A respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que poderão ser usadas nos processos vitais
A respiração celular é uma das vias metabólicas mais elegantes, majestosas e fascinantes da Terra. Ao mesmo tempo, é também um dos mais complicados.
De modo resumido, a respiração celular trata-se do processo pelo qual os organismos combinam o oxigênio com moléculas de alimentos, desviando a energia química dessas substâncias para atividades de sustentação da vida e descartando, como resíduos, dióxido de carbono e água.
O que é respiração celular?
Respiração celular é o processo de extração de energia na forma de ATP da glicose nos alimentos que consumimos.
Como ocorre a respiração celular? A respiração celular é um processo de três etapas, como veremos mais a frente.
A reação química
A reação química em que consiste a respiração celular é uma molécula de glicose (C 6 H 12 O 6) e seis moléculas de oxigênio (O 2) produzindo seis moléculas de dióxido de carbono (CO 2) e seis moléculas de água (H 2 O). Usando símbolos químicos, a equação é representada da seguinte maneira:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6CO 2 + 6 H 2 O
Embora essa equação não pareça tão complicada, a respiração celular consiste em várias reações químicas divididas em três estágios, ou etapas da respiração celular: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia de transporte de elétrons.
- No primeiro estágio, a glicose é decomposta no citoplasma da célula em um processo chamado glicólise;
- No segundo estágio, as moléculas de piruvato são transportadas para as mitocôndrias. As mitocôndrias são as organelas conhecidas como “centrais elétricas” de energia das células. Nas mitocôndrias, o piruvato, que foi convertido em uma molécula de 2 carbonos, entra no ciclo de Krebs. As mitocôndrias têm uma membrana interna com muitas dobras, chamada crista. Essas cristas aumentam muito a área da superfície da membrana, onde ocorrem muitas das reações da respiração celular;
- No terceiro estágio, a energia nos transportadores de energia entra em uma cadeia de transporte de elétrons. Durante esta etapa, essa energia é usada para produzir ATP.
O oxigênio é necessário para ajudar no processo de transformação da glicose em ATP. O passo inicial libera apenas duas moléculas de ATP para cada uma de glicose. As etapas posteriores liberam muito mais ATP.
Liberando energia na forma de ATP
A respiração libera energia, e essa energia é armazenada em moléculas de ATP. O ATP pode ser decomposto em outros processos nas células para liberar a energia armazenada.
O ATP pode ser usado para armazenar energia para futuras reações ou ser utilizado quando a energia é requerida pela célula. Os animais armazenam a energia obtida da decomposição dos alimentos como ATP. Da mesma forma, as plantas capturam e armazenam a energia que derivam da luz durante a fotossíntese nas moléculas de ATP.
O ATP é um nucleotídeo que consiste em uma base de adenina ligada a um açúcar ribose, que é ligado a três grupos fosfato. Esses três grupos fosfato estão ligados entre si por duas ligações de alta energia chamadas ligações fosfoanidrido.
Quando um grupo fosfato é removido, quebrando uma ligação fosfoanidrida em um processo chamado hidrólise, a energia é liberada e o ATP é convertido em adenosina difosfato (ADP).
Os reagentes
O que entra na célula? Oxigênio e glicose são ambos reagentes da respiração celular. O oxigênio entra no corpo quando um organismo respira. A glicose entra no corpo quando um organismo come.
Os produtos
O que a célula produz? Os produtos da respiração celular são dióxido de carbono e água.
O dióxido de carbono é transportado das mitocôndrias para fora da célula, para os glóbulos vermelhos e de volta aos pulmões para ser exalado. ATP é gerado no processo.
Quando uma molécula de glicose é decomposta, ela pode ser convertida em um total líquido de 36 ou 38 moléculas de ATP. Isso ocorre apenas na presença de oxigênio.
Respiração celular aeróbica e anaeróbica
A respiração celular aeróbica é o processo pelo qual nossas células decompõem os alimentos e os transformam em energia necessária para que as células desempenhem suas funções vitais.
Como todos os seres vivos são feitos de células, e todas as células precisam de energia para desempenhar as funções da vida, a respiração celular é necessária para todos os seres vivos. Em resumo, existem dois tipos de respiração celular: aeróbica e anaeróbica.
Respiração aeróbica
Durante a respiração celular aeróbica, o oxigênio está presente, e isso resulta em uma quantidade maior de energia.
Quando o organismo respira na presença do oxigênio, ou seja, quando realiza a respiração aeróbica, ele utiliza o produto final da glicólise, chamado de piruvato, em seu ciclo TCA. Assim, busca produzir maior quantidade de energia na forma de ATP – mais do que é possível obter através de outras vias anaeróbicas.
Células eucariontes, quando têm oxigênio suficiente, fazem respiração aeróbica. Além disso, a maior parte ocorre nas mitocôndrias.
Respiração anaeróbica
Embora a respiração celular anaeróbica não tenha a presença de oxigênio, ela ainda é capaz de produzir energia, apenas em quantidades menores.
Para que possa haver respiração celular em qualquer célula viva, é necessário que haja glicólise. Esta, por sua vez, pode ocorrer tanto com quanto sem a presença de oxigênio molecular.
Uma vez que o oxigênio está presente, posteriormente a célula é capaz de tirar proveito da respiração aeróbica por meio do ciclo TCA. É assim, portanto, que consegue produzir mais energia utilizável na forma de ATP.
No entanto, é preciso mencionar que são as vias anaeróbicas a única fonte de ATP para diversas bactérias. Ao mesmo tempo, as células eucarióticas recorrem às mesmas vias anaeróbicas quando seu suprimento de oxigênio estiver baixo.
Por exemplo: imagine que uma célula muscular, que trabalhou em excesso, esgotou seu suprimento de oxigênio. Esta célula, então, utilizará as vias anaeróbicas para o ácido lático a fim de continuar fornecendo ATP para as funções celulares.
A glicólise em si produz duas moléculas de ATP, por isso é o primeiro passo da respiração anaeróbica.
Respiração anaeróbica nas células musculares
As células musculares humanas podem respirar anaerobicamente por curtos períodos. Isso geralmente ocorre durante exercícios vigorosos.
O corpo luta para fornecer oxigênio suficiente aos músculos para continuar respirando aerobicamente. Mesmo assim, os músculos ainda precisam de energia para se contrair.
Desse modo, a respiração celular precisa mudar para anaeróbica. Isso é relativamente ineficiente, pois a respiração anaeróbica não produz tanto ATP. Mas é melhor continuar respirando e ter algum ATP para permitir que os músculos se contraiam.
