Respiração celular: resumo

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.