A respiração celular é um processo bioenergético de extracção da energia contida na matéria orgânica, transformando-a em matéria inorgânica. É importante para a manutenção da vida, pois fornece energia às células para desempenhar as funções vitais. Há dois tipos de respiração:
- anaeróbia - é um processo de extracção de energia dos compostos orgânicos sem uso de oxigênio. Por exemplo, fermentação;
- aeróbia - ocorre nas mitocôndrias, com a transformação da matéria orgânica em inorgânica e libertação de energia com consumo de oxigênio.
Fermentação
A fermentação consiste num conjunto de reacções enzimáticas de transformações da matéria orgânica em inorgânica com libertação de energia sem uso do oxigênio. A fermentação ocorre no hialoplasma e liberta apenas 2 ATP. É constituída por duas fases:
- activação da glicose;
- transformação.
A glicose é activada por duas moléculas de ATP originando um aldeído e uma cetona de três átomos de carbono que, em seguida, se transformam em ácido pirúvico (piruvato) devido à intervenção da coenzima NAD, que se transforma em NADH.
A transformação do ácido pirúvico pode ocorrer de formas diferentes originando os diferentes tipos de fermentação.
A fermentação é de extrema importância na indústria. Há diferentes tipos de fermentação.
- Fermentação alcoólica: em algumas bactérias, leveduras, Saccharomyces, a glicose sofre glicólise e origina duas moléculas de ácido pirúvico, 2 NADH e 2 ATP. Este ácido origina o álcool etílico e liberta dióxido de carbono. O dióxido de carbono obtido é usado na produção de pão, bolos e outros produtos; o álcool é usado na produção de bebidas alcoólicas.
- Fermentação láctica: as moléculas do ácido pirúvico que se formam são imediatamente transformadas em ácido láctico com a libertação de dióxido de carbono. O ácido láctico é usado na produção de coalhada, iogurtes e queijo.
- Fermentação acética: as moléculas de piruvato são transformada em ácido acético e dióxido de carbono. Este tipo de fermentação origina o vinagre.
Respiração aeróbia
A fermentação é um processo que liberta pouca quantidade de energia e não é suficiente para a sobrevivência de seres superiores. O processo aeróbio é mais eficiente na transformação da matéria orgânica em inorgânica, pois liberta muita energia: 36 a 38 ATP. A equação de reacção da respiração aeróbia é a seguinte:
C6H12O6+6O2 ®6CO2+6H2O+36 ou 38 ATP
A respiração aeróbia ocorre por fases:
- glicólise;
- ciclo de Krebs;
- cadeia respiratória ou transportadora de electrões.
A glicólise ocorre no citoplasma - a glicose é oxidada formando duas moléculas do ácido pirúvico que se combinam com NAD+. Este recebe hidrogénios (reduzido), transformando-os em NADH, e liberta 2 ATP.
Figura 1: Esquema da glicólise.
As moléculas do ácido pirúvico combinam-se com a coenzima A, originando acetilcoenzima A e libertam dióxido de carbono. Cada molécula de acetil-coenzima A reage com o ácido oxalacético formando o ácido cítrico, que se transforma sucessivamente em outros compostos, libertando o CO2. O ácido cítrico regenera o ácido oxalacético e o ciclo pode continuar.
Durante o ciclo, o NAD e FAD (aceitadores de electrões e iões de hidrogênio) conduzem à síntese de ATP na cadeia respiratória. Este é o ciclo de Krebs.
Durante o ciclo de Krebs, ocorre:
- formação de duas moléculas de CO2;
- libertação de 8H+ aceites por NAD e FAD, transformando-se em NADH e FADH, que conduzem os iões até à cadeia respiratória;
- formação de ATP.
Os iões de hidrogênio libertados na glicólise e no ciclo de Krebs são conduzidos através de NADH e FADH para a cadeia respiratória, onde se combinam com o oxigênio.
Antes dos H+ reagirem com o oxigênio, seguem uma longa trajectória, transportados pelos citocromos até chegar ao aceitador final (o oxigênio). Os H+ passam de substância em substância até chegar ao aceitador final O2.
Figura 2: Cadeia respiratória.
A oxidação de uma molécula de NADH origina 3 moléculas de ATP. A de uma molécula de FADH dá origem a 2 moléculas de ATP. Assim, o balanço energético da respiração celular representa-se na seguinte tabela:
Fase | Ocorrência | Rendimento de ATP |
Glicólise | Formação de 2 ATP | 2 |
Formação de 2 NADH | 6 | |
Formação do acetilcoenzima A | Formação de 2 NADH | 6 |
Formação de 2 ATP | 2 | |
Ciclo de Krebs | Formação de 6 NADH | 18 |
Formação de 2 FADH | 4 | |
Total | 38 |
