A respiração celular é um processo químico que acontece dentro das células com a intenção de fornecer energia para o corpo.
Ela pode acontecer de duas maneiras: respiração aeróbica (com a presença do oxigênio) e respiração anaeróbica (sem presença do oxigênio).
Para acontecer a respiração celular, além da ventilação pulmonar, responsável por absorver o oxigênio do meio ambiente, os seres precisam, sobretudo, se alimentar para que o corpo produza energia. Em especial, a fonte mais usada é a glicose, encontrada nos carboidratos.
Respiração celular aeróbica
A respiração aeróbica acontece dentro da mitocôndria. Esse mecanismo é realizado pela maioria dos seres vivos.
Utilizando a glicose como principal fonte de energia, a função desse modelo de respiração é quebrar essa molécula obtida pelos organismos produtores durante a fotossíntese, e também através da alimentação dos consumidores.
O procedimento é representado pela seguinte equação:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia
Na equação acima, é possível perceber que a molécula de glicose (C6H12O6) é dividida de modo que possa originar as substâncias mais simples (CO2 e H2O). Durante a respiração aeróbica, são realizadas várias reações com a participação de enzimas e coezimas, realizando as constantes oxidações na molécula da glicose.
Esse mecanismo é dividido em três etapas, que se classificam em: glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa (cadeia respiratória).
Glicólise
A glicólise ocorre no interior do citoplasma da célula. Esse processo tem a função de dividir a glicose em pequenos pedaços. Dessa forma, ela é quebrada em duas moléculas menores de ácido pirúvico ou piruvato (C3H4O3).
Esse procedimento ocorre em várias etapas oxidativas com a presença de enzimas livres no citoplasma e molécula de NAD (do inglês Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Elas são responsáveis por fazer a desidrogenação das moléculas, portanto, retiram os hidrogênios que serão doados aos elétrons para a respiração celular.
No final, serão produzidas duas moléculas de ATP (Adenosina Trifosfato), liberação de elétrons energizados e íons que serão capturados por aceptores de elétrons denominados NAD – formando dois equivalentes reduzidos em NADH.
Ciclo de Krebs
Nesse processo, as etapas de cada ácido pirúvico ou piruvato, produzidas durante a glicólise, serão transformados por meio de reações que formarão mais moléculas de ATP.
Sendo assim, o piruvato sofre uma descaboxilação (perda do carbono), desidrogenação (perda do hidrogênio) no interior do citoplasma, antes mesmo de iniciar o ciclo, gerando o grupo Acetil [CH3-C(=0) -]. Esse grupo une-se a coenzima A, formando um Acetil final (CoA).
Explicando de maneira mais detalhada: o piruvato, com seus três carbonos, produzidos na glicólise, passa para o interior das mitocôndrias. Nessa região, ele é oxidado até o grupo Acetil com mais dois carbonos formados pela ação do piruvato desidrogenase, que libera uma molécula de gás carbônico (CO_2_2) e energia.
Uma parte dessa molécula é captada quando o (NADH) é reduzido formando assim o NADH_2_2 e a outra parte da energia será captada quando o grupo (Acetil) for combinado com a coenzima A. Dessa forma, esse ciclo existe para otimizar a retirada de energia das moléculas orgânicas como, por exemplo a glicose.
Fosforilação oxidativa
Dentro da respiração celular, a fosforilação oxidativa, ou cadeira respiratória é responsável pela maior parte de produção de energia ou (ATP’S) durante o processo metabólico. Nela, ocorre a transferência de elétrons advindas do hidrogênio que são retirados das substâncias envolvidas na Glicólise e Ciclo de Krebs.
Nessa etapa, as moléculas de NADH e FADH produzidas nas etapas anteriores são oxidadas, realizando transferência dos elétrons para os citocromos. A partir desse momento de transportação, onde os elétrons de hidrogênio provenientes das moléculas passam pelos transportadores, os mesmos são oxidados e perdem energia, que fica armazenada em moléculas de ATP. Isso ocorre através da fosforilação do ADP (Adenosina Difosfato).
O receptor final do hidrogênio é o oxigênio (formando as molécula de água e ATP). O fornecimento constante de oxigênio é necessário para que os transportadores não fiquem com os hidrogênios reduzidos e, consequentemente, interrompa a respiração celular.
Também é dessa forma que são formadas as moléculas de água e de ATP. Ao final da fosforilação produz-se 8 NADH_2_2, 2 FADH_2_2 e 34 ATP.
Respiração celular anaeróbica
Dentro da respiração celular, esse processo também é conhecido como fermentação. Ele ocorre em casos onde existe a ausência do oxigênio no citosol da célula eucariótica e procariótica, como as bactérias que vivem em regiões mais profundas, a exemplo das regiões marinhas.
Como essas bactérias são incapazes de realizar a respiração aeróbica, por não possuírem as enzimas que participam do Ciclo de Krebs e da cadeia respiratória elas precisam utilizar outros elementos para receber os elétrons na respiração.
Diante dessa necessidade, a glicose é degradada em substâncias menores, como o ácido lático (fermentação lática) e o álcool etílico (fermentação alcoólica). Em ambas as fermentações há um saldo de apenas 2 moléculas de ATP. Além disso, os processos são iniciados com o ácido pirúvico da glicólise.