Ultraestrutura celular, fermentação e respiração aeróbia

A respiração aeróbia realiza-se na presença de oxigénio e apresenta um rendimento muito superior ao da fermentação. O processo fermentativo realiza-se exclusivamente no hialoplasma enquanto a maior parte das etapas da respiração aeróbia tem lugar nas mitocôndrias.

As células procarióticas apresentam uma dimensão mais reduzida e têm uma estrutura mais simples que as células eucarióticas, não possuem organitos membranares e o seu material genético está disperso no hialoplasma. Nas bactérias, por exemplo, a maquinaria das células é suficiente para os processos, por exemplo, de síntese proteica e de produção de energia (ATP) através da fermentação. 

As duas etapas que integram qualquer dos tipos de fermentação, glicólise e redução do ácido pirúvico, processam-se exclusivamente no hialoplasma. Aqui, encontram-se os intervenientes necessários para a ocorrência de todas as reações químicas do processo, desde enzimas específicas, ATP, ADP, glicose, NAD+, Pi. A respiração aeróbia integra quatro etapas sequenciais:  

• glicólise,  
• formação de acetil-coenzima A,  
• ciclo de Krebs e cadeia respiratória.  

Apenas a primeira ocorre no hialoplasma. Todas as outras realizam-se nas mitocôndrias. 

A mitocôndria é um organito, normalmente em forma de bastonete, com dupla membrana. A membrana externa é lisa e permeável, não sendo uma barreira significativa à movimentação de materiais entre o hialoplasma e o espaço intermembranar. Pelo contrário, a membrana interna é uma barreira à maior parte dos solutos. Esta membrana apresenta uma estrutura pregueada, com cristas (invaginações membranosas) que aumentam muito a sua superfície.  

Tal como a membrana celular, as membranas das mitocôndrias são constituídas por fosfolípidos e proteínas. Na membrana interna, principalmente ao nível das cristas mitocondriais, as moléculas proteicas formam arranjos especiais que constituem unidades funcionais, formando uma cadeia respiratória, com inúmeros transportadores de eletrões, ordenados segundo a sua afinidade crescente para os eletrões que transportam.  

No interior da mitocôndria existe um gel viscoso de pouca consistência – a matriz. Nesta, encontram-se moléculas de ATP, ADP, DNA, RNA e inúmeras enzimas, nomeadamente as que catalisam a maior parte das reações da respiração aeróbia. 

A formação de acetil-coenzima A e o ciclo de Krebs são etapas da respiração aeróbia que ocorrem na matriz mitocondrial e a cadeia respiratória tem lugar ao nível das cristas da membrana interna. Todos esses espaços internos da mitocôndria contêm todos os ingredientes e reúnem todas as condições necessárias à realização das reações químicas que aí ocorrem. 

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