Aeróbica e Anaeróbica
A respiração celular é o processo químico realizado pelos seres vivos e que acontece dentro das células. Ela é necessária para manter o funcionamento do nosso corpo e pode ser realizada de duas maneiras: respiração aeróbica (utiliza oxigênio) e respiração anaeróbica (não utiliza oxigênio).
Para que a respiração celular aconteça de forma eficiente, além da absorção do oxigênio, as necessidades nutricionais do corpo devem ser supridas. Ou seja, os seres vivos precisam fazer a ingestão de carboidratos, lipídios e proteínas. Porém, como essas moléculas são grandes, o organismo necessita quebrá-las para que possam ser usadas como fonte de energia. Concluída a ingestão, restam os carboidratos simples, como a glicose, ácidos graxos e aminoácidos. Nessa etapa é que a respiração celular acontece.
Respiração Aeróbica
Mais usada pelos seres vivos, a respiração aeróbica usa a glicose como sua principal fonte de energia. A sua função é partir das moléculas, obtidas pelos organismo produtores, no processo de fotossíntese e pela alimentação dos consumidores. A respiração aeróbica é representada pela seguinte equação:
C6H12O6 + 6 O2 + 6 CO2 + 6 H2O + Energia
Nessa equação é possível identificar que a molécula de glicose (C6H12O6) é dividida, de modo que possa originar as substâncias mais simples (CO2 e H2O). Esse mecanismo ocorre dentro da mitocôndria, organela citoplasmática que atua como uma usina de energia. Com isso, várias reações com a participação de enzimas e coezimas são realizadas dentro da respiração aeróbica, o que favorece as constantes oxidações de glicose. Dessa forma, essa maneira de obtenção de energia gera trinta e seis mols de ATP a partir de um mol de glicose. A respiração aeróbica se divide em três etapas: glicólise, o Ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa (cadeia respiratória).
Glicólise
A glicólise é um procedimento mais interno, que acontece no interior do citoplasma da célula. A sua principal função é dividir a glicose em partes menores, quebrando-as em moléculas menores chamadas de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3). Esse processo acontece em várias etapas oxidativas com a presença de enzimas livres e molécula de NAD (do inglês, Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Elas fazem a desidrogenação das moléculas, portanto, retiram os hidrogênios que serão doados aos elétrons para a respiração celular.
Para isso, utilizam dois ATPs (Adenosina Trifosfatos) por moléculas de glicose para fornecer a energia inicial e ao final do processo, produzem duas moléculas de piruvato, 4 ATPs, sendo que 2 ATPs irão repor os utilizados inicialmente, restando um saldo final de 2 ATPs. Por fim, as moléculas produzidas junto a liberação de elétrons energizados e íons serão capturados por aceptores de elétrons denominados NAD, formando, ao final da glicólise, dois equivalentes reduzidos em NADH.
Representação de mitocôndria, organela citoplasmática responsável
por gerar energia através do ATP. (Foto: Pixabay)
Ciclo de Krebs
No Ciclo de Krebs, as etapas produzidas por meio da glicólise sofreram reações que resultarão em mais moléculas de ATP. Com isso, o piruvato sofrerá uma perda de carbono (descaboxilação) e uma perda de hidrogênio (desidorgenação) dentro do citoplasma. O grupo, portanto, se unirá a coenzima A, originando um Acetil final (CoA). Diante disso, uma parte da molécula será captada, quando o (NADH) for reduzido, criando um NADH_2_2, já a outra parte será captada quando o Acetil for misturado a coenzima A. Esse ciclo existe para melhorar a retirada de moléculas orgânicas do organismo.
Fosforilação oxidativa
A fosforilação oxidativa (cadeira respiratória) é responsável pela maior quantidade de produção de energia dentro da respiração celular. Dentro dela, ocorre a transferência de elétrons provenientes do hidrogênio, produzidos em substâncias retiradas nas etapas anteriores. Na cadeia respiratória, as moléculas de NADH e FADH realizam transferências dos elétrons para os citocromos.
Com isso, os elétrons de hidrogênio, ao passar pelos transportadores, são oxidados e perdem energia. Esse mecanismo ocorre com a fosforilação do ADP (Adenosina Difosfato), pois oxigênio é o receptor final do hidrogênio, além de formar as moléculas de água e ATP. Portanto, o fornecimento de oxigênio é fundamental para que os transportadores não reduzam o hidrogênio e interrompam a respiração celular. Ao final desse processo, produz-se 8 NADH_2_2, 2 FADH_2_2 e 34 ATP.
Respiração celular anaeróbica
Essa etapa também é conhecida como fermentação. Dentro da respiração celular, ela ocorre em casos onde não existem oxigênio no citosol da célula eucariótica e procariótica como, por exemplo, as bactérias que vivem nas profundezas do mar. Para essas bactérias, não há a possibilidade de realizar a respiração aeróbica, pois elas não possuem as enzimas participantes do ciclo de Krebs e da fosforilação oxidativa.
Com isso, elas necessitam usar outros elementos para receber os elétrons na respiração. Assim, a glicose será quebrada em pequenos pedaços como ocorre o ácido lático e o álcool etílico (fermentação alcoólica). Além dos processos serem iniciados com o ácido pirúvico da glicólise, ambas fermentações resultam em um saldo de apenas 2 moléculas de ATP.