Respiração aeróbica: características, estágios e organismos

A respiração aeróbica ou aeróbico é um processo biológico que envolve a obtenção de energia de moléculas orgânicas – – principalmente glicose por uma série de reacções de oxidação, em que o aceitador de electrões final é oxigénio.

Este processo está presente na grande maioria dos seres orgânicos, especificamente eucariotos . Todos os animais , plantas e fungos respiram aerobicamente. Além disso, algumas bactérias também exibem um metabolismo aeróbico.

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Nos eucariotos, o mecanismo para respiração celular está localizado nas mitocôndrias.
Fonte: Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI) de Bethesda, MD, EUA [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

Em geral, o processo de obtenção de energia a partir da molécula de glicose é dividido em glicólise (esta etapa é comum nas vias aeróbica e anaeróbica), no ciclo de Krebs e na cadeia de transporte de elétrons.

O conceito de respiração aeróbica se opõe à respiração anaeróbica. Neste último, o aceitador final de elétrons é outra substância inorgânica, além do oxigênio. É típico de alguns procariontes .

O que é oxigênio?

Antes de discutir o processo de respiração aeróbica, é necessário conhecer certos aspectos da molécula de oxigênio.

É um elemento químico representado na tabela periódica com a letra O e o número atômico 8. Sob condições padrão de temperatura e pressão, o oxigênio tende a se unir em pares, dando origem à molécula de dioxigênio.

Esse gás, formado por dois átomos, é oxigênio, carece de cor, cheiro ou sabor e é representado pela fórmula O 2 . Na atmosfera, é um componente proeminente e é necessário para sustentar a maioria das formas de vida na Terra.

Graças à natureza gasosa do oxigênio, a molécula é capaz de passar livremente através das membranas celulares – tanto a membrana externa que separa a célula do ambiente extracelular quanto as membranas dos compartimentos subcelulares, entre elas as mitocôndrias .

Características respiratórias

As células usam as moléculas que ingerimos através de nossa dieta como uma espécie de “combustível” respiratório.

A respiração celular é o processo de geração de energia, na forma de moléculas de ATP , em que as moléculas se submetem a oxidação para se degradar e o aceitador de electrões final é, na maioria dos casos, uma molécula inorgânica.

Uma característica essencial que permite que processos respiratórios sejam realizados é a presença de uma cadeia de transporte de elétrons. Na respiração aeróbica, o aceitador final dos elétrons é a molécula de oxigênio.

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Sob condições normais, esses “combustíveis” são carboidratos ou carboidratos e gorduras ou lipídios. À medida que o corpo entra em condições precárias devido à falta de comida, recorre ao uso de proteínas para tentar atender às suas demandas de energia.

A palavra respiração faz parte do nosso vocabulário na vida cotidiana. O ato de tomar ar nos pulmões, em ciclos contínuos de exalações e inalações que chamamos de respiração.

No entanto, no contexto formal das ciências biológicas, essa ação é designada pelo termo ventilação. Assim, o termo respiração é usado para se referir a processos que ocorrem no nível celular.

Processos (etapas)

Os estágios da respiração aeróbica envolvem as etapas necessárias para extrair energia das moléculas orgânicas – neste caso, descreveremos o caso da molécula de glicose como combustível respiratório – até atingirmos o aceitador de oxigênio.

Essa via metabólica complexa é dividida em glicólise, ciclo de Krebs e cadeia de transporte de elétrons:

Glicólise

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Figura 1: glicólise versus gliconeogênese. Reações e enzimas envolvidas.

O primeiro passo para a degradação do monômero de glicose é a glicólise, também chamada glicólise. Este passo não requer oxigênio diretamente e está presente em praticamente todos os seres vivos .

O objetivo dessa via metabólica é a clivagem da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico, obtendo duas moléculas de energia líquida (ATP) e reduzindo duas moléculas de NAD + .

Na presença de oxigênio, a rota pode continuar até o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons. Caso o oxigênio esteja ausente, as moléculas seguiriam a rota de fermentação . Em outras palavras, a glicólise é uma via metabólica comum da respiração aeróbica e anaeróbica.

Antes do ciclo de Krebs, a descarboxilação oxidativa do ácido pirúvico deve ocorrer. Essa etapa é mediada por um complexo enzimático muito importante, chamado piruvato desidrogenase, que executa a reação mencionada acima.

Assim, o piruvato se torna um radical acetil que é subsequentemente capturado pela coenzima A, responsável por transportá-lo para o ciclo de Krebs.

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou do ácido tricarboxílico, consiste em uma série de reações bioquímicas catalisadas por enzimas específicas que buscam liberar gradualmente a energia química armazenada na acetil coenzima A.

É uma via que oxida completamente a molécula de piruvato e ocorre na matriz mitocondrial.

Esse ciclo é baseado em uma série de reações de oxidação e redução que transferem a energia potencial na forma de elétrons para elementos que os aceitam, particularmente para a molécula NAD + .

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Resumo do ciclo de Krebs

Cada molécula de ácido pirúvico é dividida em dióxido de carbono e uma molécula de dois carbonos, conhecida como grupo acetil. Com a ligação à coenzima A (mencionada na seção anterior), o complexo acetil coenzima A é formado.

Os dois carbonos de ácido pirúvico entram no ciclo, condensam-se com oxaloacetato e uma molécula de citrato de seis carbonos é formada. Assim, ocorrem reações escalonadas oxidativas. O citrato retorna ao oxaloacetato com uma produção teórica de 2 moles de dióxido de carbono, 3 moles de NADH, 1 de FADH 2 e 1 mole de GTP.

Como duas moléculas de piruvato são formadas na glicólise, uma molécula de glicose assume duas revoluções do ciclo de Krebs.

Corrente transportadora de elétrons

Uma cadeia de transporte de elétrons consiste em uma sequência de proteínas que têm a capacidade de realizar reações de oxidação e redução.

A passagem de elétrons através desses complexos de proteínas se traduz em uma liberação gradual de energia que é subsequentemente usada na geração de ATP por via quimio-osmótica. É importante ressaltar que a última reação em cadeia é do tipo irreversível.

Nos organismos eucarióticos, que possuem compartimentos subcelulares, os elementos da cadeia de transporte são ancorados à membrana mitocondrial. Nos procariontes, que não possuem esses compartimentos, os elementos da cadeia estão localizados na membrana plasmática da célula.

As reações dessa cadeia levam à formação de ATP, por meio da energia obtida pelo deslocamento de hidrogênio pelos transportadores, até atingir o aceitador final: oxigênio, reação que produz água.

Tipos de moléculas transportadoras

A corrente é composta por três variantes de transportadores. A primeira classe são flavoproteínas, caracterizadas pela presença de flavina. Esse tipo de transportador pode realizar dois tipos de reações, tanto de redução quanto de oxidação, alternativamente.

O segundo tipo é formado por citocromos. Essas proteínas têm um grupo heme (como a hemoglobina), que pode ter diferentes estados de oxidação.

A última classe de transportador é a ubiquinona, também conhecida como coenzima Q. Essas moléculas não são de natureza proteica.

Organismos com respiração aeróbica

A maioria dos organismos vivos tem um tipo de respiração aeróbica. É típico de organismos eucarióticos (seres com um núcleo verdadeiro em suas células, delimitado por uma membrana). Todos os animais, plantas e fungos respiram aerobicamente.

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Animais e fungos são organismos heterotróficos, o que significa que o “combustível” que será usado na via metabólica da respiração deve ser consumido ativamente na dieta.Em contraste com as plantas, que têm a capacidade de produzir seus próprios alimentos através da via fotossintética.

Alguns gêneros de procariontes também precisam de oxigênio para respirar. Especificamente, existem bactérias aeróbicas estritas – ou seja, elas crescem apenas em ambientes com oxigênio, como pseudomonas.

Outros gêneros de bactérias têm a capacidade de alterar seu metabolismo de aeróbico para anaeróbico, de acordo com as condições ambientais, como as salmonelas. Em procariontes, ser aeróbico ou anaeróbico é uma característica importante para a classificação.

Diferenças com a respiração anaeróbica

O processo oposto à respiração aeróbica é a modalidade anaeróbica. A diferença mais óbvia entre os dois é o uso de oxigênio como aceitador final de elétrons. A respiração anaeróbica usa outras moléculas inorgânicas como receptores.

Além disso, na respiração anaeróbica, o produto final das reações é uma molécula que ainda tem potencial para continuar oxidando. Por exemplo, ácido lático formado nos músculos durante a fermentação. Por outro lado, os produtos finais da respiração aeróbica são dióxido de carbono e água.

Também existem diferenças do ponto de vista energético. Na via anaeróbica, apenas duas moléculas de ATP (correspondentes à via glicolítica) são produzidas, enquanto na respiração aeróbica o produto final é geralmente cerca de 38 moléculas de ATP – o que é uma diferença significativa.

Referências

  1. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Bioquímica Sexta edição Thomson Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Convite para Biologia. Sexta edição. Buenos Aires: médico pan-americano.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas de histologia de vertebrados. Universidade Nacional Autônoma do México. P. 173.
  4. Hall, J. (2011). Tratado de Fisiologia Médica. Nova York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). Uma introdução à biotecnologia prática. Nova Délhi: Mídia de firewall.
  6. Hill, R. (2006). Fisiologia Animal Madri: médico pan-americano.
  7. Iglesias, B., Martín, M. e Prieto, J. (2007). Bases da Fisiologia. Madri: Tebar.
  8. Koolman, J. & Röhm, KH (2005). Bioquímica: texto e atlas . Pan-American Medical Ed.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Texto de Bioquímica para Estudantes de Medicina . Sexta edição. México: JP Medical Ltd.

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