Biologia

Aprenda o que é Respiração Celular

O que é Respiração CelularO que é Respiração Celular?

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.

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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:

  1. Glicólise;
  2. Ciclo de Krebs;
  3. 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

glicolise

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

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)

fosforilação-oxidativa

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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Redação Beduka
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