Respiração celular é o processo em que a célula obtém energia através da quebra de ligações entre moléculas. Esse processo acontece nas mitocôndrias e pode ser dividida em: Glicólise, Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa.
Você sabe o que é Respiração Celular? Entender esse tema é essencial para se sair bem na prova de Ciências da Natureza e suas tecnologias do ENEM. Pensando nisso, o Beduka preparou esse artigo para te ajudar a se preparar para a prova.
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Nesse artigo vamos falar sobre:
- O que é Respiração Celular;
- Glicólise e Ciclo de Krebs;
- Fosforilação Oxidativa.
O que é Respiração Celular?
A respiração celular é o processo bioquímico em que ocorre a quebra de ligações entre moléculas orgânicas, com o objetivo de obter energia para suprir todas as funções vitais do organismo. Quando essas ligações químicas são quebradas, obtém-se o ATP (adenosina trifosfato), que é molécula que constitui a principal forma de energia química.
Isso ocorre uma vez que sua hidrólise é altamente exergônica. Isso quer dizer que, ao sofrer o processo de hidrólise, essa molécula libera grande quantidade de energia livre.
A respiração celular pode ser realizada de duas formas:
- Respiração Aeróbica: o processo acontece na presença de gás oxigênio;
- Respiração Anaeróbica: o processo ocorre sem a presença de oxigênio.
Nos seres humanos, ocorre a respiração aeróbica (com a presença de oxigênio), e a respiração celular ocorre em três etapas básicas:
- Glicólise;
- Ciclo de Krebs;
- Fosforilação Oxidativa.
Para entender mas sobre o que é respiração celular, estude sobre células no artigo completo de Citologia.
A respiração celular depende diretamente da respiração pulmonar, pois ela proporciona a entrada de oxigênio no corpo humano. A respiração também é dependente da alimentação de carboidratos, lipídios e proteínas, pois estas provêm as moléculas fundamentais para a obtenção de energia.
Em resumo, a glicose obtida na alimentação reage com o oxigênio proveniente da respiração pulmonar, liberando gás carbônico e produzindo água e energia (ATP).
Fórmula da respiração celular
Traduzindo para a forma de equação química, a fórmula da respiração celular pode ser definida como:
C6H12O6 + 6 O2 ⇒ 6 CO2 + 6 H2O + Energia (moléculas de ATP)
C6H12O6 = glicose
O2 = oxigênio
H2O = água
CO2 = gás carbônico
ATP = adenosina trifosfato (energia)
Respiração Anaeróbica
Alguns organismos, como bactérias, não suportam a presença de oxigênio. Para eles, este elemento é tóxico. Além disso, outros organismos presentes em ambientes marinhos profundos também não possuem acesso ao gás oxigênio em grande quantidade. Nesses casos, os organismos utilizam outros elementos para realizar a respiração celular, que é anaeróbica pois não há oxigênio.
Alguns compostos que podem ser utilizados na respiração anaeróbica são:
- Nitrogênio;
- Enxofre;
- Ferro;
- Manganês;
- etc.
Em resumo, na respiração anaeróbica, o açúcar é quebrado para obtenção de energia sem a utilização de oxigênio. Os dois principais exemplos de respiração anaeróbica são: fermentação e glicólise.
Aprenda mais sobre o que é Fermentação.
Respiração Aeróbica
A respiração aeróbica é mais complexa e mais eficaz para a obtenção de moléculas de ATP (energia), através da utilização do oxigênio como um dos principais componentes da reação. Com apenas um mol de glicose, a respiração aeróbica obtém cerca de 36 mols de ATP.
Vale lembrar que mol é uma unidade de medida utilizada para expressar a quantidade de matéria microscópica, como átomos e moléculas. Determina-se que 1 mol é igual a 6,02.1023 moléculas.
Como dissemos, a respiração celular aeróbica consiste na reação da glicose obtida na alimentação com o oxigênio proveniente da respiração pulmonar, liberando gás carbônico e produzindo água e energia (ATP).
Etapas da Respiração Celular
Glicólise
A glicólise é a primeira etapa da respiração celular e consiste na quebra da glicose em porções menores, liberando energia com estas quebras. Esta etapa acontece no citoplasma das células, enquanto as demais ocorrem no interior das mitocôndrias.
Nesta etapa, a molécula de glicose (C6H12O6) é quebrada em outras duas moléculas de ácido pirúvico, ou piruvato (C3H4O3). Nessa quebra, novas moléculas de ATP são produzidas, além de haver a liberação de elétrons e íons H+.
Nesse momento, moléculas de NAD (dinucleotídeo de nicotinamida-adenina, que são moléculas transportadoras de energia) presentes se ligam ao H+ liberado, e originando o NADH.
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs é a segunda etapa da respiração celular. Nesse momento, cada ácido pirúvico (piruvato) vai para as mitocôndrias, originando diversas reações que resultam em mais moléculas de ATP.
Quando o piruvato entra na mitocôndria, ele perde um dos carbonos na forma de CO2 e há a formação de um novo composto, o acetil, que tem apenas 2 carbonos.
Essa reação é denominada descarboxilação, porque um CO2 é liberado, e as moléculas de ATP provenientes dessa quebra são capturadas por um NAD+ e transformada em NADH.
Etapas do Ciclo de Krebs
Etapa 1
O acetil formado se junta com a coenzima A, uma enzima associada com uma vitamina que aumenta a velocidade das reações químicas no ciclo de Krebs, formando uma molécula chamada acetilcoenzima A (acetil-CoA).
Como dissemos, na entrada do piruvato e na quebra para se transformar em enzima acelticoenzima, energia é liberada e um NADH é produzido. A cada glicose quebrada, são produzidos 2 ácidos pirúvicos, originando 2 coenzimas e 2 NADH.
Etapa 2
O ácido oxalacético se une com a acetil-CoA e a coenzima se solta. O acetil então se une com o ácido oxalacético, formando o chamado ácido cítrico.
O ciclo de Krebs acontece em etapas pois quebrar todas as ligações liberaria energia de forma muito rápida e as mitocôndrias não seriam capazes de transferir essa energia para os ATPs e os NADHs. Em cada uma das etapas, ocorrem as quebras que geram mais energia.
Etapa 3
O ácido cítrico perde um carbono e se transforma no ácido cetoglutárico, sendo liberado na forma de CO2 e, consequentemente, liberando energia, que cria mais um NADH.
Etapa 4
O ácido cetoglutárico é quebrado de novo, liberando mais um carbono em forma de CO2, criando outro NADH e também um ATP. Essa quebra dá origem ao ácido succínico.
Nas próximas etapas do ciclo não existem mais perdas de carbono, apenas perda de hidrogênios e de oxigênios.
Etapa 5
O ácido succínico é transformado em ácido málico. Nesse processo, energia é liberada e forma o FADH2, que, assim como o NADH, também é uma molécula carregadora de energia. A diferença entre os dois é que ele carrega menos energia que o NADH, ou seja, menos elétrons. Nessa etapa também há a formação de água na perda do oxigênio.
Etapa 6
O ácido málico se transforma em ácido oxalacético, também em um processo de perda de hidrogênios, liberando energia e dando origem a mais um NADH. Quando esse ácido oxalacético encontra outra coenzima A, o ciclo recomeça.
Fosforilação Oxidativa (Cadeia Respiratória)
As moléculas de NADH e FADH2 formadas no Ciclo de Krebs liberam elétrons e íons H+. Esses elétrons liberados e os provenientes da glicólise passam por várias proteínas transportadores nas membranas internas da mitocôndria. Essas proteínas são denominadas cadeia respiratória e, durante a passagem, os elétrons perdem energia que é armazenada em moléculas de ATP.
No fim da cadeia respiratória, os elétrons e os íons H+ se associam com átomos provenientes do gás oxigênio, dando origem à moléculas de água. A reação onde as moléculas de ATP são formadas na passagem dos elétrons é denominada Fosforilação Oxidativa.
O gás oxigênio é fundamental para o processo de respiração celular. Sua ausência impossibilita as etapas do Ciclo de Krebs e da Fosforilação Oxidativa. Por esse motivo, dizemos que a Glicólise é uma etapa anaeróbica, pois ocorre sem a presença de gás oxigênio, enquanto o Ciclo de Krebs e a Fosforilação Oxidativa são etapas aeróbicas, pois precisam o oxigênio.
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