Qual a importância da respiração celular para o metabolismo da célula?

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Você sabe tudo de biologia celular e está pronto para vencer todos os vestibulares? Se a resposta for não, fique despreocupado! Neste post, temos um resumo de respiração celular com os principais detalhes do tema, que te ajudará a fixar ainda mais essa área tão densa da área de biológicas.

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A respiração celular e a fermentação são reações do metabolismo energético dos organismos, que tem como objetivo a obtenção de energia para as reações metabólicas a partir da quebra da glicose em ATP (adenosina tri-fosfato). O ATP guarda em suas ligações fosfato, energia que será utilizada no metabolismo. Este nucleotídeo é a moeda energética da célula.

Resumo de respiração celular

Esquema da mitocôndria, indicando suas partes

Os processos da respiração celular ocorrem no citoplasma e nas mitocôndrias. As três etapas da respiração são:

• a glicólise;
• o ciclo de Krebs;
• a cadeia respiratória.

Os produtos finais da respiração celular são o gás carbônico e a água.

Vale lembra que, como o oxigênio participa do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória, chamamos esse tipo de respiração de respiração aeróbica.

Glicólise

Esquema simplificado da glicólise

A glicólise ocorre no citosol da célula, fora da mitocôndria, e não utiliza o oxigênio. Nela, acontece a quebra inicial da glicose, gerando duas moléculas de piruvato, também chamado de ácido pirúvico.

Quatro dos hidrogênios foram retidos pelos aceptores intermediários de elétrons, os NAD (Dinucleótido de Nicotinamida e Adenina), que passam de uma forma oxidada para uma forma reduzida.

A glicólise possui como produtos finais 2 ATP e 2 NADH2, e como o oxigênio não está presente nesse processo, dizemos que é uma etapa aneróbica.

Ciclo de Krebs

Esquema simplificado do ciclo de Krebs

Após a glicólise, os piruvatos entram na mitocôndria e passam por uma fase preparatória. Na matriz mitocondrial, ocorre o ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. Os piruvatos quebram e formam radicais Acetil, com dois carbonos, que participam do ciclo.

Nesse ciclo, ocorre a descarboxilação e desidrogenação completa dos piruvatos, liberando gás carbônico e elétrons, que são capturados por aceptores intermediários, o NAD e o FAD (Dinucleótido de Flavina e Adenina). No final do processo, formam-se 2 ATP. Além disso, o oxigênio está presente nesse processo, sendo uma etapa aeróbica.

Esquema animado do ciclo de Krebs

Quer entender melhor como funciona o clico de Krebs? Nesse resumo de respiração celular e fermentação, montamos um esquema animado para facilitar ainda mais a compreensão.

Cadeia respiratória

Os transportadores intermediários seguem para as cristas mitocondriais, nas quais ocorrerá a cadeia respiratória, que também pode ser chamada de cadeia transportadora de elétrons ou de fosforilação oxidativa.

Cadeia Respiratória

Os elétrons levados pelo NAD e FAD passam por diversos transportadores, sendo os mais importantes os citocromos. A energia do elétron é utilizada para bombear prótons para o espaço inter membranas.

Por causa do gradiente de elétrons (H+), o espaço intermembrana fica carregado e os elétrons tentam retornar para a matriz mitocondrial. Esse retorno dos elétrons ocorre com a ajuda de uma enzima ATP sintase, que abre um canal. Conforme os H+ retornam para a matriz, a enzima promove reações que geram ATP.

ATP sintase transportando elétrons para a matriz mitocondrial

Com o aumento da concentração de H+ dentro da mitocôndria, para evitar a acidez da organela, os elétrons se ligam ao oxigênio, que é o último aceptor de elétrons, formando água. A cadeia respiratória tem como produto final 34 ATP e água.

Fermentação

O gás carbônico liberado na fermentação alcoólica forma bolhas na massa do pão, deixando-a leve e macia

A fermentação é um processo anaeróbico de obtenção de energia, ou seja, ocorre quando não há oxigênio disponível no meio. A fermentação pode ser uma fermentação alcoólica ou uma fermentação lática.

A etapa inicial da fermentação é a mesma da respiração celular: a glicólise. O rendimento energético da fermentação é mais baixo, apenas dos 2 ATP que são produzidos na glicólise. Porém é um processo mais rápido que a respiração aeróbica.

Fermentação alcoólica

Esquema da fermentação alcoólica, formando etanol e gás carbônico

Na fermentação alcoólica, após a glicólise o piruvato perde o gás carbônico, formando um aldeído (acetaldeído ou etanal). Quando ele recebe os hidrogênios do NAD forma o etanol. Esse tipo de fermentação é feita por leveduras.

Fermentação lática

Esquema da fermentação lática, formando o ácido lático

Na fermentação lática, após a glicólise o NAD reoxida o piruvato, que se transforma em ácido lático. Esse tipo de fermentação é feita pelas células musculares e por bactérias.

Exercícios

Para fixar melhor o que você aprendeu até aqui sobre respiração celular e fermentação, tente resolver alguns desses exercícios.

1. (FUVEST) A respiração aeróbica fornece como produtos finais:

a) ácido pirúvico e água.
b) ácido pirúvico e oxigênio.
c) gás carbônico e água.
d) oxigênio e água.
e) oxigênio e gás carbônico.

2. (UFAC) Em 1980, Umberto Eco publicou o livro O nome da rosa, romance ambientado em um mosteiro medieval, onde vários crimes aconteceram. Os mortos eram encontrados com a língua e os dedos escuros, indicando que folhearam livros com páginas envenenadas por cianureto (cianeto de potássio). Essa substância é extremamente tóxica, pois compromete a produção do ATP feita na célula, ligando-se ao citocromo a 3. A, alternativa que indica a etapa inibida pelo cianureto e o local onde ocorre, respectivamente, é:

a) Cadeia respiratória, cristas mitocondriais.
b) Ciclo do ácido tricarboxílico, citosol.
c) Cadeia respiratória, matriz mitocondrial.
d) Glicólise, citoplasma.
e) Cadeia respiratória, citoplasma.

3. (UDESC) A glicólise é um processo que compreende dez reações químicas, cada uma delas com a participação de uma enzima específica. Assinale a alternativa correta em relação à glicólise anaeróbica.

a) É o processo responsável pela quebra da glicose, transformando-a em piruvato ou ácido pirúvico.
b) É realizada apenas em células animais e procariontes heterotróficos.
c) Promove a quebra da glicose no interior da mitocôndria.
d) Libera energia na forma de 38 ATPs.
e) Transforma ácido lático em ácido pirúvico.

4. (ENEM) Há milhares de anos o homem faz uso da biotecnologia para a produção de alimentos como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da massa, deixando-a leve e macia. O crescimento da massa do pão pelo processo citado é resultante da:

a) liberação de gás carbônico.
b) formação de ácido lático.
c) formação de água.
e) produção de ATP.
e) liberação de calor.

5. (UFRJ) A produção de vinho é um dos processos mais antigos da biotecnologia. O livro do Gênesis já nos fala da embriaguez de Noé. Embora vários fatores devam ser levados em conta na produção de um bom vinho – como a cor, o aroma, o sabor, etc. – o processo depende essencialmente da degradação do suco das uvas por leveduras anaeróbias facultativas, presentes na casca do fruto. Na fermentação, nome dado a esse processo, o açúcar da uva é degradado a álcool etílico (etanol).

Explique porque se evita, na produção de vinho, o contato do suco de uva com o ar.

Gabarito

1. C
2. A
3. A
4. A
5. Durante a produção de vinho, ocorre a fermentação alcoólica, ou seja, ocorre um processo sem oxigênio, cujo produto final é etanol. Como as leveduras que realizam a fermentação são anaeróbias facultativas, se o suco entrar em contato com o ar, elas realizarão respiração aeróbica e não será formado o vinho.

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Qual a importância da respiração celular no processo metabólico?

Qual a importância da respiração celular para as células?

Qual é o principal objetivo da respiração celular?

Qual o tipo de metabolismo para a respiração celular?