RESPIRAÇÃO
CELULAR
RESPIRAÇÃO é o processo de oxidar a matéria orgânica pra obter energia. Ela não acontece no pulmão, mas sim em organelas especiais chamadas
MITOCÔNDRIAS. As mitocôndrias possuem uma membrana externa, separada da membrana interna pelo espaço intermembranas, e uma matriz mitocon-drial com seus próprios ribossomos e cromossomo.
A mitocôndria é tão diferente das outras organ-elas porque ela tem origem em uma bactéria. Há bilhões de anos, um eucarionte primitivo fagocitou uma bactéria que era capaz de usar oxigênio para obter mais energia dos alimentos. Assim, o eucar-ionte acabou usando essa bactéria para conseguir mais energia, o que conferiu vantagens tanto pro eucarionte quanto pra bactéria (que não precisa mais se preocupar em ser comida). Nós chamamos isso de endossimbiose. As evidências de que a mitocôndria já foi uma bactéria independente são as duas membranas (a externa sendo do fagossomo e a interna, com fosfolipídios que só existem lá, da bactéria); o DNA próprio da mitocôndria, que é circular como o das bactérias; os ribossomos mito-condriais, que são mais parecidos com os bacteri-anos do que com os de eucarionte; e a capacidade da mitocôndria de se dividir por fissão binária de forma independente da célula.
De modo geral, a gente pode representar a respi-ração com a seguinte equação:
A oxidação da glicose acontece na mitocôndria, mas o processo geral começa lá no citoplasma. A glicólise é a quebra de uma molécula de glicose (que tem 6 carbonos) em 2 moléculas de piruvato (que tem 3 carbonos). Nesse processo, que acontece no citoplasma das células, são consumidos 2 ATP e produzidos 4, dando um saldo de 2 ATP formados. Além disso, é formada uma molécula de NADH, que vai ser usada na próxima etapa.
A próxima etapa se chama ciclo de Krebs, mas também é conhecida como ciclo dos ácidos tricar-boxílicos ou ciclo do ácido cítrico. O ciclo de Krebs acontece na mitocôndria e somente na presença do oxigênio. Ele é o grande responsável pela alta produtividade de ATP ao final do processo respi-ratório. É uma sequência de reações que começam e terminam com o acetil-CoA (que vem do piru-vato). Do ciclo saem mais 3 NADH, 1 FADH2 (que vão ser usados na próxima etapa), 2 CO2 e 1 GTP, que é transformado em ATP.
RESPIRAÇÃO
CELULAR
Agora, todos aqueles NADH e FADH2 produz-idos vão doar seus elétrons para uma cadeia de
proteínas da membrana interna que vão usar a
energia desses elétrons para gerar um gradiente de concentração de hidrogênio através dessa membrana. A diferença na concentração de H+ entre a matriz
mitocondrial e o espaço intermembranas (o gradi-ente eletroquímico de H+) faz com que os íons H+
“queiram” passar por difusão de volta para a matriz. Os hidrogênios então vão passar pelo “gerador” de ATP (a proteína ATP sintase) do mesmo modo como a água passa pela turbina de uma usina hidro-elétrica. Os elétrons vão passando de uma proteína para outra até serem finalmente usados para fazer a ligação entre os H+ e o oxigênio, que é o chamado
aceptor final de elétrons.
Mas isso tudo só acontece se houver oxigênio: sem oxigênio, não tem aceptor final de elétrons e a cadeia de transporte para. Se a cadeia parar, o excesso de NADH e FADH2 acumulado vai inibir
o ciclo de Krebs. Na ausência de oxigênio, ou em situações em que a respiração não está formando ATP o suficiente (como num exercício intenso), o organismo usa o piruvato formado na glicólise para fazer a FERMENTAÇÃO. A fermentação produz só 2 ATP e não é o bastante para sustentar um organismo como nós, mas pode ser o bastante para bactérias e alguns fungos. O álcool utilizado como bebida ou combustível vem da fermentação alcóolica produzida por leveduras. Além disso, como a fermentação alcóolica libera um CO2, ela também é usada na produção de pães e bolos para que as bolhas de CO2tornem a massa mais “fofinha” (e o álcool evapora no calor do forno).
1. (UFV/adaptado) As mitocôndrias, organelas
celulares relacionadas com a produção de energia (ATP), estão presentes em:
a) eucariotos.
b) eucariotos e procariotos. c) células animais apenas. d) células vegetais apenas. e) procariotos.
2. (UEL) A produção de ATP numa célula animal
ocorre, fundamentalmente: a) nos golgiossomos. b) nos cromossomos. c) nos lisossomos. d) nos ribossomos. e) nas mitocôndrias.
3. (UECE) O aparecimento do oxigênio na
atmos-fera terrestre deu oportunidade de se revelar como positiva a seguinte variabilidade genética:
a) possibilidade de realizar a fotossíntese, eviden-ciada, inicialmente, pela presença de estromatólitos, secreção produzida pelas cianobactérias
b) capacidade de realizar a respiração aeróbia, na qual a produção de energia é irrisória quando comparada com a fermentação
c) surgimento dos seres amnióticos, reforçando a capacidade de realizar a fecundação externa d) aparecimento das bactérias putrefativas capazes de produzir CO2 e H2O a partir do seu metabo-lismo energético, usando o oxigênio como aceptor final de elétrons.
4. (UFPR) A figura abaixo representa o transporte
de elétrons (e -) pela cadeia respiratória presente na membrana interna das mitocôndrias. Cada complexo possui metais que recebem e doam elétrons de acordo com seu potencial redox, na sequência descrita. Caso uma droga iniba o funcionamento do citocromo c (cit. c), como ficarão os estados redox dos componentes da cadeia?
v
Complexo 1 Ubiquinona (UQ) Complexo 3 Complexo 4
a) reduzido reduzido reduzido oxidado b) reduzido reduzido neutro oxidado c) oxidado oxidado reduzido reduzido d) oxidado oxidado neutro reduzido e) oxidado oxidado oxidado neutro
5. (ENEM)
Companheira viajante
Suavemente revelada? Bem no interior de nossas células, uma clandestina e estranha alma existe. Silenciosa-mente, ela trama e aparece cumprindo seus afazeres domésticos cotidianos, descobrindo seu nicho espe-cial em nossa fogosa cozinha metabólica, mantendo entropia em apuros, em ciclos variáveis noturnos e diurnos. Contudo, raramente ela nos acende, apesar de sua fornalha consumi-la. Sua origem? Microbiana, supomos. Julga-se adaptada às células eucariontes, considerando-se como escrava — uma serva a serviço de nossa verdadeira evolução.
EXERCÍCIOS
McMURRAY, W. C. The traveler. Trends in Biochemical Sciences, 1994 (adaptado).
A organela celular descrita de forma poética no texto é o(a)
a) centríolo. b) lisossomo. c) mitocôndria.
d) complexo golgiense.
e) retículo endoplasmático liso.
6. (ENEM) Segundo a teoria evolutiva mais
aceita hoje, as mitocôndrias, organelas celulares responsáveis pela produção de ATP em células eucariotas, assim como os cloroplastos, teriam sido originados de procariontes ancestrais que foram incorporados por células mais complexas. Uma característica da mitocôndria que sustenta essa teoria é a
a) capacidade de produzir moléculas de ATP. b) presença de parede celular semelhante à de procariontes.
c) presença de membranas envolvendo e sepa-rando a matriz mitocondrial do citoplasma. d) capacidade de autoduplicação dada por DNA circular próprio semelhante ao bacteriano.
e) reações químicas do metabolismo aeróbio.
7. (ENEM) Há milhares de anos o homem faz uso
da biotecnologia para a produção de alimentos como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelu-lares, chamados de leveduras, que são comercial-izados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da massa, deixan-do-a leve e macia. O crescimento da massa do pão pelo processo citado é resultante da
a) liberação de gás carbônico. b) formação de ácido lático. c) formação de água. d) produção de ATP. e) liberação de calor
8. (ENEM) O esquema representa, de maneira
simpli-ficada, o processo de produção de etanol utilizando milho como matéria-prima.
A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir do milho é fundamental para que
a) a glicose seja convertida em sacarose. b) as enzimas dessa planta sejam ativadas. c) a maceração favoreça a solubilização em água. d) o amido seja transformado em substratos utilizáveis pela levedura.
e) os grãos com diferentes composições químicas sejam padronizados.
9. (ENEM) Normalmente, as células do organismo
humano realizam a respiração aeróbica, na qual o consumo de uma molécula de glicose gera 38 moléculas de ATP. Contudo, em condições anaer-óbicas, o consumo de uma molécula de glicose pelas células é capaz de gerar apenas duas moléculas de ATP.
Qual curva representa o perfil de consumo de glicose, para manutenção da homeostase de uma célula que inicialmente está em uma condição anaeróbica e é submetida a um aumento gradual da concentração? a) 1
b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
10. (ENEM) Um ambiente capaz de asfixiar todos
os animais conhecidos do planeta foi colonizado por pelo menos três espécies diferentes de inver-tebrados marinhos. Descobertos a mais de 3.000 m de profundidade no Mediterrâneo, eles são os primeiros membros do reino animal a prosperar mesmo diante da ausência total de oxigênio. Até agora, achava-se que só bactérias pudessem ter esse estilo de vida. Não admira que os bichos pertençam a um grupo pouco conhecido, o dos loricíferos, que mal chegam a 1,0 mm. Apesar do tamanho, possuem cabeça, boca, sistema digestivo e uma carapaça. A adaptação dos bichos à vida no sufoco É tão profunda que suas células dispensaram as chamadas mitocôndrias.
LOPES, R. J. Italianos descobrem animal que vive em água sem oxigênio. Disponível em: http://www1.folha. uol.com.br. Acesso em: 10 abr. 2010 (adaptado).
Que substâncias poderiam ter a mesma função do O2 na respiração celular realizada pelos loricíferos? a) S e CH4
b) S e NO3–
c) H2 e NO3–
d) CO2 e CH4
e) H2 e CO2
