Produção de CO2 na respiração anaeróbia

Escrito por dr. david warmflash | Traduzido por pamela oliveira
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A respiração celular, quebra bioquímica de um substrato por oxidação, é chamada de respiração anaeróbia quando os elétrons são transferidos de um substrato para um aceptor que não seja o oxigênio. Se o substrato for um composto que contenha carbono e oxigênio, como a glicose, forma-se dióxido de carbono (CO2). A glicólise é anaeróbia quando o aceptor celular de elétrons usado é reoxidado na ausência de oxigênio. O resultado desse processo é a geração de uma molécula rica em energia, o ATP, a partir do ADP.

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Metabolismo energético

A habilidade de extrair energia da glicose, obtida do meio externo ou sintetizada a partir de outros compostos, surgiu cedo na história evolucionária. A reação básica desse processo, a glicólise, surgiu muito antes da fotossíntese, que data de aproximadamente 3,5 bilhões de anos atrás, mas levaria quase 1,5 bilhões de anos para preencher os mares e a atmosfera com uma quantidade apreciável de oxigênio. Portanto, mesmo espécies de eucariotos complexos são capazes de respirar sem oxigênio por glicólise anaeróbia. Apesar de existir uma variedade de caminhos conhecidos usados por arqueas "exóticas" e organismos extintos, incluindo alguns que usam sistemas de fosforilação oxidativa cujo aceptor final de elétrons não é o oxigênio na cadeia de transporte de elétrons, o foco aqui será na fosforilação a nível do substrato na glicólise.

Significância

Quando você está se exercitando ou até parado ou dormindo, tanto a glicólise aeróbia quanto a anaeróbia estão acontecendo nas células do seu corpo. Quando privados do oxigênio, entretanto, como acontece com células musculares durante exercícios físicos intensos, o caminho anaeróbio, existente desde a era em que o oxigênio era desconhecido pelos seres vivos, providencia uma alternativa para os elétrons e para a produção de energia. O preço pago é a produção de ácido lático. Se você fosse uma forma de vida de anaerobiose facultativa, como a levedura, em vez de ácido lático, produziria álcool por fermentação. Fermentação e a via do ácido lático são dois mecanismos que permitem que a glicólise continue em células que não têm oxigênio suficiente para recuperar diversos compostos que são reduzidos na oxidação da glicose para gerar ATP, a moeda energética da vida.

Glicólise

No caso de um ser humano ou outro animal, o substrato para a glicólise é a glicose 6-fosfato (G6P) que, por sua vez, é produzida a partir da glicose para permitir sua entrada na célula. Alternativamente -- é isso é uma atividade importante -- a G6P pode ser produzida a partir do glicogênio, uma molécula que armazena várias moléculas de glicose em cadeias ramificadas. Se a reação começa com o glicogênio muscular, uma molécula extra de ATP é energizada por molécula de glicose, porque a captação e a conversão da glicose em G6P, que consomem uma molécula de ATP, já foram concluídas. Em células do fígado, uma enzima um pouco diferente chamada de glicoquinase é usada, aumentando o rendimento da reação. De qualquer forma, se o processo começar com uma molécula de glicose fora da célula, duas moléculas de ATP são consumidas e quatro são produzidas, gerando um rendimento de duas novas moléculas de ATP sem o uso de oxigênio. No final, a estrutura de 6 carbonos do G6P é quebrada em duas moléculas de um composto de três carbonos, o piruvat. Por uma reação adicional associada à glicólise, um dos três carbonos de cada piruvato é retirado, resultando na produção de CO2.

Elétrons e transportadores de elétrons

A oxidação é definida como a perda de elétrons; a redução é definida como o ganho de elétrons. Quando uma molécula de G6P é quebrada, elétrons devem ser retirados e captados por um transportador. Na glicólise, o composto NAD+ faz esse papel e é convertido em NADH, um composto mais reduzido. Entretanto, o suprimento desse composto é limitado. Logo, se o NAD+ não for restaurado, a glicólise é interrompida. Um jeito de reoxidar o NADH é um metabolismo oxidativo de transporte de elétrons, que, nos eucariotos, acontece dentro da mitocôndria. Sem oxigênio, entretanto, os compostos podem ficar livres dos elétrons transferindo-os para outras moléculas.

Ácido lático

No caso da fermentação, a produção de álcool é o meio pelo qual o NADH pode se livrar dos elétrons ganhos. Mas, em animais, a solução é reduzir o piruvato, produzido a partir da G6P, em ácido lático. Quando isso acontece, elétrons do NADH passam para o piruvato, gerando NAD+ e permitindo que a glicólise continue. Se isso ocorre muito rapidamente, resulta em queimação e fadiga associadas a exercícios intensos.

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