Respiração celular o que é onde e como ocorre

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Respiração celular: o que é, onde e como ocorre
O processo de respiração celular acontece devido a atividade da mitocôndria na síntese de energia.
Algumas reações químicas precisam receber energia para ocorrer, sendo chamadas endergônicas.
Outras reações, no entanto, liberam energia e são chamadas de exergônicas.
O processo de respiração celular é uma reação do tipo exergônica. Nas células, as reações exergônicas
liberam parte da energia sob a forma de calor e parte para promover reações endergônicas.
Essa utilização só é possível por meio de um mecanismo conhecido como acoplamento de reações, no
qual há a participação de uma substância comum que direciona o aproveitamento de energia e, assim,
promove pouca liberação de calor.
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A respiração celular
acontece devido a atividade
da mitocôndria na síntese
de energia (Foto:
depositphotos)
Essa substância comum é principalmente o trifosfato de adenosina ou adenosina trifosfato, cuja
abreviação é ATP. O ATP armazena em suas ligações grande parte da energia desprendida pelas
reações exergônicas e tem a capacidade de liberar por hidrólise a energia necessária para promover
reações endergônicas. 
Tipos de respiração celular
Quando falamos em mecanismos intracelulares, a palavra respiração é empregada em todo processo de
síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória. São dois os tipos de respiração: anaeróbia e aeróbia.
O termo “respiração” justifica-se nos dois processos (anaeróbio e aeróbio) porque ambos são muito
parecidos e envolvem as três etapas que caracterizam o fenômeno da respiração.
Respiração anaeróbia
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Na respiração anaeróbia, há um ciclo de Krebs e uma cadeia respiratória, mas o oxigênio não é o
aceptor final dos hidrogenados retirados da glicose. Esses hidrogênios são recebidos por compostos
inorgânicos retirados do ambiente (sulfato, nitrato ou carbonatos).
A respiração anaeróbia é realizada por algumas bactérias desnitrificantes, como a Pseudomonas
denitrificans, que vivem em solos profundos, com pouco oxigênio e que produz uma quantidade menor
de ATP em relação à respiração aeróbia. Elas participam do ciclo do nitrogênio, na ausência de gás
oxigênio, ou seja, a desnitrificação só ocorre em regiões onde a taxa de oxigênio é reduzida ou nula,
como nos pântanos. 
Respiração aeróbia
A glicose obtida através do consumo de carboidratos é fonte primária para a respiração celular, contudo,
aminoácidos (obtidos de proteínas), glicerol e ácidos graxos (obtidos de gorduras) também podem
participar desse processo. 
A energia obtida na respiração não é usada de imediato. Cada parcela é utilizada na síntese de uma
molécula de adenosina trifosfato (ATP) a partir de uma molécula de adenosina difosfato (ADP) e um íon
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fosfato. Essa reação se chama fosforilação e forma ATP com um fosfato rico em energia.
Quando uma célula precisa de energia para realizar algum trabalho, a ligação entre o ADP e o fosfato é
quebrada, liberando energia e o fosfato, agora pobre em energia. O ADP e o fosfato podem formar de
novo ATP.
A respiração aeróbia começa no citosol e, nos eucariontes, termina no interior da mitocôndria. Nos
procariontes que executam esse tipo de respiração, suas etapas finais ocorrem na membrana
plasmática.
A energia armazenada nas ligações químicas da glicose é liberada por meio de oxidações sucessivas. O
processo de oxidação não envolve necessariamente uma reação com o gás oxigênio, e sim uma perda
de elétrons, que pode ocorrer com a retirada de átomos de hidrogênio, ou seja, por desidrogenações. Os
hidrogênios são retirados e transportados por compostos chamados transportadores de hidrogênios.
Etapas da respiração aeróbia
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https://www.estudopratico.com.br/mitocondria/
https://www.estudopratico.com.br/membrana-plasmatica-funcoes-e-estrutura/
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Pode-se considerar a respiração como um processo realizado em três etapas integradas: glicólise,
ciclo de Krebs e cadeia respiratória. A glicólise não depende do gás oxigênio para ocorrer, mas as outras
etapas dependem direta ou indiretamente desse gás.
Nos procariontes, as três etapas ocorrem no citoplasma e a cadeia respiratória ocorre associada à face
da membrana plasmática voltada para o citoplasma. Já nos eucariontes, somente a glicólise ocorre no
citosol e as demais acontecem no interior das mitocôndrias, organelas ausentes nos procariontes.
Dependendo do tipo de célula eucariótica, o saldo total de ATP na respiração aeróbia pode ser de 36 ou
38 ATP. 
Glicólise
Essa etapa ocorre no citosol (hialoplasma) e consiste na quebra parcial de glicose em duas moléculas
de ácido pirúvico. Esse ácido e todos os outros ácidos que se formam na respiração aparecem em
solução na forma ionizada, que, no caso do ácido pirúvico, é chamada piruvato. Os hidrogênios são
retirados pela nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e flavina dinucleotídeo (FAD), compostos
associados a vitaminas.
Durante essa quebra parcial da glicose que envolve vários compostos intermediários, uma parte da
energia é liberada em quatro parcelas, permitindo a produção de quatro moléculas de ATP. Como foram
gastas 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.
Ciclo de krebs
Estudada em 1938 pelo bioquímico alemão Hans Krebs (1900-1981), essa etapa ocorre na matriz da
mitocôndria e no citosol das bactérias aeróbias.
Antes do ciclo se iniciar, o ácido pirúvico produzido na glicólise é oxidado, perdendo átomos de
hidrogênio e elétrons (desidrogenação), além de um átomo de carbono e dois de oxigênio, formando-se
uma molécula de gás carbônico e uma cadeia de dois átomos de carbono, o grupo acetila. Esse grupo
se liga a uma substância chamada coenzima A (CoA) e forma acetil-CoA.
No ciclo propriamente dito, a acetil-CoA liga-se a um composto de quatro átomos de carbono, o ácido
oxaloacético (oxaloacetato), existente na matriz, e forma-se um composto de seis átomos de carbono, o
ácido cítrico.
As moléculas desse ácido sofrem desidrogenações e perda de átomos de carbono e de oxigênio, que
saem como gás carbônico. Formam-se então vários outros compostos intermediários, que vão participar
do ciclo de krebs.
Além de liberar a energia de forna gradativa, o ciclo de krebs permite que os compostos intermediários
formados no processo sirvam de ligação entre o metabolismo da glicose e de outras substâncias vindas
dos alimentos, como lipídios e proteínas.
Os ácidos graxos dos lipídios, por exemplo, podem ser decompostos em moléculas que entram no ciclo
de krebs. Proteínas consumidas em excesso também podem ser usadas como fonte de energia: os
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https://www.estudopratico.com.br/gas-carbonico/
https://www.estudopratico.com.br/lipidios-fontes-caracteristicas-e-funcoes/
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aminoácidos perdem o grupamento amina transformando-se em ácidos que entram em várias etapas do
ciclo, dependendo do tipo de aminoácido.
Cadeia respiratória
Nessa etapa que ocorre na membrana interna da mitocôndria 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 grande
quantidade de moléculas de ATP.
Nessa etapa, os átomos de hidrogênio originados das desidrogenações cedem seus elétrons para uma
série de transportadores de elétrons. Decorre disso o outro nome dessa etapa: transporte eletrônico.
As moléculas transportadoras de elétrons estão arrumadasna membrana interna da mitocôndria de
acordo com o trajeto que os elétrons percorrem. Além de uma substância não proteica, há um conjunto
de proteínas, muitas delas com átomos de ferro ou cobre (os citocromos).
Durante o trajeto, os elétrons formam, com os transportadores, compostos cuja quantidade de energia é
menor que a do transportador anterior. Dessa forma, a energia é liberada e usada na síntese de ATP.
Essa síntese ocorre em um complexo enzimático, a ATP-sintase.
O último transportador se oxida ao passar os elétrons para o oxigênio absorvido do ambiente. Nesse
processo, o oxigênio é a molécula que se reduz definitivamente, recebendo elétrons e íons H+ da
solução, formando água.
A cadeia respiratória também é chamada fosforilação oxidativa, poque a síntese de ATP depende da
entrada de um fosfato no ADP (fosforilação), e a fosforilação é realizada com a energia proveniente de
oxidações.
Nas células procariotas, como é o caso das bactérias, a respiração aeróbia pode produzir um total de 36
ou 38 moléculas de ATP por molécula de glicose. Nas células eucariotas, uma parte da energia liberada
na cadeia respiratória é consumida no transporte das moléculas de ATP pela membrana da mitocôndria,
e o saldo de moléculas de ATP pode chegar a 30 ou 32, dependendo do tipo de célula.
O caminho da glicose
A digestão dos carboidratos no sistema digestório produz monossacarídeos, como a glicose. Depois que
ocorre a absorção, as células recebem esses monossacarídeos.
Parte da glicose entra no processo de respiração celular e parte fica estocada nas células sob a forma
do polissacarídeo glicogênio, armazenado principalmente nas células do fígado e dos músculos. Quando
necessário, as células quebram esse glicogênio em moléculas de glicose, que participam da glicólise,
liberando assim, energia para a síntese de ATP. 
Referências
» JÓFILI, Zélia Maria Soares; SÁ, RGB; CARNEIRO-LEÃO, AM dos A. A via glicolítica: investigando a
formação de conceitos abstratos no ensino de biologia. Revista da Sociedade Brasileira de Ensino
https://www.estudopratico.com.br/importancia-das-bacterias/
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de Biologia, n. 3, p. 435-445, 2010.
» DE ABREU, Ana Paula Martinez. Fisiologia animal. 2009.