RESPIRAÇÃO
CELULAR: introdução
Quando vocês estão
praticando exercício, algumas mudanças acontecem no seu corpo, como o aumento
da frequência cardíaca, respiratória e cansaço, além de dor muscular. Com isso,
nos sentimos ofegantes e esse processo ocorre porque as células do seu corpo
sentem maior necessidade de oxigênio quando o corpo está envolvido em uma
atividade física, já que está havendo um gasto maior de energia e com isso a
respiração fica mais rápida.
Você deve estar se
perguntando agora se é todo o nosso corpo que está necessitando de mais energia
ou só uma parte específica. É uma parte específica, ou seja, os músculos que
estão trabalhando mais que as outras partes.
Então, as células musculares precisam de energia,
mas de onde elas tiram essa energia?
Dos alimentos, já que estes são transformados em energia e essa energia
é utilizada pelas células. Os alimentos são digeridos, ou seja, transformados
em pequenas partículas, e a corrente sanguínea transporta essas partículas para as células. Mas como o alimento é
transformado em energia? Através de um
processo de oxirredução.
E o que é oxirredução?
É um tipo de reação
química na qual uma molécula perde elétrons e outra ganha. Em um processo de
oxirredução sempre ocorre a liberação de energia.
A energia utilizada
pelas células, proveniente dos alimentos, é energia química. Mas o que é energia química? É o tipo de energia
contida nas ligações entre os átomos que formam as substâncias.
Para dar uma dica, a
energia dos combustíveis que os automóveis utilizam (da gasolina, do álcool) é
energia química. Como os carros
aproveitam os combustíveis? Queimando estes combustíveis, não é? Nesse processo
de queima, há uma quebra das moléculas do combustível e essa quebra libera
energia. O combustível é formado por moléculas; essas moléculas são formadas
por átomos ligados entre si. O combustível, portanto, contém energia química.
Quando as ligações entre os átomos são rompidas, ocorre liberação da energia
química, contida nestas ligações. Além do combustível, o oxigênio é fundamental para que ocorra a quebra desse combustível
no carro. Para entender sua função temos que entender o que está acontecendo
nessa quebra. É o seguinte: quando a molécula é quebrada, elétrons são liberados dela e passam para o oxigênio que é o
elemento químico que tem a maior afinidade pelos elétrons, ou seja, ele atrai
os elétrons para ele. Então, na quebra do combustível no motor está havendo uma
oxirredução: o combustível perde elétrons e o oxigênio ganha.
E a mesma coisa
acontece nas células do corpo: o alimento perde elétrons e o oxigênio ganha e
nesse processo ocorre a liberação de energia que é aproveitada pela célula para
realizar o seu trabalho. No caso da
célula muscular, o trabalho dela é fazer movimento. O conjunto de reações químicas que a célula
realiza para aproveitar essa energia dos alimentos nós chamamos de respiração celular. Então, respiração
não é só o que os nossos pulmões fazem, é também o que as nossas células fazem
para transformar a energia contida nas substâncias orgânicas (como os
alimentos) em energia para a realização das funções celulares, ou seja, a
respiração celular.
RESPIRAÇÃO
CELULAR: etapas
A
produção de energia dentro da célula ocorre através da quebra das moléculas de
substâncias orgânicas. Estas substâncias chegam ao nosso corpo quando nos
alimentamos. O alimento é digerido e é quebrado em pequenas partículas que
passam por todo o sistema digestório até chegar à corrente sanguínea e ir para
as células. Uma dessas partículas que chega às células é a glicose. A glicose é uma molécula formada por átomos de carbono
(C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). As
ligações entre essas átomos possuem muita energia e, quando essas ligações são
quebradas, elas liberam essa energia.
A
glicose, uma vez dentro das células, continua sendo quebrada, portanto, para
liberar essa energia. No entanto, se essas ligações fossem quebradas de uma vez
só, isso liberaria muita energia, de repente, e isso liberaria muito calor e
danificaria as células. Então, essas quebras da molécula de glicose ocorrem
“aos poucos”, em etapas. Por isso, a quebra das moléculas de glicose demora um
pouco para acontecer. Mas, quando a célula precisa de energia para realizar
alguma atividade, ela não pode “esperar” todo esse processo acontecer. Por isso,
as células precisam ter a energia armazenada, de alguma maneira, para quando
elas precisarem de energia. A energia, dentro da célula, é armazenada em uma
molécula chamada ATP, que é a sigla
para “adenosina trifosfato”. A molécula de ATP é fácil de ser quebrada pela
célula e é capaz de armazenar muita energia.
A
respiração celular, portanto, é uma
forma que as células têm de transferir a energia da glicose para as moléculas
de ATP. No entanto, uma parte da energia
contida na glicose é perdida em forma de calor.
Podemos
representar o que acontece durante a RESPIRAÇÃO
CELULAR pela fórmula:
C6 H12O6
+ 6O2 à 6CO2 + 6H2O
+ ENERGIA (ATP) + calor
GLICOSE+OXIGÊNIOà
GÁS CARBONICO+ÁGUA+ATP + CALOR
O processo de
respiração celular é dividido em 3 etapas:
1º ETAPA “GLICÓLISE”
A
Glicólise é um conjunto de reações
químicas que ocorre no CITOSOL
(parte líquida do citoplasma da célula).
Nela, a GLICOSE é quebrada em 2 moléculas de Ácido Pirúvico. Observe que a fórmula da glicose é C6H12O6)
e a do ácido pirúvico é C3H4O3; o
ácido pirúvico é mais ou menos a “metade” da molécula de glicose. Nesse
processo, parte da energia da glicose é liberada na forma de calor. Também são
liberados elétrons (e-) e íons
de hidrogênio (H+) da molécula de glicose. Os elétrons e os íons
H+ são capturados por
substâncias transportadoras de íons, chamadas NAD. A sigla significa nicotinamida adenina dinucleotídeo. Quando
os NAD capturam os íons H+ eles se transformam em NADH+. Você vai entender a
função destas substâncias mais adiante, quando ler sobre a terceira etapa, que
é a cadeia respiratória. Por enquanto, é importante que você compreenda que, na
glicólise, a glicose é quebrada em duas moléculas de ácido pirúvico e que,
nesse processo, são liberados elétrons e íons H+ (que são capturados
pelos NAD) e calor. Esta etapa é ANAERÓBICA
(ela não consome oxigênio), as próximas etapas só ocorrerão com a presença do
oxigênio nas células e, por isso, diz-se que as próximas etapas são AERÓBICAS.
2º ETAPA “CICLO DE KREBS”
É
um conjunto de reações químicas que ocorre na MITOCÔNDRIA. Para entrar na
mitocôndria, o ácido pirúvico tem de reagir com uma substância chamada Coenzima
A (CoA), resultando em uma
substância chamada acetil CoA. Esta
substância entra na mitocôndria e participa de um ciclo de reações químicas que
é chamado de ciclo de Krebs. Neste
ciclo, o acetil CoA vai sendo quebrado e, neste processo, ocorre liberação de
gás carbônico (CO2),
que é eliminado pelo nosso corpo quando respiramos, e elétrons (e-) e hidrogênio
(H+). Da mesma forma que na glicólise, os elétrons e íons H+
são capturados pelo NAD, que se
transforma em NADH+.Observe
que a molécula de acetil CoA, que é C23H38N7O17P3S,
possui carbono e oxigênio. Alguns átomos de carbono se unem a átomos de oxigênio
e formam o gás carbônico (CO2); alguns hidrogênios são liberados na forma do íon H+.
Também ocorre liberação de energia na forma de calor.
3º ETAPA “CADEIA RESPIRATÓRIA”
Esta etapa acontece na MEMBRANA DA MITOCÔNDRIA. Nela, você vai
entender a função dos íons H+ e dos elétrons liberados nas etapas
anteriores. A cadeia respiratória é um
conjunto de reações químicas nas quais os elétrons e íons H+que
foram capturados pelo NAD são transferidos através de algumas proteínas
para o GÁS OXIGÊNIO (O2).
Quando o oxigênio (O2) reage
com os íons H+ formam-se
moléculas de ÁGUA (H2O).
A energia liberada durante essa transferência é
utilizada para a produção de moléculas de “ATP”.
Portanto, as etapas
anteriores têm a função de gerar elétrons e íons H+ para que estes
sejam transferidos ao oxigênio e assim ocorra a produção de ATP, que é o
objetivo da respiração celular. Nessa etapa, assim, como nas anteriores, também
ocorre a liberação de um pouco de energia na forma de calor.



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