6CO2 + 6H2O + Energia 
reagente 
produtos 
energia 
Rendimento energético da respiração 
• O processo de respiração aeróbica é muito eficiente: para cada 
molécula de glicose degradada, são produzida na respiração, 
38 moléculas de ATP, a partir de 38 moléculas de ADP e 38 
grupos de fosfatos. 
 
• A respiração é um processo complexo. São necessários cerca 
de 60 passos metabólicos a mais, além dos nove que compõe a 
glicólise, para que uma molécula de glicose seja totalmente 
degradada a CO2 e H2O, em presença de O2. 
 
 
Etapas da respiração aeróbica 
• A degradação da glicose na respiração celular se dá em três 
etapas fundamentais: 
- glicólise, 
- ciclo de Krebs 
- cadeia transportadora de elétrons. 
 
• A glicólise ocorre no hialoplasma da célula, enquanto o ciclo 
de Krebs e a cadeia transportadora de elétrons ocorrem no 
interior das mitocôndrias. 
 
Glicólise 
• A glicólise consiste na transformação de uma molécula de glicose, ao longo de 
várias etapas, em duas moléculas de ácido pirúvico. 
• Nesse processo são liberados quatro hidrogênios, que se combinam dois a dois, 
com moléculas de uma substância celular capaz de recebê-los: 
o NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídio). 
• Ao receber os hidrogênios, cada molécula de NAD se transforma em NADH2. 
Durante o processo, é liberada energia suficiente para a síntese de 2 ATP. 
 
 
I – ESTÁGIO 
Preparação 
da glicose 
 
Investimento de 
energia para ser 
recuperada mais 
tarde 
I I – ESTÁGIO 
 
Quebra e rearranjo 
da molécula de 
glicose em duas 
moléculas de 3 
carbonos 
III – ESTÁGIO 
 
Geração de energia 
Fosforilação oxidativa 
• Ocorre na presença de oxigênio; 
 
• Maior rendimento energético que a glicólise 
 
• Composto por três processos distintos: 
-Produção de acetilcoenzima A (acetil-CoA) 
- Ciclo do Ácido cítrico 
- Cadeia transportadora de elétrons 
 
• Ocorre nas mitocôndrias. 
Produção de acetilcoenzima A 
• As moléculas de ácido pirúvico resultantes da degradação da glicose 
penetram no interior das mitocôndrias, onde ocorrerá a respiração 
propriamente dita. 
 
• Cada ácido pirúvico reage com uma molécula de coenzima A, originando três 
tipos de produtos: acetil-Co A, gás carbônico e hidrogênios. 
 
• A transformação do piruvato em acetil-Co A deve-se a um complexo 
multienzimático : COMPLEXO DESIDROGENASE DO PIRUVATO 
 
• Constituído por: 
-Múltiplas cópias de 3 enzimas 
- 5 Co-enzimas 
- 2 proteínas reguladoras 
 
• Esse complexo converte piruvato em acetil-Co A, liberando CO2 que é 
liberado da mitocôndria 
Piruvato + CoA piruvato desidrogenase acetil-CoA +CO2 
NAD+ NADH 
CH3 
C=O 
O- 
C=O 
Ciclo do ácido cítrico ou de Krebs 
CICLO 
 DE 
KREBS 
• Os oito hidrogênios liberados no ciclo de Krebs reagem com 
duas substâncias aceptoras de hidrogênio, o NAD e o FAD, 
que os conduzirão até as cadeias respiratórias, onde 
fornecerão energia para a síntese de ATP. No próprio ciclo 
ocorre, para cada acetil que reage, a formação de uma 
molécula de ATP. 
 
Cadeia transportadora de elétrons 
• Como vimos até aqui: 
 
- foram liberados quatro hidrogênios durante a glicólise, que foram capturados 
por duas moléculas de NADH2 
 
- na reação de cada ácido pirúvico com a coenzima A formam-se mais duas 
moléculas de NADH2 
 
- no ciclo de Krebs, dos oito hidrogênios liberados, seis se combinam com três 
moléculas de NAD, formando três moléculas de NADH2, e dois se combinam 
com um outro aceptor, o FAD, formando uma molécula de FADH2. 
Cadeia transportadora de elétrons 
• Através de sofisticados métodos de rastreamento de substâncias, os 
bioquímicos demonstraram que os hidrogênios liberados na degradação das 
moléculas orgânicas e capturados pelos aceptores acabam por se combinar 
com átomos de oxigênio provenientes do O2 atmosférico. Dessa combinação 
resultam moléculas de água. 
 
• Antes de reagirem como o O2, porém, os hidrogênios, percorrem uma longa 
e complexa trajetória, na qual se combinam sucessivamente com diversas 
substâncias aceptoras intermediárias. 
 
• Ao final dessa trajetória, os hidrogênios se encontram seus parceiros 
definitivos, os átomos de oxigênio (O2). 
Elétrons altamente 
energéticos 
Cadeia transportadora 
De elétrons 
O2 + 4H
+ + 4e-  2H2O 
Balanço energético 
- 1 NADH2 + ½ O2 + 2,5 ADP + 2,5P 1 H2O + 2,5 ATP + 1 NAD 
- 1 FADH2 + ½ O2 + 1,5 ADP + 1,5P 1 H2O + 1,5 ATP + 1 FAD 
Balanço energético 
O ciclo de Krebs não participa apenas do metabolismo 
energético: à medida que as diversas substâncias do ciclo 
vão se formando, parte delas pode ser “desviada”, indo 
servir de matéria-prima para a síntese de substâncias 
orgânicas (anabolismo). 
 
Por exemplo, uma parte das substâncias usadas pelas 
células para produzir aminoácidos, nucleotídeos e gorduras 
provém do ciclo de Krebs. 
 
 
 
Em situação de intensa atividade muscular, os músculos estriados 
esqueléticos necessitam de muita energia. Essa energia é obtida pela “queima” 
de alimento com o uso de gás oxigênio. Mas, nesse caso, parte da energia 
necessária para a atividade muscular é obtida também por um tipo de 
fermentação, um mecanismo de “queima” de alimento sem utilização gás 
oxigênio. A fermentação que ocorre no músculo é chamada fermentação 
láctica, pois gera ácido láctico como produto final. 
Após um período de repouso, o ácido láctico presente no músculo dapessoa é 
“queimado”, e as dores musculares desaparecem. 
Quando uma pessoa realiza um esforço muscular muito 
intenso, é comum ela ficar cansada e sentir dores na região 
muscular mais solicitada. É a fadiga muscular, que ocorre 
por causa do acúmulo de ácido lático no músculo. 
Fadiga muscular