Respiração aeróbia e ciclo de Krebs

Explicação

Consiste em reações de obtenção de energia (ATP) na presença de oxigénio, através da oxidação de compostos orgânicos como a glicose.

Nos seres eucariontes, a mitocôndria viabiliza a respiração aeróbia. Esta via catabólica apresenta quatro etapas:

Biologia e Geologia; Obtenção de energia; 10º Ano; Respiração aeróbia e ciclo de Krebs

Legenda	Descrição
A.	Citoplasma
B.	Mitocôndria
1.	Glicólise
2.	Oxidação do piruvato e formação da acetil-CoA
3.	Ciclo de Krebs
4.	Fosforilação oxidativa

Glicólise

Esta etapa decorre no citosol e é independente da presença de oxigénio na célula. Pode ser dividida em 3 fases:

Biologia e Geologia; Obtenção de energia; 10º Ano; Respiração aeróbia e ciclo de Krebs

Legenda	Fase	Descrição
1	Ativação	Ocorre o investimento energético de duas moléculas de ATP, que fosforilam cada uma das extremidades da molécula de glicose (A) e possibilitam o início da sua degradação
2	Separação	A glicose fosforilada desdobra-se em duas moléculas, cada uma com três carbonos e um fosfato inorgânico (P_i)
3	Rendimento	Cada triose é fosforilada e oxidada, cedendo eletrões a duas moléculas de NAD⁺
3	Rendimento	Ocorre libertação de energia devido à separação dos grupos fosfato de cada triose. Uma triose fosforilada possibilita a formação de duas moléculas de ATP com piruvato (B) como produto final

Nota: Fosforilação consiste na adição de um grupo fosfato a uma molécula.

Deste modo, a oxidação de uma molécula de glicose permite a formação de 2 moléculas de NADH, ATP e piruvato.

Oxidação do piruvato e formação da acetil-CoA

Na presença de oxigénio, o piruvato é transportado do citosol para a matriz mitocondrial.

Nesta etapa, cada piruvato sofre três transformações;

Oxidação, cedendo um eletrão a uma molécula de NAD⁺;
Descarboxilação, libertando uma molécula de CO₂;
Ligação à coenzima-A, formando acetil-coenzima A (acetil-CoA), uma molécula com dois carbonos.

Ciclo de Krebs

Decorre na matriz mitocondrial, onde cada ciclo (A.) inicia-se com a ligação da acetil-CoA a uma molécula de quatro carbonos (C4) proveniente do ciclo anterior.

Biologia e Geologia; Obtenção de energia; 10º Ano; Respiração aeróbia e ciclo de Krebs

Por cada molécula de glicose oxidada (isto é, por cada duas moléculas de acetil-CoA), forma-se um total de:

6 NADH e 2 FADH₂, que resultam da oxidação das duas moléculas de acetil-CoA nos respetivos ciclos;
2 moléculas de ATP;
4 moléculas de CO₂, resultantes da descarboxilação das duas moléculas de acetil-CoA nos respetivos ciclos.

Fosforilação oxidativa

As moléculas de NADH e FADH₂ sintetizadas no ciclo de Krebs são conduzidas para a cadeia transportadora de eletrões na crista mitocondrial.

Nesta última etapa, ocorre um fluxo de eletrões, onde o NADH e o FADH₂ são oxidados e reduzidos sucessivamente, resultando na fosforilação do ADP. Esta fase da respiração aeróbia é energeticamente muito rentável, podendo formar até 28 moléculas de ATP por cada molécula de glicose.

São compreendidos três processos que ocorrem em simultâneo

	A	Espaço intermembranar
	B	Membrana mitocondrial
	C	Matriz
	D	ATP sintase

1. Oxidação do NADH e do FADH₂

Os seus eletrões são cedidos a proteínas transportadoras específicas.

Assim, decorrem várias reações de oxidação-redução, com libertação de energia, na passagem de eletrões de uma transportador para outro até chegarem ao aceitador final de eletrões, o oxigénio.

A redução do oxigénio resulta na formação de água.

2. Gradiente de protões H⁺

É criado um gradiente de protões no espaço intermembranar da mitocôndria devido à passagem dos eletrões entre transportadores. Nesta passagem, é libertada energia que é usada para bombardear protões.

3. Formação de ATP

Devido à elevada concentração de protões no espaço intermembranar, estes são forçados a passar para a matriz mitocondrial através da ATP sintase, que utiliza a energia libertada para fosforilar ADP em ATP por um processo denominado quimiosmose.