A respiração celular aeróbia é um processo vital que ocorre nas células de organismos aeróbicos, permitindo a produção de energia necessária para suas atividades metabólicas através do oxigênio. Por isso, é importante entendermos as etapas da respiração celular.
Importância do Oxigênio para respiração celular
O oxigênio desempenha um papel fundamental na respiração celular — processo pelo qual as células obtêm energia a partir dos nutrientes. Neste processo, o oxigênio atua como receptor final na cadeia transportadora de elétrons, permitindo a produção eficiente de ATP pela fosforilação oxidativa.
A respiração celular ocorre em três etapas principais: glicólise, ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) e fosforilação oxidativa. Entenda a seguir como funciona cada a etapa da respiração celular aeróbica:
Glicólise
A glicólise é o primeiro estágio da respiração celular, e é o processo que quebra a glicose em duas moléculas de ácido pirúvico (ou pituvato). Esta etapa ocorre no citosol da célula (hialoplasma) e não requer oxigênio para ser concluído.
Os hidrogênios são retirados pela nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e flavina dinucleotídeo (FAD), compostos associados a vitaminas. Ou seja, quando acontece a quebra parcial da glicose, vários compostos intermediários são envolvidos e uma parte da energia é liberada em quatro parcelas.
Com isso, quatro moléculas de ATP são produzidas. Como foram usadas duas moléculas de ATP para ativar a glicose (energia de ativação necessária para começar a reação), o saldo é de duas moléculas de ATP nessa etapa. Lembrando que a glicose é principal substrato oxidável para maioria dos organismos.
Ciclo de Krebs
Essa etapa ocorre na matriz da mitocôndria, que requer oxigênio para completar cada reação, e no citosol das bactérias aeróbias, e recebe esse nome em homenagem ao bioquímico alemão Hans Krebs (1900-1981) que decidiu estudar essa fase em 1938.
O segundo estágio da respiração celular é chamado de Ciclo do Ácido Cítrico (também chamado de Ciclo de Krebs) e é responsável pela decomposição das moléculas de ácido pirúvico em dióxido de carbono e átomos de hidrogênio.
Além de criar dióxido de carbono e átomos de hidrogênio, que produzem ATP via fosforilação oxidativa, esta etapa cria coenzimas reduzidas que podem ser usadas na glicólise. Paralelo a esta oxidação, o ciclo de krebs produz inúmeros compostos utilizados como precursores para biossínteses.
Portanto, o ciclo de krebs constitui o máximo de oxidação dos átomos de carbono que compõe os carboidratos, proteínas e lipídios.
Fosforilação Oxidativa
A fosforilação oxidativa também é chamada de cadeia respiratória porque a síntese de ATP depende da entrada de um fosfato no ADP (fosforilação), e a fosforilação é realizada com a energia proveniente de oxidações.
Esta etapa é o terceiro estágio da respiração celular e é a etapa final na liberação de energia das moléculas de glicose. Ela ocorre na matriz mitocondrial e na membrana plasmática das bactérias aeróbias.
Os átomos de hidrogênio retirados das cadeias de carbono durante a glicólise e o ciclo de Krebs são transportados por várias moléculas intermediárias até o oxigênio, formando água e muitas moléculas de ATP.
Nesta etapa, os átomos de hidrogênio originados das desidrogenações (realizadas pelo NAD e FAD) cedem seus elétrons (formando íons H+) para uma série de transportadores de elétrons. Decorre disso o outro nome dessa etapa: transporte eletrônico.
Além de uma substância não proteica, há um conjunto de proteínas, muitas delas com átomos de ferro ou cobre, os citocromos (células coloridas), que são portadoras de elétrons.
Diferenças entre respiração aeróbica e anaeróbica
Tanto a respiração aeróbica quanto a anaeróbica são dois processos essenciais para produção de energia dos seres vivos. A principal característica da respiração aeróbica é a utilização de oxigênio para produção de energia.
Esse oxigênio é utilizado para que as moléculas de glicose se rompam (glicólise), seguindo para as etapas do ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa. Todo o processo gera um volume alto de ATP.
Diferente da respiração aeróbica, a anaeróbica não utiliza o oxigênio e é o processo utilizado pelas bactérias, por exemplo. Além disso, na respiração anaeróbica, o processo de produção de energia é mais lento e menos eficiente.
O ATP produzido é em menor escala, no entanto, os produtos resultantes da respiração anaeróbica são o ácido lático e o etanol em enorme quantidade.
Os efeitos da falta de oxigênio na respiração celular
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Referência
LINHARES, Sergio; GEWANDSZNAJDER, Fernando; PACCA, Helena. Biologia Hoje 1, 3ª ed., Ed. São Paulo: Ática, 2016.
MARZZOCO, A.; TORRES, B.B. Bioquímica Básica, 4ª ed., Ed. Guanabara Koogan, 2015.
