Respiração celular: o que é, quais as etapas e entenda como é processo

Rubens Castilho

Professor de Biologia e Química Geral

Respiração Celular é o processo bioquímico que ocorre na célula para obtenção de energia. Esse processo é essencial para as funções vitais.

Acontecem reações de quebra das ligações entre as moléculas que libera energia. Pode ser realizado de duas formas:

respiração aeróbica: em presença do gás oxigênio do ambiente;
respiração anaeróbica: sem a presença de oxigênio.

Respiração Aeróbica

A maioria dos seres vivos utiliza esse processo para obter energia para suas atividades. Através da respiração aeróbica é quebrada a molécula de glicose. A glicose é produzida na fotossíntese pelos organismos produtores e obtida através da alimentação pelos consumidores.

Pode ser representada pela seguinte reação:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ ⇒ 6 CO₂ + 6 H₂O + Energia

O processo é um tanto complexo. Algumas enzimas e coenzimas aceleram as reações químicas produzindo sucessivas oxidações na molécula de glicose.

Ao final do processo, o resultado será a produção de gás carbônico, água e moléculas de ATP. É justamente na molécula de ATP (Adenosina Trifosfato) que é armazenada a energia liberada da quebra das ligações químicas da glicose.

Respiração Celular Representação da Respiração Aeróbica na célula

O processo é dividido em três etapas para ser melhor compreendido, que são:

Glicólise;
Ciclo de Krebs;
Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Respiratória.

Glicólise

A glicólise é o processo de quebra da glicose em partes menores, liberando energia. Essa etapa metabólica acontece no citoplasma da célula enquanto as seguintes são dentro da mitocôndria.

A glicose (C₆H₁₂O₆) é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C₃H₄O₃).

Reações da Glicólise — Resultados da Glicólise

Acontece em diversas etapas oxidativas envolvendo enzimas livres no citoplasma e moléculas de NAD, que fazem a desidrogenação das moléculas. Ou seja, retiram os hidrogênios a partir dos quais serão doados os elétrons para a cadeia respiratória.

Por fim, há um saldo de duas moléculas de ATP, que são moléculas transportadoras de energia.

Ciclo de Krebs

Nessa etapa, cada piruvato produzido na etapa anterior, entra na mitocôndria e passa por reações para formar mais moléculas de ATP.

Antes mesmo de iniciar o ciclo, ainda no citoplasma, o piruvato perde um carbono (descarboxilação) e um hidrogênio (desidrogenação) formando o grupo acetil [CH₃−C(=O)−]. O grupo acetil se une à coenzima A, formando acetil-CoA.

Ciclo de Krebs — Esquema representativo das reações que ocorrem no ciclo de Krebs

Na mitocôndria, a acetil-CoA se integra em um ciclo de reações oxidativas que irão transformar os carbonos presentes nas moléculas envolvidas em CO₂. Dessa maneira, o gás CO₂ será removido do organismo através da expiração.

Através dessas sucessivas descarboxilações das moléculas será liberada energia que serão armazenadas pelo ATP. Além disso, ocorrerá a transferência de elétrons, carregados por moléculas transportadoras, como FAD e NAD⁺, para a cadeia transportadora de elétrons.

Fosforilação Oxidativa

Essa última etapa metabólica, chamada de fosforilação oxidativa ou cadeia respiratória, é responsável pela maior parte da energia produzida ao longo do processo.

Há a transferência de elétrons provenientes dos hidrogênios, que foram retirados das substâncias participantes nas etapas anteriores. Com isso, são formadas moléculas de água e de ATP.

Há muitas moléculas intermediárias presentes na crista mitocondrial que participam desse processo de transferência e formam a cadeia de transporte de elétrons.

Essas moléculas intermediárias são proteínas complexas, tais como o NAD⁺, os citocromos, a coenzima Q ou ubiquinona, entre outras.

Respiração Anaeróbica

Em ambientes onde o oxigênio é escasso, como regiões marinhas e lacustres mais profundas, os organismos precisam utilizar outros elementos para receber os elétrons na respiração.

É o que fazem muitas bactérias que utilizam compostos quem contêm nitrogênio, enxofre, ferro, manganês, entre outros.

Certas bactérias são incapazes de realizar a respiração aeróbica, pois não possuem as enzimas que participam do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória.

Esses seres podem até morrer na presença do oxigênio e são chamados anaeróbicos estritos, um exemplo é a bactéria causadora do tétano.

Outras bactérias e fungos são anaeróbicos facultativos, pois realizam a fermentação como processo alternativo à respiração aeróbica, quando não existe oxigênio.

Na fermentação, não há a cadeia transportadora de elétrons e são substâncias orgânicas que recebem os elétrons.

Há diferentes tipos de fermentação que produzem compostos a partir da molécula de piruvato, por exemplo: o ácido lático (fermentação lática) e o etanol (fermentação alcoólica).

Saiba mais:

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Rubens Castilho

Biólogo (Licenciado e Bacharel), Mestre e Doutorando em Botânica - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Atua como professor de Ciências e Biologia para os Ensinos Fundamental II e Médio desde 2017.