Mecanismo de Respiração Anaeróbica e seu Processo de Fermentação
Mecanismo de Respiração Anaeróbica e seu Processo de Fermentação!
Respiração anaeróbica é sinônimo de fermentação. É também chamado de respiração intermolecular.
Aqui os carboidratos são degradados em duas ou mais moléculas simples, sem oxigênio sendo usado como oxidante. Na respiração anaeróbica (fermentação) o carbono-esqueleto da molécula de glicose nunca é completamente liberado como CO 2 e em alguns pode não aparecer de forma alguma. Não requer mitocôndrias e é concluído no citoplasma.
A razão para acreditar que os dois processos, fermentação e respiração anaeróbica são idênticos, são:
1. Açúcar hexagonal são substratos respiratórios em ambos.
2. Os principais produtos finais são os mesmos (CO 2 e C 2 H g OH) em ambos os casos.
3. Os mesmos sistemas enzimáticos conduzem ambos os processos.
4. O ácido pirúvico e o acetaldeído são formados como intermediários em ambos os processos.
5. Ambos os processos são acelerados pela adição de fosfato.
Mas deve ser mencionado que a fermentação é um processo in vitro, referindo-se a uma ocorrência fora de um sistema vivo, enquanto a respiração anaeróbica é um processo celular, ocorrendo in vivo. Além disso, a energia produzida durante a fermentação é totalmente perdida como calor, mas a energia produzida durante a respiração anaeróbica, pelo menos em parte, é retida no ATP.
O termo respiração anaeróbica é freqüentemente usado em conexão com organismos superiores onde ocorre nas raízes de plantas aquáticas, músculos de animais e como modo suplementar de respiração em questões massivas. A respiração anaeróbica é o nó exclusivo da respiração em alguns vermes parasitas e microrganismos (por exemplo, bactérias, fungos). Em microrganismos, o termo fermentação é mais comumente usado onde a respiração anaeróbica é conhecida após o nome do produto como fermentação alcoólica, fermentação de ácido láctico.
1. Fermentação com álcool etílico:
É bastante comum em fungos (por exemplo, Rhizopns, levedura) e bactérias. A levedura pode respirar tanto aeróbica quanto anaerobicamente. Respiração anaeróbica ocorre em solução açucarada se o fungo não estiver em contato com a atmosfera. Isso causa fermentação. Na presença de piruvato descarboxilase e TPP (pirofosfato de tiamina), o piruvato é decomposta para formar acetaldeído. O dióxido de carbono é liberado.
Na segunda etapa, o acetaldeído é reduzido a álcool pela álcool desidrogenase. O hidrogênio é obtido do NADH-, produzido durante a oxidação do gliceraldeído 3-fosfato para o ácido 1, 3-difosfo-glivérico na glicólise.
Assim, a partir de 1 molécula de glicose, 2 moléculas de ácido pirúvico são formadas e de 2 moléculas de piruvato (ácido pirúvico) 2 moléculas de álcool etílico e 2 moléculas de CO2 são produzidas. A equação geral é a seguinte:
2. Fermentação com Ácido Lático:
Menos familiar em plantas superiores, mas bastante comum em tecidos animais, esta via leva à formação de ácido láctico. Uma desidrogenase láctica que requer NADH provoca essa reação. O NADH necessário para a reação é produzido na glicólise.
Respiração Anaeróbica Alternada:
A via EMP da glicólise é sem dúvida o principal canal anaeróbico, mas não o único canal do metabolismo da glicose. Existem outras vias pelas quais a glicose é metabolizada anaerobicamente em ambas as plantas e tecidos animais. Dois desses sistemas descobriram que o trabalho em células é a via das fosfonase das pentoses e a via de Entner Duodoroff.
I. Via de Fosfato de Pentose:
Variadamente chamado Caminho de Oxidação Direta, Via das Pentoses-Phosfato, Via de Warburg-Dickens e Derivação de Monofosfato de Hexose, esse caminho metabólico foi descoberto através de uma série de experimentos de Lippman, Warburg (1935) e Dickens (1938). Mais tarde Horacker (1955) e Racker (1954) elaboraram a seqüência de eventos no caminho.
A via das pentoses-fosfato pode ser considerada como procedendo em duas fases, uma fase descarboxilativa e uma fase regenerativa subsequente; na primeira fase, a hexose é convertida em uma pentose. Duas reações, uma descarboxilação e duas desidrogenações causam isso.
O NADP funciona como a coenzima em ambas as reações. Na segunda fase, há reorganização das pentoses formadas na fase I para produzir uma hexose. Portanto, nesta via não há clivagem de hexose para trioses como na glicólise, e em PPP, NADP serve como coenzima e não NAD como na glicólise.
Fase I. Fase descarboxilativa:
1. A glicose-6-fosfato, que é o ponto de partida para o funcionamento desta via, é oxidada em ácido fosfo-glucónico pela mediação da glucose-6-fosfato desidrogenase ligada a NADP. O magnésio serve como um ativador para esta enzima. A produção do NADPH 2 marca a primeira desidrogenação nesta reação.
2. O ido 6-fosfoglucico oxidado e descarboxilado pela desidrogenase do ido 6-fosfoglucico ligada a NADP. A reação é ativada por Mg ++
A produção de NADPH 2 é a desidrogenação final que ocorre ao longo desta via.
Fase II. Fase Regenerativa:
3. Aqui, a ribulose-5-fosfato é convertida em seu isômero aldopentose, ribose-5-fosfato e é mediada pela fosforiboisomerase.
4. Parte da ribulose-5-fosfato formada na reação 2 é isomerizada em xilulose-5-fosfato, cetopentose. Isto é efetuado por fosfoketopento-epimerase.
5. Ribose-5-fosfato e Xilulose-5-fosfato produzidos nas reações 3 e 4 formam os substratos para esta reação. A enzima, a transcetolase, transfere o grupo cetol da xilulose-5-fosfato para a ribose-5-fosfato. Como resultado, um ceto-açúcar de sete carbonos, sedoheptulose-7-fosfato e um triose, gliceraldeído-3-fosfato são formados. TPP e Mg ++ servem como co-fatores para esta enzima.
6. Sedoheptulose-7-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato são convertidos em frutose-fosfato e eritrose-4-fosfato pela mediação da transaldolase.
7. O eritrose-4-fosfato da reação 6 e o xilulose-5-fosfato da reação 4 reagem através da ação da transcetolase, formando frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato.
Eventualmente, a frutose-6-fosfato formada nas reações 6 e 7 e gliceraldeído-3-fosfato das reações 5 e 7, são convertidos em glicose-6-fosfato e isso é ainda utilizado para promover a via, até que todo o seu carbono vá desligado como C0 2 . Essas reações não fazem parte do caminho.
Assim, o PPP pode ser resumido da seguinte forma:
2Glucose - 6 - fosfato + 12 NADP + 6H 2 O -> 2 Gliceraldeído - 3 - fosfato + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2
Significância da via das pentoses-fosfato:
(a) O NADPH 2 produziu uma série de reações que levaram à conversão de glicose em ácido pirúvico sorbitol para ácido málico e fenilalanina para tirosina.
(b) O NADH 2 também desempenha um papel fundamental na produção de ácidos graxos e esteróides.
(c) Neste ciclo, são produzidos vários intermediários metabolicamente importantes, como ribose-5-fosfato e eritrose-4-fosfato.
II. Caminho Entner Duodoroff:
Em algumas bactérias como a Azotobacter, a enzima fosfofrutocinase está ausente. Esses organismos naturalmente não podem fosforilar a glicose na via de EMP usual. Dissimilam a glicose por uma combinação da via das pentoses fosfato e um tipo de reação da aldolase como na glicólise.
Aqui, a glicose é oxidada ao ácido 6-fosfoglucônico, da mesma maneira que na reação 1 do PPP. No passo seguinte, o ácido 6-fosoglucónico sofre uma desidratação e uma alteração conformacional, resultando num fosfato ocoxeto-desoxissacárico que é então clivado em piruvato e fosfato de gliceraldeído. GAP é convertido em ácido pirúvico. Esta via também produz 2 ácidos pirúvicos de uma molécula de glicose.
