A respiração celular é um assunto que amedronta muitos estudantes. Por isso preparamos este post, abordando tudo o que você precisa saber sobre respiração celular, desde as suas etapas.
Acompanhe!
O que é respiração celular?
A respiração celular é o processo por meio do qual as células obtêm energia a partir da quebra de moléculas de nutrientes, como a glicose. De modo geral, esse mecanismo ocorre nas mitocôndrias, organelas presentes em todas as células eucarióticas.
Ao longo do processo, a glicose é oxidada e transformada em dióxido de carbono, água e energia, armazenada na forma de ATP (adenosina trifosfato). Essa energia é indispensável para o funcionamento das células e é utilizada nas mais diversas funções, desde a síntese de novas moléculas até a contração muscular.
Para facilitar o entendimento, esse processo pode ser dividido em três etapas principais: a glicólise, o ciclo do ácido cítrico (também chamado de ciclo de Krebs) e a fosforilação oxidativa. Vale destacar que, embora a glicólise ocorra no citoplasma, as duas últimas etapas acontecem exclusivamente nas mitocôndrias. Por esse motivo, quando falam em “respiração celular”, muitos bioquímicos costumam se referir especialmente às fases dois e três.
Respiração celular e fotossíntese
A respiração celular e a fotossíntese são processos diferentes, mas interligados. A respiração celular libera energia para o organismo utilizar. No entanto, a fotossíntese é o processo que produz essa energia, armazenando-a nas moléculas orgânicas usadas na respiração.
A fotossíntese produz moléculas orgânicas nos organismos produtores fotossintetizantes, como plantas e algas. Assim, os organismos heterotróficos, como os animais, obtêm essas moléculas por meio da alimentação. Seja alimentando-se de organismos produtores, seja de outros heterotróficos.
Na fotossíntese, os organismos produtores captam a energia luminosa através de moléculas denominadas cloroplastos.
Os organismos convertem a energia solar em energia química e a utilizam para sintetizar compostos orgânicos, como a glicose. Essa energia química permanece armazenada nas moléculas e é liberada durante a respiração celular.
Além disso, a fotossíntese também apresenta como produto final oxigênio. Os organismos utilizam o oxigênio na respiração celular, um processo aeróbio. Essa respiração gera gás carbônico e água como produtos finais. Os organismos produtores aproveitam esses produtos para realizar a fotossíntese.
O processo de fotossíntese pode ser resumido na equação apresentada no quadro a seguir. No entanto, é importante destacar que as primeiras moléculas produzidas são de açúcares mais simples, com apenas três átomos de carbono
6 CO2 + 12 H2O + energia luminosa → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Etapas da respiração celular
As células realizam a respiração celular para produzir energia na forma de ATP. Esse processo inclui três etapas principais: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.
- Glicólise: nessa etapa, ocorre a quebra da glicose em duas moléculas de piruvato. A glicose é oxidada e o ATP é produzido. A glicólise ocorre no citoplasma.
- Ciclo de Krebs: o piruvato produzido na glicólise entra na mitocôndria, onde sofre uma série de reações químicas para produzir mais ATP. Durante o ciclo de Krebs, também são produzidos NADH e FADH2, que são transportadores de elétrons que serão utilizados na próxima etapa.
- Fosforilação oxidativa: nesta etapa, ocorre a transferência de elétrons do NADH e do FADH2 para a cadeia transportadora de elétrons, localizada na membrana interna da mitocôndria.
A cadeia transportadora de elétrons transporta os elétrons, liberando energia que bombeia prótons (íons H⁺) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. Esse processo cria um gradiente eletroquímico de prótons, que a ATP sintase utiliza para gerar ATP por meio da fosforilação oxidativa.
Ao final da cadeia, os elétrons passam para o oxigênio, que atua como aceptor final de elétrons e forma água. Essa etapa, na qual o oxigênio aceita os elétrons, recebe o nome de quimiosmose.
Em resumo, a respiração celular envolve as etapas da glicólise, do ciclo de Krebs e da fosforilação oxidativa, que juntas produzem ATP a partir da glicose, utilizando o oxigênio como aceptor final de elétrons.
Quais os tipos de respiração celular?
A respiração celular pode ocorrer de diferentes formas, variando de acordo com as condições ambientais e, principalmente, com a presença ou ausência de oxigênio. A seguir, conheça os principais tipos:
Respiração aeróbica
Em primeiro lugar, temos a respiração aeróbica, considerada o tipo mais comum. Nesse processo, o oxigênio atua como aceptor final de elétrons, permitindo que a célula produza uma grande quantidade de energia — geralmente entre 36 a 38 moléculas de ATP por cada molécula de glicose.
Graças à sua eficiência, esse tipo de respiração ocorre amplamente em organismos aeróbicos, como animais e plantas.
Respiração anaeróbica
Por outro lado, em ambientes com pouca ou nenhuma disponibilidade de oxigênio, algumas células recorrem à respiração anaeróbica. Nesse processo, outras moléculas, como o nitrato ou o sulfato, substituem o oxigênio como aceptor final de elétrons.
Contudo, esse processo é bem menos eficiente, gerando apenas 2 moléculas de ATP por glicose. Além disso, ele leva à formação de subprodutos como o ácido láctico ou o etanol. Esse tipo é típico de organismos anaeróbicos, como algumas bactérias e leveduras.
Fermentação
Por fim, temos a fermentação, uma forma especial de respiração anaeróbica. Ela ocorre em células que não possuem os mecanismos necessários para realizar a fosforilação oxidativa. Apesar de limitada, a fermentação garante a produção de ATP por meio da glicólise, além de regenerar moléculas como o NADH, permitindo a continuidade do processo.
Diversos organismos realizam esse tipo de respiração, como bactérias, fungos e células musculares humanas, especialmente durante exercícios intensos e na ausência de oxigênio.
Conclusão
A respiração celular e a fotossíntese atuam como processos complementares na produção e no uso de energia pelos seres vivos.
Na respiração celular, os seres vivos obtêm energia ao oxidar moléculas orgânicas, como a glicose. Esse processo libera energia utilizável pelas células.
Na fotossíntese, os organismos produzem moléculas orgânicas ao absorver a luz solar e converter dióxido de carbono e água em glicose, liberando oxigênio como subproduto.
Assim, a respiração celular aproveita a energia contida nas moléculas produzidas pela fotossíntese.
