Respiração Aeróbica - UFMG

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Respiração aeróbica

Processo catabólico de oxidação completa da glicose em presença de oxigênio (O2), gerando CO2, água e grande quantidade de energia armazenada em ATP.

Equação geral da respiração celular

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energia (cerca de 30 a 32 ATP).

Etapas da respiração aeróbica

Divide-se em três etapas sucessivas: glicólise (citosol), ciclo de Krebs (matriz mitocondrial) e fosforilação oxidativa (cristas mitocondriais).

Glicólise

Etapa anaeróbica que ocorre no citosol, onde uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato, com rendimento líquido de 2 ATP e 2 NADH.

Fase de investimento da glicólise

Consumo inicial de 2 moléculas de ATP para fosforilar a glicose e torná-la reativa para a clivagem enzimática.

Fase de rendimento da glicólise

Produção de 4 moléculas de ATP por fosforilação ao nível do substrato e formação de 2 NADH a partir da redução do NAD+.

Oxidação do piruvato

Conversão do piruvato em acetil-CoA na matriz mitocondrial, liberando 1 CO2 e gerando 1 NADH por piruvato (2 NADH por glicose).

Ciclo de Krebs

Série cíclica de reações na matriz mitocondrial que oxida o grupo acetil a CO2, transferindo elétrons e prótons para carreadores NADH e FADH2.

Início do Ciclo de Krebs

União do acetil-CoA (2 carbonos) com o oxaloacetato (4 carbonos) para formar o citrato (ácido cítrico, 6 carbonos).

Rendimento do Ciclo de Krebs por glicose

Gera 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2 e 2 GTP (convertidos em 2 ATP) a partir das duas voltas completas do ciclo.

Fosforilação oxidativa

Etapa final nas cristas mitocondriais, onde a energia dos elétrons carreados por NADH e FADH2 é usada para sintetizar a maior parte do ATP.

Cadeia transportadora de elétrons

Complexos proteicos nas cristas mitocondriais que transferem elétrons em ordem crescente de afinidade, liberando energia gradativa.

Papel do NADH e FADH2

Atuam como doadores de elétrons de alta energia e íons H+ para os complexos enzimáticos da cadeia respiratória.

Gradiente eletroquímico de prótons

Acúmulo de íons H+ no espaço intermembranas gerado pelo bombeamento ativo de prótons durante a passagem de elétrons na cadeia.

Quimiosmose e ATP sintase

Fluxo exergônico de H+ de volta à matriz através da ATP sintase, que utiliza a força próton-motriz para fosforilar ADP em ATP.

Aceptor final de elétrons

O oxigênio molecular (O2), que recebe elétrons e íons H+ no final da cadeia respiratória, formando água (H2O).

Efeito da ausência de oxigênio

Interrompe a cadeia respiratória e o ciclo de Krebs por acúmulo de carreadores reduzidos, forçando a célula para vias fermentativas.

Ação de desacopladores (ex.: DNP)

Permitem o refluxo de H+ sem passar pela ATP sintase, dissipando o gradiente de prótons na forma de calor e cessando a produção de ATP.

Ação de venenos como o cianeto

Bloqueia o citocromo c oxidase (complexo IV), impedindo a doação de elétrons ao oxigênio e paralisando a síntese aeróbica de ATP.

Saldo energético teórico total

Aproximadamente 30 a 32 moléculas de ATP produzidas por molécula de glicose totalmente degradada na respiração aeróbica.