Respiração celular

Respiração celular é um processo onde há a oxidação de moléculas orgânicas através de varias reações metabólicas para que aconteça a produção de energia na forma de ATP (adenosina trifosfato), que nos seres vivos é utilizada para a repor a energia ja usada. A respiração ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.

Glicólise

A glicólise é uma etapa anaeróbia da respiração celular que ocorre no citoplasma e envolve dez reações químicas diferentes (5 de investimento de ATP e 5 de produção de ATP). Essas reações fazem a quebra de uma molécula de glicose (C₆H₁₂O₆) em duas moléculas de piruvato (C₃H₄O₃).

O processo de glicólise tem seu inicio na adição de dois fosfatos, vindos de duas moléculas de ATP, à molécula de glicose, a ativando. A glicose vira instável e degrada-se facilmente em piruvato. Com a quebra, há a produção de quatro moléculas de ATP, mas, como duas foram utilizadas no começo (fase de investimento) para a ativação da glicose, o saldo é de duas moléculas de ATP.

No decorrer da glicólise também são liberados quatro eletrons e quatro íons H⁺. Dois H⁺ e os quatro e^- são pegos por transportadores, duas moléculas de NAD⁺ (dinucleotídio nicotinamida-adenina), produzindo moléculas de NADH.

Temos, porfim, a equação que grosseiramente resume a glicólise:

C₆H₁₂O₆+ 2ADP + 2P_i + 2NAD⁺ → 2C₃H₄O₃ + 2ATP + 2NADH + 2H⁺

Ciclo de Krebs

Logo após a glicólise, tem o inicio de uma etapa aeróbia, a qual inclui o ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. Essa etapa ocorre no interior da mitocôndria e inicia-se com o transporte do piruvato para a matriz mitocondrial.

Na matriz, o piruvato reage com a coenzima A (CoA) que ali reside, produzindo uma molécula de acetilcoenzima A (acetil-CoA) e uma molécula de gás carbônico. No decorrer de tudo isso, uma molécula de NAD+ é reduzida em uma de NADH em razão da captura de 2 e^- e 1 dos 2 H⁺ que advindos da reação.

A acetil-CoA sofre com o processo de oxidação e dá origem a duas moléculas de gás carbônico e a uma molécula intacta de coenzima A. Varias reações sao englobadas no ciclo de Krebs, veja abaixo uns esquema delas:

(Brasil escola)

Esse ciclo se inicia quando uma molécula de acetil-CoA e o ácido oxalacético reagem e produzem uma molécula de ácido cítrico, liberando uma molécula de CoA. Ocorrem oito reações em que liberam duas moléculas de gás carbônico, elétrons e H⁺. Ao final do processo, o ácido oxalacético é recuperado e o ciclo pode ser feito novamente. Os elétrons e os íons H⁺ são capturados pelo NAD⁺ e transformados em NADH. Eles também são capturados pelo FAD (dinucleotídio de flavina-adenina), que é transformado em FADH₂. O ciclo de Krebs resulta em 3 NADH e 1 FADH₂.

Essas reações do ciclo, produzem também uma molécula de GTP (trifosfato de guanosina) a partir de GDP (difosfato de guanina) e Pi. Essa molécula de GTP assemelha-se ao ATP (no balanço energético contada como ATP).

Fosforilação oxidativa

A última etapa da respiração celular também acontece no interior das mitocôndrias, mais precisamente nas cristas mitocondriais. Essa etapa é chamada de fosforilação oxidativa, uma vez que atribui à produção de ATP a partir da adição de fosfato ao ADP (fosforilação). A maior parte da produção de ATP ocorre nessa etapa, na qual acontece a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2.

Nas cristas mitocondriais existem proteínas que são dispostas em sequência, as chamadas cadeias transportadoras de elétrons ou cadeias respiratórias. Nessas cadeias ocorre a atração dos elétrons presentes no NADH e no FADH₂ até o oxigênio. 

Os elétrons, nesse processo, perdem energia e, no final, combinam-se com o gás oxigênio, formando água (H2O) na reação final. Apesar de participar apenas no final da cadeia, a falta de oxigênio gera o interrompimento do processo levando a complicações graves no organismo.

A energia liberada através da cadeia respiratória faz com que os íons H⁺ se mantenham no espaço entre as cristas mitocondriais, voltando à matriz. Para voltar ao interior da mitocôndria, é necessário passar por um complexo proteico chamado de sintase do ATP, onde ocorre a produção de ATP. Nesse processo são formadas cerca de 26 ou 28 moléculas de ATP.

(Brasil Escola)

Assista para maior compreensão do assunto “Respiração Celular - Glicólise”  https://www.youtube.com/watch?v=uQkPeluFV6k&t=217s e “Respiração Celular - Ciclo de Krebs” https://www.youtube.com/watch?v=LAAUlu7DDus E “Respiração Celular - Cadeia Respiratória” https://www.youtube.com/watch?v=LxFoeMo-pjI

Agora resolva duas questões sobre “Respiração Celular” para testar os conhecimentos adquiridos:

1) A respiração celular é um processo que garante a produção da energia necessária para a sobrevivência dos seres vivos. Analise as alternativas a seguir e marque aquela que não indica uma das etapas da respiração celular.

a) Glicólise.

b) Fosforilação oxidativa.

c) Ciclo de Krebs.

d) Ciclo de Calvin.

2) A glicólise é uma das etapas da respiração celular, processo responsável pela produção do ATP necessário para o organismo. A respeito da glicólise, marque a alternativa incorreta:

a) A glicólise engloba cerca de dez reações químicas diferentes.

b) Na glicólise ocorre a quebra da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico.

c) A glicólise ocorre na matriz mitocondrial.

d) Responsável pela quebra da molécula de glicose.

e) A glicólise é uma etapa anaeróbia.

SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Respiração celular"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/respiracao-celular.htm. Acesso em 01 de dezembro de 2019

Autora: Ana Karuliny

(grupo 17)