Respiração celular

A respiração celular é um processo em que ocorre a oxidação completa da glicose e a liberação de energia para a célula.

Algumas etapas da respiração celular ocorrem na mitocôndria
Algumas etapas da respiração celular ocorrem na mitocôndria
Por Vanessa Sardinha dos Santos
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A respiração celular é um processo em que a célula produz energia a partir da glicose e na presença de oxigênio. Esse processo, que ocorre no citoplasma e nas mitocôndrias, é extremamente importante e complexo, sendo responsável pela oxidação completa da glicose, a qual obedece à seguinte reação:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 +6H2O + ENERGIA

A seguir listaremos as três etapas da respiração: glicólise, ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.

Glicólise

A glicólise é uma etapa que ocorre no citoplasma das células e é realizada em todos os seres vivos. Nessa etapa, nenhum oxigênio é utilizado (etapa anaeróbia), e a glicose é convertida em ácido pirúvico após a realização de dez reações químicas distintas.

Inicialmente a glicose (C6H12O6) é ativada pela adição de dois fosfatos, os quais são derivados de duas moléculas de ATP. A glicose quebra-se em moléculas de ácido pirúvico, processo no qual são produzidas quatro moléculas de ATP. Em virtude do gasto inicial de 2 ATP, temos um saldo energético de 2 ATP nessa etapa. Na glicólise, ocorre ainda a redução de NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), um aceptor de elétrons, a NADH.

A equação global da glicólise pode ser escrita da seguinte maneira:

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

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs ocorre nas mitocôndrias e envolve uma série de reações
O ciclo de Krebs ocorre nas mitocôndrias e envolve uma série de reações

As duas moléculas de ácido pirúvico formadas no citoplasma durante o processo de glicólise adentram na mitocôndria em direção à matriz mitocondrial. Na matriz, uma das moléculas reage com a coenzima A (CoA), produzindo acetil-CoA e gás carbônico (CO2). Nessa reação, uma molécula de NAD+ captura dois elétrons de alta energia e um íon H+, transformando-se em NADH.

O ciclo de Krebs inicia-se quando a acetil-CoA e o ácido oxalacético reagem, liberando uma molécula de coenzima A e produzindo uma de ácido cítrico. Posteriormente, ocorrem oito reações, responsáveis pela liberação de duas moléculas de gás carbônico, elétrons e íons H+. No final do processo, o ácido oxalacético é recuperado.

Os elétrons e íons H+ produzidos no processo são capturados pelo NAD+, formando NADH, e pelo FAD (dinucleotídio de flavina-adenina), que se transforma em FADH2. O FAD, assim como o NAD, é um aceptor de elétrons. Forma-se, ainda, uma molécula de GTP (Guanosine triphosphate), a qual é muito semelhante ao ATP.

Fosforilação oxidativa

Para garantir a produção de ATP, faz-se necessária a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2. Nesse processo, os elétrons com alta energia que foram aceitos pelo NAD+ e pelo FAD deslocam-se por níveis decrescentes de energia até o oxigênio. A condução dos elétrons até o gás oxigênio é feita por meio da cadeia transportadora de elétrons, que pode ser definida como uma sequência de proteínas dispostas nas cristas mitocondriais. Nesse processo, há grande liberação de energia, o que gera movimentação de prótons que desencadeiam a formação de ATP.

Rendimento energético

Cada molécula de glicose é responsável por gerar 30 moléculas de ATP: 2 ATPs formados na glicólise, 2 ATPs formados no ciclo de Krebs (um GTP para cada molécula de acetil-COA) e 26 moléculas de ATP obtidas na passagem pela cadeia respiratória.


Por Vanessa Sardinha dos Santos
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