Visão Geral

A fim de realizar grande parte dos processos diários como contrair músculos, produzir células imunes para reconhecer e eliminar organismos e compostos que apresentem risco ao corpo e etc. É necessário que o corpo produza energia de alguma forma.

Portanto, para que todas as reações presentes no corpo humano sejam possíveis utilizamos de uma molécula chamada ATP, que funciona basicamente como uma moeda energética das células além de serem a maior fonte de energia das células, essas mesmas moléculas são provenientes da síntese dos carboidratos e lipídios. Sendo mais específico, essa síntese de ATP acontece durante o processo de respiração celular.

Imagino que já tenha dado para perceber a importância do ATP para o funcionamento do corpo, pois sem ele processos como transporte ativo, movimento celular e a síntese de macromoléculas não seriam possíveis.

Como funciona a respiração celular

Para entender melhor como funciona a respiração celular, podemos dividi-la em três partes. Para facilitar o entendimento, vou utilizar uma imagem para mostrar o nome de algumas partes de uma célula.

• A primeira etapa da respiração, mais conhecida como glicólise, ocorre no citosol celular (citoplasma presente entre as organelas de uma célula). Enquanto isso, as demais etapas ocorrem dentro das mitocôndrias e organelas.
• A segunda etapa é chamada de Ciclo de Krebs e ocorre na matriz mitocondrial (o espaço interno da organela) dentro das membranas.
• A terceira etapa é conhecida como cadeia transportadora de elétrons vai acontecer nas invaginações contidas na membrana interna da mitocôndria em uma região chamada ‘cristas mitocondriais’.

Glicólise

Antes de tudo vale mencionar que a primeira etapa da respiração é uma etapa anaeróbica (não precisa de oxigênio para ocorrer). No geral, durante a fase da glicólise a molécula absorve a glicose e realiza o processa de quebra da mesma, fazendo assim com que a glicose seja dividida em 2 pedaços de piruvato (C3H4O3) e gerando também 4 moléculas de ATP.

Sendo assim, as moléculas de ATP geradas são armazenadas para uso, enquanto as moléculas de piruvato são levadas para a segunda etapa onde vão sofrer algumas outras transformações.

Clique aqui caso você queira ver mais detalhes sobre a Glicólise

Ciclo de Krebs

Antes de tudo, vamos detalhar rapidamente as transformações que ocorrem no ácido pirúvico antes que ele passe pelo Ciclo de Krebs. Assim que ele adentra a membrana externa da mitocôndria o piruvato sofre de um processo chamado descarboxilação (é retirado um grupo carboxila) que o torna acetil, o que libera uma molécula de CO2 além de um aceptor NADH+H+ que vai ser utilizado como um transportador de íons positivos durante o processo.

Além disso vale mencionar que durante esse processo de transformação do ATP ele se torna ácido cítrico.

Dito isso, vamos agora vamos para o Ciclo de Krebs. O ciclo é composto por 8 reações em que o ácido cítrico vai perdendo carbono (CO2) e liberando elétrons em forma de íons H+ que são coletados pelo NADH+H+.

Cada molécula de ácido que passa pelo Ciclo de Krebs libera energia suficiente para a formação de uma molécula de ATP, três NADH+H+ e uma molécula de FADH2 (outro transportador de elétrons).

Ao final de todo o Ciclo de Krebs, após a formação do último NADH+H+ um produto geral chamado ‘ácido oxalacético’ é gerado. Esse ácido é gerado durante o processo de conversão mencionado onde o ATP vira ácido cítrico, gerando um looping que irá se repetir enquanto houver moléculas de ATP sendo recebidas na matriz.

Cadeia transportadora de elétrons

Essa etapa ocorre nas cristas mitocondriais, que são invaginações presentes na membrana interna da mitocôndria, nessa crista é possível encontrar um conjunto de proteínas que é responsável por transferir os átomos de hidrogênio e seus elétrons H+ de seus carregadores NADH+ e FADH2 para a matriz mitocondrial. Ou seja, a crista tem uma função de interceptar os átomos de hidrogênio e seus elétrons para que sejam utilizados pela matriz mitocondrial.

Dessa forma, os elétrons são separados de seus íons H+, que são enviados para o espaço intermembrana da mitocôndria. Por isso, o espaço intermembrana acaba por ficar carregado positivamente, enquanto os elétrons ficam negativos, o que gera um retorno por parte dos íons de H+ para a matriz.

A energia restante de toda essa ação é utilizada para a produção de mais algumas moléculas de ATP. E no final de tudo, os íons H+ acabam se unindo ao oxigênio e gerando algumas moléculas de água (H2O) fazendo com que o oxigênio seja o aceptor final dos elétrons.

Resumo

Pode se entender a respiração celular como um processo único de 3 etapas, que funciona tal qual uma linha de produção, onde moléculas de carboidrato e glicose seriam recebidas pelo citosol, que posteriormente transformaria essas moléculas em ácido piruvato.

Após isso o ácido piruvato também sofre um processo de transformação para ácido cítrico, e logo após é “desmembrado” e retirado moléculas de hidrogênio que estão ionizadas positivamente. Vale lembrar que o processo do Ciclo de Krebs é “auto-sustentável”, ou seja, gera energia suficiente para ser guardada enquanto se mantém.

E por fim, todas essas moléculas de hidrogênio ionizadas positivamente são carregadas pelos aceptores NADH+H+ e FADH2 para as cristas mitocôndriais, onde parte do hidrogênio tem seus íons H+ retirados e utilizados para a produção de energia. Enquanto isso, as moléculas de hidrogênio restantes são transformadas em água (H2O) após reagir com o oxigênio.

Exercícios

A fim de ter certeza que você entendeu os assuntos abordados nessa postagem, tente responder as questões abaixo sem o auxílio da internet, faça um esforço e tente lembrar de acordo com tudo que você leu aqui.

• Explique o papel da glicólise na respiração celular e descreva as principais etapas desse processo: (Fácil)
• Como ocorre a produção de ATP durante a respiração celular? Explique a importância do ATP para as atividades celulares: (Médio)
• Explique de forma detalhada o processo da cadeia transportadora de elétrons durante a respiração celular, incluindo o papel das moléculas de NADH e FADH2. Como ocorre a produção de ATP nessa etapa? (Difícil)