Respiração Celular

josé

É o processo utilizado pelas células para libertar a energia contida nos alimentos. Muitas vezes é chamado combustão celular ou oxidação celular.

 Devemos, no entanto, ressaltar o seguinte fato: durante a simples combustão (queima de carvão, madeira etc.), a matéria orgânica é oxidada, formando dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e liberando de uma só vez, toda a energia. Na respiração também há produção de CO₂ e H₂O, mas a energia é liberada lentamente e em grande parte acumulada numa substância chamada adenosina trifosfato (ATP). A energia acumulada no ATP será utilizada nas reações vitais.

A energia liberada durante a respiração é indispensável para a manutenção da vida.

C6H1206  + 602 -------------------6CO2 + 6H2O + 38ATP

O processo respiratório ocorre, fundamentalmente, da mesma maneira nos animais, vegetais e microorganismos. É um processo permanente e ocorre dia e noite, sem parar.

A respiração pode ser dividida em dois tipos:

1. Respiração aeróbia;
2. Respiração anaeróbia ou fermentação.

Respiração aeróbia é aquela que ocorre na presença de oxigênio, enquanto a anaeróbia ocorre na ausência de oxigênio.

Respiração aeróbia

É o processo pelo qual a célula “queima” a glicose em presença de oxigênio, liberando água, dióxido de carbono e energia.

A energia liberada durante a respiração é parte armazenada sob a forma de ATP e parte liberada sob forma de calor. A energia útil é aquela armazenada no ATP.

A respiração aeróbia é realizada parte no citoplasma fundamental (hialoplasma) e parte no organóide citoplasmático (mitocôndria).

A equação abaixo exemplifica o que ocorre durante a respiração:

C₆H₁₂O₆   + 6 O₂  →  6 H₂O  +  6 CO₂  +  ENERGIA

Já conhecemos o processo de fotossíntese e podemos compará-lo com a respiração.

FOTOSSÍNTESE

1. Utiliza H₂O e CO₂ como matéria-prima
2. Absorve energia luminosa e armazena sob forma de energia química
3. Liberta oxigênio
4. Constrói matéria orgânica
5. Ocorre nos tecidos verdes dos vegetais

RESPIRAÇÃO

1. Utiliza C₆H₁₂O₆ e O₂ como matéria-prima
2. Liberta energia armazenada nos alimentos
3. Absorve oxigênio
4. Destrói matéria orgânica

Ocorre em todos os tecidos vivos, vegetais e animais

Respiração anaeróbia ou fermentação

A fermentação ou respiração anaeróbia é o processo de liberação de energia na ausência de oxigênio.

Os seres anaeróbios podem ser divididos em dois grupos:

a)      Anaeróbios facultativos – são aqueles que se adaptam a um meio ambiente onde existe oxigênio. Ex.: levedos (fermentos).

b)      Anaeróbios obrigatórios – são aqueles que não suportam oxigênio, morrendo em presença deste gás. Ex.: Clostridium tetani.

Tipos de fermentação

Fermentação alcoólica (etílica): a levedura de cerveja (Saccharomyces cerevisae) é um exemplo de organismo que realiza a fermentação alcoólica.

Nesse processo, a glicose é quebrada até a formação de álcool etílico (C₂H₅OH) e dióxido de carbono (CO₂), liberando energia. Mas a energia liberada nesse fenômeno é menor do que na respiração aeróbia.

A equação que mostra a fermentação alcoólica é:

C₆H₁₂O₆   →  2C₂H₅OH  +  2 CO₂ +  ENERGIA

Fermentação lática: é realizada por bactérias que vivem no leite. Tais bactérias agem sobre os açúcares do leite (lactose), fermentando-os até a formação do ácido lático. São bactérias que azedam o leite.

Os nossos músculos também são capazes de realizar a fermentação lática. Esse fato é observado durante a realização de trabalho muscular intenso. O suprimento de oxigênio para os músculos torna-se insuficiente e aí ocorre a fermentação. Nesse tipo de fermentação, a glicose á transformada em ácido pirúvico, que depois se transforma em ácido lático, liberando energia.

A equação geral que expressa a fermentação lática é:

C₆H₁₂O₆   → 2 C₃H₆O₃  +    ENERGIA

A quebra direta da molécula de glicose originando CO₂ e H₂O que ocorre no processo respiratório rende 690.000 cal/ mol. Essa combustão é violenta e produz muito calor; se o processo ocorresse dessa maneira na célula, provocaria a sua destruição imediata. Na célula, a oxidação ocorre de maneira gradual e em pequenas parcelas, através da respiração celular.

1ª) GLICÓLISE

Fenômeno que ocorre no citoplasma celular, onde aproximadamente onze enzimas promovem uma série de transformações na molécula de glicose em total ausência de oxigênio, dando ao organismo um ganho de moléculas de ATP.

Número de ATP formado

Glicólise: 2 ATP

Descarboxilação dos Ácidos

pirúvicos:  6 ATP 

-          Formação de acetil-coenzima A

-          Ciclo de Krebs

-          Cadeia respiratória

No lêvedo de cerveja, em condições anaeróbicas, a glicose prossegue, transformando o ácido pirúvico em álcool após uma série de reações enzimáticas. Esse processo fornece ao lêvedo da cerveja a energia necessária para a sua manutenção e reprodução, sendo designado por fermentação alcoólica.

O produto final da glicólise anaeróbica não é o mesmo para todos os organismos; pode-se formar álcool, ou ácido cítrico ou ácido butírico. Existem, portanto, vários tipos de fermentação que são utilizados com eficiência na indústria química, através do cultivo de microorganismos apropriados, que dão, no final da fermentação, o produto industrialmente desejado.

Produção de acetil-coenzima A

A acetil-coenzima A é produzida a partir da coenzima A e dos piruvatos derivados da glicólise ou, então, por oxidação dos ácidos graxos. Ambos os compostos atravessam as membranas mitocondriais e, no seu interior, se transformam em acetato.

A transformação de piruvato em acetato ocorre devido a um sistema multienzimático de quatro enzimas no qual várias vitaminas (B₁, B₂ e biotina) entram em composição com suas enzimas. Graças a esse sistema, dá-se a descarboxilação do piruvato e a combinação do radical acetato com a coenzima, resultando na formação de acetil-coenzima A, que entra no ciclo de Krebs.

2º) CICLO DE KREBS OU CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO

Denomina-se Ciclo  de Krebs a uma sequência cíclica de reações enzimáticas na qual ocorre, graças à presença das enzimas desidrogenases, a produção gradual de elétrons e prótons. Os elétrons não ocorrem livres, mas são levados na estrutura de moléculas complexas como o NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) que funcionam como transportadores no processo de óxido-redução.

O hidrogênio resultante de reações é liberado ao meio sob a forma de prótons (H⁺).

O ciclo de Krebs tem início com a condensação da acetil-coenzima A com ácido oxalacético, produzindo ácido cítrico, que sofre uma série de modificações sucessivas, resultando na produção de ácido oxolacético, que, por sua vez, recomeça o ciclo. O resultado final do Ciclo de Krebs é o seguinte: graças às desidrogenases do Ciclo de Krebs, ocorre a produção de hidrogênio, que dará prótons e elétrons. Descarboxilases levam à produção de CO₂, e existe uma reação exoenergética que promove a síntese de duas moléculas de ATP por molécula-grama de glicose consumida. A função principal do Ciclo de Krebs é, portanto, produzir hidrogênio (elétrons + prótons) e CO₂ uma vez que o seu rendimento energético é baixo.

Além dessas funções, o Ciclo de Krebs fornece metabólicos necessários para a síntese de aminoácidos e hidratos de carbono.

O número de ATP formado é 12 em cada ciclo

Como temos 2 ciclos: 24

3º) O SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELÉTRONS OU CADEIA RESPIRATÓRIA

É uma cadeia formada por enzimas e compostos não enzimáticos ligados a ela, cuja função é o de transportador. Vários desses compostos são ricos em ferro r constituem o citocromo (do grego kytos = células e chroma = cor), assim chamado devido a sua cor vermelha. Ao longo dessas cadeias, em três lugares determinados, ocorre, por processo ainda não totalmente elucidado, a síntese de ATP. Esse processo é eficiente e produz trinta e duas moléculas de ATP por molécula de glicose consumida. Ao chegarem ao fim do sistema transportador, as moléculas de oxigênio são ativadas pelos elétrons, produzindo O^- graças a um sistema enzimático aí existente, chamado citocromo-oxidase. Esse oxigênio combina-se com prótons, produzindo água.