RESPIRAÇÃO CELULAR (Mitocôndria)
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RESPIRAÇÃO CELULAR Introdução
A respiração celular é um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de
substâncias orgânicas.
Nesse processo, verifica-se a oxidação de compostos orgânicos de alto teor energético, como carboidratos e lipídios, para que possam ocorrer
as diversas formas de trabalho celular.
RESPIRAÇÃO CELULAR Introdução
A organela responsável por essa respiração
celular é a mitocôndria.
RESPIRAÇÃO CELULAR Mitocôndria (Morfologia)
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Estruturas da mitocôndria
LEGENDA
1. Membrana mitocondrial externa.
2. Membrana mitocondrial interna.
3. Crista mitocondrial.
4. Matriz ou estroma mitocondrial.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Mitocôndria (Composição química)
A membrana interna e a externa da mitocôndria têm em sua composição bicamadas de
fosfolipídios e proteínas.
A matriz corresponde a um fluido presente no interior das mitocôndrias. Nele são encontrados substâncias para a formação de proteínas, DNA, RNA, como também enzimas e
ribossomos.
RESPIRAÇÃO CELULAR Funções das mitocôndrias
A principal função da mitocôndria é a produção de energia (síntese de ATP) pelo processo de
respiração celular .
Reações enzimáticas, mecanismos de transporte ativo, biossíntese de biomoléculas, transmissão de impulso
nervoso, mobilidade celular e contração muscular.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Funções das mitocôndrias
RESPIRAÇÃO CELULAR Vias para a formação de ATP
Fosforilação em nível de substrato
Fosforilação
oxidativa
Membranamitocondrial
Fotofosforilação (Cloroplasto)
(Mitocôndria)
RESPIRAÇÃO CELULAR Formação das mitocôndrias
As mitocôndrias novas são formadas a partir do processo de autoduplicação.
Portanto, a reprodução acontece em decorrência de outra mitocôndria. Ao realiza-se a divisão celular, a consequência é a formação de duas células-filhas. Elas ganharão a metade da mitocôndria obtida da célula-mãe. Com a evolução, as mitocôndrias-filhas
se duplicam e estabelecem a quantidade original comum da organela.
Mitocôndrias-filhas
Mitocôndria
DNA
RESPIRAÇÃO CELULAR
As mitocôndrias são de origem materna
Mitocôndria:
O DNA
vem da mãe Núcleo: O DNA
vem do pai e da mãe
O DNA nuclear é herdado de
todos os antepassados. O DNA mitocondrial é herdado de uma linhagem única.
Herança mitocondrial
RESPIRAÇÃO CELULAR A teoria endossimbiótica
Há uma teoria na qual aborda que as mitocôndrias foram desenvolvidas por antigos seres procariontes, em razão
da complexidade estrutural. Esse estudo é denominado de teoria da endossimbiogênese, mais conhecido como
teoria endossimbiótica.
Essa pesquisa foi desenvolvida pela estudiosa Lynn Margulis, em 1981. O seu trabalho intitulado de Symbiosis
in Cell Evolytion defende que cloroplastos e as
mitocôndrias surgiram a partir de células eucarióticas..
RESPIRAÇÃO CELULAR A teoria endossimbiótica
A teoria endossimbiótica diz que mitocôndrias e os cloroplastos viviam de forma livre no organismo e surgiram em decorrência da associação simbiótica. Esse diz respeito benéfica entre os dois.
De acordo com a teoria endossimbiótica, as mitocôndrias e os cloroplastos eram organismos eucariontes que viviam no organismo livremente. Eles surgiram a partir da relação entre células eucarióticas e bactérias primitivas. Essa relação gerou a associação simbiótica cujo corresponde a relação benéfica entre os dois.
Conforme a teoria desenvolvida por Lynn Margulis os cloroplastos eram capazes de realizarem fotossíntese. Portanto, usavam a luz para formar a matéria orgânica. Já as mitocôndrias eram estruturas capazes de utilizarem o oxigênio, ou seja, procariontes aeróbios.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Processos de transformação de energia
RESPIRAÇÃO CELULAR Respiração aeróbica
A respiração aeróbica ou aeróbia se trata dos processos bioquímicos que visam à obtenção de energia com o envolvimento
do oxigênio nas reações, como ocorre em diversos eventos da fosforilação oxidativa. A energia, que é o produto final dessas reações, é proveniente da molécula de ATP, adenosina trifosfato.
RESPIRAÇÃO CELULAR Etapas da respiração aeróbica
A degradação da glicose na respiração celular se dá em três etapas fundamentais: Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia respiratória. A glicólise ocorre no hialoplasma da célula, enquanto o ciclo de Krebs e a
cadeia respiratória ocorrem no interior das mitocôndrias.
Etapas Local de ocorrência
Glicólise Hialoplasma ou Citosol Ciclo de Krebs Matriz ou Estroma
Cadeia respiratória Membranas e cristas mitocondriais
RESPIRAÇÃO CELULAR Etapas da respiração aeróbica
Ciclo de Krebs Glicólise
Cadeia respiratória
RESPIRAÇÃO CELULAR Glicólise
Glicólise é um processo bioquímico em que a molécula de glicose (C6H12O6), proveniente da alimentação, é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3), liberando energia. É a primeira etapa do processo
de respiração celular que ocorre no hialoplasma celular.
A glicólise ou rota de Embden-Meyerhof, que foi inicialmente elucidada por Gustav Embden e Otto Meyerhof.
Otto Fritz Meyerhof (Hannover, 12 de Abril de 1884 - Filadélfia, 6 de Outubro de 1951),
foi um médico alemão.
Gustav Georg Embden (Hamburgo, Alemanha 10 de novembro de 1874 - Nassau, Alemanha 25 de julho de 1933), foi um químico fisiológico alemão.
RESPIRAÇÃO CELULAR Fases da glicólise
A glicólise ocorre em uma sequência enzimática de 11 reações, divididas em duas fases: a primeira fase vai até a formação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato caracteriza-se como uma fase de gasto energético de 2 ATPs nas duas fosforilações que ocorrem nesta
fase; a segunda fase caracteriza-se pela produção energética de 4 ATPs em reações oxidativas enzimáticas independentes de oxigênio,
utilizando o NADH como transportador de hidrogênios da reação de desidrogenação que ocorre. O rendimento energético líquido final do
metabolismo anaeróbio da glicose, portanto é de somente 2ATPs.
Molécula de glicose
RESPIRAÇÃO CELULAR
Fases da glicólise
RESPIRAÇÃO CELULAR
Fases da glicólise
RESPIRAÇÃO CELULAR Ciclo de Krebs
Hans Adolf Krebs (Hildesheim, 25 de agosto de 1900 - Oxford, 22 de novembro de 1981) foi um biólogo, médico e bioquímico alemão. Krebs é mais conhecido por sua identificação de dois ciclos metabólicos importantes: o ciclo da ureia e do ciclo
do ácido cítrico. O último, a sequência-chave de reações químicas metabólicas que produz energia nas células, também é conhecido como o ciclo de Krebs e lhe
rendeu o Prêmio Nobel em 1953, que compartilhou com Fritz Lipmann.
O ciclo de Krebs, ciclo do ácido cítrico ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos é uma das etapas metabólicas
da respiração celular aeróbica que ocorre na matriz
ou estroma mitocondrial de células animais.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Ciclo de Krebs
RESPIRAÇÃO CELULAR
Ciclo de Krebs
RESPIRAÇÃO CELULAR
Equação geral do ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs pode ser descrito por meio da seguinte equação geral:
Oxaloacetato + acetil-CoA + 3 H2O + ADP + Pi + 3 NAD+ + FAD → Oxaloacetato + 2CO2 + CoA + ATP + 3NADH + 3H+ + FADH2
À medida que ocorre a oxidação do citrato, a 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.
Algumas células animais podem formar também GTP (trifosfato de guanosina). Essa molécula assemelha-se ao ATP, podendo ser utilizada para a produção de ATP ou diretamente pela célula. Considerando que cada molécula
de glicose produz dois acetil-CoA, ao final do ciclo de Krebs, terão sido produzidos 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP.
RESPIRAÇÃO CELULAR Cadeia respiratória
A cadeia respiratória ou cadeia transportadora de elétrons é a terceira e última etapa da respiração celular, processo ocorrido no
interior das mitocôndrias e que tem como papel a geração de energia em forma de ATP. É na cadeia respiratória que ocorre a maior parte do ATP produzido pelo processo de respiração celular.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Aceptores de hidrogênio da cadeia respiratória
As moléculas de NAD, de FAD e de citocromos que participam da cadeia respiratória captam hidrogênios e os transferem, através de reações que liberam energia, para um aceptor
seguinte. Os aceptores de hidrogênio que fazem parte da cadeia respiratória estão dispostos em sequência na parede interna da mitocôndria.
O último aceptor de hidrogênios na cadeia respiratória é a formação de moléculas de ATP, processo chamado de fosforilação oxidativa. Cada molécula de NADH2 que inicia a cadeia respiratória leva à formação de três moléculas de ATP a partir de três
moléculas de ADP e três grupos fosfatos como pode ser visto na equação a seguir:
1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3P 1 H2O + 3 ATP + 1 NAD
Já a FADH
2formado no ciclo de Krebs leva à formação de apenas 2 ATP.
1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2P 1 H2O + 2 ATP + 1 FAD
RESPIRAÇÃO CELULAR Cadeia respiratória
Molécula de água – H
2O
Cadeia de transporte de elétrons
Transportador oxidado
Transportador reduzido
Oxigênio
Ciclo de Krebs
Hidrogênios
Elétrons
RESPIRAÇÃO CELULAR
Resumo da respiração celular
RESPIRAÇÃO CELULAR
Rendimento energético da respiração aeróbica
Etapas Rendimento
Glicólise + 2 ATP
Entrar na mitocôndria - 2 ATP
Ciclo de Krebs + 2 ATP
Cadeia respiratória + 34 ATP
Total 36 a 38 ATP
RESPIRAÇÃO CELULAR
Respiração anaeróbica ou fermentação
A respiração anaeróbica ou anaeróbia se trata da obtenção de energia a partir de reações químicas sem o envolvimento do oxigênio, como ocorre na fermentação e na glicólise. A energia,
que é o produto final dessas reações, é proveniente da molécula de ATP, adenosina trifosfato.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Tipos de fermentação
RESPIRAÇÃO CELULAR
Fermentação alcoólica ou etílica
A fermentação alcoólica é um processo biológico no qual açúcares como a glicose, frutose e sacarose são convertidos em energia celular com produção de etanol e dióxido de carbono como resíduos metabólicos. Como
este processo pode ser realizado sem a presença de
oxigênio é considerado um processo anaeróbico.
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Fermentação alcoólica ou etílica
Realizado por diversos micro-organismos, principalmente
pelas leveduras (fungos) – Saccharomyces cerevisae usado
em fermento biológico, na produção de cervejas, vinhos, pães etc.
RESPIRAÇÃO CELULAR Fermentação lática
(ácido lático)
Fermentação é um processo químico, com a ausência de gás oxigênio (O
2), no qual fungos e
bactérias realizam a transformação de matéria orgânica em outros produtos e energia. É a forma que esses seres encontram de produzir energia para
o desempenho de suas funções biológicas.
RESPIRAÇÃO CELULAR Fermentação lática
O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido lático formado e eliminado pelos lactobacilos. O abaixamento do pH causado pelo ácido lático provoca a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação
de iogurtes e queijos.
RESPIRAÇÃO CELULAR
Fermentação lática no músculo
A fermentação lática nas células musculares é um processo que ocorre de forma alternativa, frente a situações
em que o organismo não realiza respiração aeróbia.
Considerado um artifício metabólico de curto prazo, ativado quando o organismo é submetido a um intenso esforço
físico em condições de baixa oxigenação muscular.
Fadiga muscular é definida como a incapacidade de se manter o rendimento durante o exercício físico intenso ou prolongado.
Seria a inabilidade do músculo esquelético de gerar elevados níveis de força muscular ou
mantê-los durante um determinado tempo.
