Estude para o mestrado comigo: Respiração celular ((com foco em vegetais))
A respiração celular, ou a oxidação da glicose, é o processo que uma célula realiza para que, por meio da oxidação de carboidratos, seja gerada a energia necessária para manter a mesma. Nesse processo, moléculas de hidrogênio são removidas dos átomos de carbono presentes na glicose e combinados com o oxigênio, que é reduzido.
GLICÓLISE (citosol)
A primeira etapa, que é comum à todas as formas do processo (aeróbica e anaeróbica) chama-se glicólise, momento em que a glicose é quebrada em um par de piruvatos (molécula de 3 carbonos). Esse processo ocorre da seguinte forma: a glicose é fosforilada, isto é, ganha um grupamento fosfato por meio da enzima hexoquinase ou glicoquinase (dependendo do local em que o processo está ocorrendo), tornando-se glicose-6-fosfato (tendo em vista que o fosfato se ligou ao carbono 6 da molécula). A glicose-6-fosfato não fica presa na célula, coisa que é necessária para que todas as reações ocorram, logo, por meio da fosfoglicose isomerase, ela é transformada em frutose-6-fosfato.
Pronto, agora que temos uma molécula que fica presa no interior da célula podemos continuar o processo em paz (ufa!), com a próxima reação sendo catalisada pela fosfofrutoquinase-1 que promove a formação da frutose-1,6-bisfosfato, gastando uma molécula de ATP (sim, gastamos ATP para, nas próximas etapas, formar muito mais). Da molécula de frutose-1,6-bisfosfato podemos ter dois produtos catalisados pela enzima aldolase: DHAP e GAP, tendo em vista que a única capaz de continuar no processo é a GAP, logo, as moléculas de DHAP são transformadas em GAP por meio da enzima triose-fosfafo-mutase.
As moléculas de GAP são convertidas em 1,3-bisfosfoglicerato por meio da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, gerando um NADH (reduzido). Em seguida, a reação catalisada pela fosfoglicerase mutase promove a formação de 2-fosfoglicerato, gastando 2 moléculas de ATP. Uma molécula de água sai da 2-fosfoglicerato por meio da enolase, formando a fosfoenolpiruvato que, logo em seguida, é convertida em piruvato pela enzima piruvato quinase, gastando mais 2 moléculas de ATP.
CICLO DE KREBS (matriz mitocondrial)
Representa a via aeróbica do processo de respiração celular, sendo iniciada pela transformação do piruvato em acetil CoA, molécula que se liga com o oxaloacetato e, por meio da citrato sintase, forma o citrato. Em seguida, o citrato é transformado em isocitrato por meio da aconitase e libera CO2. A próxima reação também libera outra molécula de CO2 e, além disso, um NADH (reduzido), sendo formado o alfa-cetoglutarato pela isocitrato desidrogenase. A molécula rapidamente é transformada em succinil pela enzima succinil-CoA sintase que remove CoA da molécula e libera um GTP (energeticamente semelhante ao ATP). A succinato desidrogenase reduz um FAD (FADH2) e forma o fluorato que, em seguida, é transformado em malato pela enzima fluorase que adiciona uma molécula de água. Por fim, a malato desidrogenase reduz 1 NAD (NADH) e forma o oxaloacetato, molécula inicial que, ao se juntar com outro acetil CoA pode iniciar todo o ciclo novamente.
Cada molécula de glicose oxidada pelo ciclo de Krebs gera 2 moléculas de FADH2 e 6 de NADH.
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS (membrana interna da mitocôndria)
Continuando em nossa via aeróbica, temos o momento em que os elétrons de alta energia do NADH e FADH2 são passados gradualmente até o nível energético mais baixo do oxigênio.
Como transportadores desses elétrons, temos os citocromos (transporta 1 elétron por vez), proteínas ferro-enxofre e moléculas quinônicas (podem captar 1 ou 2 elétrons e, em conjunto, capta 1 próton junto com cada um desses elétrons, formando um gradiente de prótons no espaço entre membranas interna-externa da mitocôndria.
No final da cadeia, os elétrons são recebidos pelo oxigênio que se junta com dois átomos de hidrogênio e forma a água. Cada par de elétrons que se move para o oxigênio promove o bombeamento de 10 prótons.
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (membrana interna/ espaço entre membranas da mitocôndria)
Tendo em vista o gradiente eletroquímico que foi formado na etapa anterior, através da ATP sinatase os prótons fluem a favor do gradiente (do local mais concentrado para o menos) e a energia que é liberada por esse transporte é usada para sintetizar ADP+P e formar ATP.
VIA ANAERÓBICA
Nas plantas, o piruvato é transformado em etanol que consome apenas 7% da energia inicial de glicose, sendo que os outros 93% de energia fica presa no etanol. Isto é, podemos dizer que as plantas realizam fermentação alcoólica em situações de ausência de O2.
Raven, P.H. Evert, R.F., Eichhorn, S.E. Biologia vegetal. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara