Você está aqui
  1. Mundo Educação
  2. Biologia
  3. Bioquímica
  4. Respiração celular

Respiração celular

A respiração celular é um processo que ocorre no interior das células e caracteriza-se por ser o processo principal de fornecimento de energia para a maioria das células. Podemos dizer, de uma maneira simplificada, que a respiração celular atua retirando a energia de uma molécula orgânica, geralmente a glicose, para sintetizar ATP (adenosina trifosfato).

Neste texto, explicaremos mais sobre o processo de respiração celular em organismos eucariontes, evidenciando os eventos que ocorrem em suas 3 etapas.

Leia também: Aminoácidos – moléculas orgânicas responsáveis por formar proteínas

Etapas da respiração celular

A respiração celular é um processo que envolve 3 etapas:

  1. Glicólise, que ocorre no citosol.
  2. Ciclo do ácido cítrico, que ocorre na matriz mitocondrial.
  3. Fosforilação oxidativa, que ocorre na membrana mitocondrial interna.
Etapas da respiração celular e o local onde elas ocorrem.
Etapas da respiração celular e o local onde elas ocorrem.

Essas 3 etapas são responsáveis por garantir a completa oxidação de glicose, ou outras moléculas orgânicas, a dióxido de carbono e água. Considerando a degradação da glicose, podemos resumir o processo por meio da seguinte equação:

C6H12O6(glicose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia (ATP + calor)

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

  • Glicólise

A glicólise é uma etapa que ocorre no citosol da célula e será responsável por quebrar a glicose em 2 moléculas de um composto chamado piruvato. Ela ocorre tanto na presença de oxigênio quanto na sua ausência e consiste em um conjunto de 10 etapas distintas, sendo cada uma catalisada por uma enzima específica.

Inicialmente, a glicose, que apresenta 6 carbonos, será dividida em um açúcar que apresenta 3 carbonos. O açúcar com 3 carbonos será oxidado, e seus átomos rearranjados para formar 2 moléculas de piruvato, que é a forma ionizada de ácido pirúvico.

A glicólise pode ser dividida em 2 etapas, a etapa de investimento energético e a etapa de compensação energética. Como o nome de cada etapa indica, na fase de investimento, a célula  gasta ATP, sendo observado um investimento de 2 ATP por molécula de glicose; e na fase de compensação, o ATP é produzido. Na fase de compensação energética, são formados 4 ATP e 2 NADH (carreador de elétrons).

No final do processo de glicólise, temos um rendimento líquido (ganho de energia) de 2 ATP e 2 NADH. Vale salientar que o processo de glicólise finaliza com a maior parte da energia da molécula original da glicose ainda presente nas moléculas de piruvato. Para saber mais detalhes sobre essa etapa da respiração celular, leia: glicólise.

  • Ciclo do ácido cítrico

Após a glicólise, o piruvato, na presença de oxigênio, dá continuidade ao processo de respiração celular. Nas células eucariontes, o processo continuará no interior das mitocôndrias. Inicialmente, o piruvato entra na organela por meio do transporte ativo, ele é então convertido em acetil coenzima A, também chamado de acetil-CoA, para que possa ser usado no ciclo do ácido cítrico. Nesse processo, 2 moléculas de NADH são produzidas a partir de NAD+, e dióxido de carbono é liberado.

Visão geral da oxidação do piruvato e do ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs.
Visão geral da oxidação do piruvato e do ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs.

O ciclo do ácido cítrico, também conhecido como ciclo de Krebs, ocorre em 8 etapas, cada uma delas catalisada por uma enzima específica. Inicialmente, o grupo acetila do acetil-CoA combina-se com o oxalacetato, um composto de 4 carbonos, formando citrato, um composto de 6 carbonos. As etapas seguintes do ciclo decompõem o citrato de volta a oxalacetato.

Para cada acetila que entra no ciclo do ácido cítrico, 3 NAD+ são reduzidos em 3 NADH. Além disso, parte da energia liberada pela oxidação dos átomos de carbono é usada para reduzir FAD (carreador de elétrons) em FADH2, sendo formada uma molécula a cada volta do ciclo. ATP também será produzido.

Vale salientar que em alguns tecidos o GTP, uma molécula semelhante ao ATP, poderá ser formada e ser utilizada para gerar ATP ou atuar diretamente na célula. Ao final do ciclo do ácido cítrico, temos 3 NADH, 1 FADH2 e 1 ATP. Como a glicose originou 2 acetil-CoA, esses valores deverão ser duplicados, resultando, então, em 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP.

Veja também: Qual a diferença entre células procarióticas e células eucarióticas?

  • Fosforilação oxidativa

A última etapa da respiração celular é a fosforilação oxidativa, sendo essa etapa a maior produtora de ATP. Essa etapa utiliza a energia que é liberada pela cadeia de transportes de elétrons para impulsionar a produção de ATP e consiste em 2 processos: o transporte de elétrons e a quimiosmose.

É nas mitocôndrias que grande parte dos processos de respiração celular acontecem.
É nas mitocôndrias que grande parte dos processos de respiração celular acontecem.

A cadeia de transporte de elétrons consiste em uma série de transportadores de elétrons inserida na membrana interna da mitocôndria que leva os elétrons a níveis mais baixos de energia que o transportador anterior. Os elétrons de alta energia presentes no NADH e FADH2 vão passando gradualmente por essa cadeia até chegar ao aceptor final, que é o oxigênio, levando à formação de água.

A maioria dos transportadores de elétrons estão contidos em 4 complexos proteicos. Os elétrons são transportados entre esses complexos graças a 2 carreadores móveis denominados de ubiquinona e citocromo. Conforme os elétrons descem pela cadeia, prótons são bombeados para dentro do espaço intermembranas. O transporte de elétrons e o bombeamento de prótons  (H+) criam um gradiente de H+ através da membrana.

Na quimiosmose, o que se observa é que os prótons passam pelo complexo ATP-sintase inserido na membrana mitocondrial interna em um fluxo a favor do gradiente e de volta para a matriz mitocondrial. A energia liberada nesse processo é usada para fosforilar ADP, levando à formação de ATP.

Saldo energético da respiração celular

O saldo energético da respiração celular é um tema muito controverso, sendo considerado por muitos pesquisadores um valor muito difícil de ser estimado, existindo uma série de variáveis que podem reduzir o rendimento do ATP.

Alguns autores consideram o rendimento líquido de uma única molécula de glicose como sendo de 36 moléculas de ATP, outros, no entanto, acreditam que o total seria de 30 a 32 ATP. Nesse último, caso teríamos:

  • 2 ATP formados no processo de glicólise,
  • 2 ATP gerados no ciclo do ácido cítrico,
  • cerca de 26 ou 28 ATP formados no processo de fosforilação oxidativa.

Fotossíntese e respiração celular

A fotossíntese e a respiração celular são processos distintos. Como vimos no decorrer do texto, a respiração celular é responsável por liberar energia a partir da glicose, sendo a água e o dióxido de carbono os subprodutos do processo.

No caso da fotossíntese, observa-se a utilização de água e dióxido de carbono para a produção de moléculas orgânicas, como a glicose. A fotossíntese gera, portanto, moléculas orgânicas e também oxigênio que serão utilizados no processo de respiração. Para saber mais sobre esse processo característico de plantas e algas, acesse: fotossíntese.

Fermentação e respiração celular

A respiração celular é um processo aeróbio que necessita, portanto, do oxigênio para que ocorra.  Nesse processo, o oxigênio atua como aceptor final de elétrons no final da cadeia de transporte de elétrons. A fermentação, por sua vez, é um processo que ocorre na ausência de oxigênio (processo anaeróbico) e leva à produção de energia.

Na fermentação, não se observa a presença de cadeias de transporte de elétrons, sendo a glicólise o único processo comum entre a fermentação e a respiração celular. Leia mais informações sobre esse processo anaeróbio acessando: fermentação.

Publicado por: Vanessa Sardinha dos Santos
Artigo relacionado
Teste agora seus conhecimentos com os exercícios deste texto
Assista às nossas videoaulas
Lista de Exercícios

Questão 1

Na respiração celular, a célula é capaz de produzir energia para o seu funcionamento. Algumas etapas desse processo ocorrem no interior de uma organela denominada de:

a) Complexo golgiense.

b) Mitocôndria.

c) Cloroplasto.

d) Retículo endoplasmático.

e) Ribossomo.

Questão 2

Sabemos que a respiração celular é constituída por três etapas principais. Analise as alternativas a seguir e marque a etapa da respiração celular que ocorre no citosol.

a) Glicólise.

b) Cadeia respiratória.

c) Ciclo de Calvin.

d) Ciclo de Krebs.

Mais Questões
Assuntos relacionados
Na glicólise, a molécula de glicose é quebrada em moléculas de ácido pirúvico
Glicólise
ompreenda o que é glicólise, processo que ocorre no citoplasma de todas as células.
As mitocôndrias estão presentes apenas em células eucariontes
Mitocôndrias
Clique aqui para saber mais sobre as mitocôndrias, organelas da célula eucarionte que realizam a respiração celular.
É por meio da respiração que conseguimos captar o oxigênio do ar e liberar o gás carbônico
Movimentos respiratórios
Você sabe como ocorrem os movimentos respiratórios? Clique aqui e aprenda mais sobre a inspiração e a expiração.
Glicose
Aprenda mais sobre a glicose clicando aqui! Neste texto abordaremos as características da glicose e a relação entre os níveis de glicose e a saúde humana.
Tipos de respiração dos animais
Conheça os diferentes tipos de respiração dos animais clicando aqui! Neste texto exploraremos, entre outras, as respirações traqueal, branquial e pulmonar.
Ciclo de Krebs
Clique aqui e aprenda mais sobre o ciclo de Krebs. Neste texto explicaremos um pouco a respeito das oito etapas que compõem esse ciclo.
A melanina é produzida nos melanócitos e garante proteção contra a ação nociva do sol
Melanina
Saiba mais sobre a melanina, onde ela é produzida e sua importância para o organismo.
O sódio, presente no sal de cozinha, é um importante mineral para o nosso organismo
Sais minerais
Amplie seus conhecimentos a respeito dos sais minerais, substâncias inorgânicas encontradas em seres vivos e na matéria não viva.
O duplo filamento complementar da molécula de DNA.
Ácidos Nucleicos
Saiba mais sobre o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA).
Fontes de ácido fólico
Ácido fólico
Vitamina do complexo B, que previne malformações do tubo neural do feto, além de doenças cardiovasculares.
Glicogênio
Nosso organismo armazena glicose na forma de glicogênio para suprir sua falta nos momentos em que a quantidade de glicose no sangue é reduzida.
O vinho só é fabricado graças à fermentação
Fermentação
Entenda o processo de fermentação e como essa via de produção de energia é importante economicamente.
ATP é uma sigla utilizada para denominar a molécula de adenosina trifosfato
ATP
Compreenda o que é ATP (adenosina trifosfato) e entenda a importância dessa molécula para as células de todos os seres vivos.
O amido é encontrado em alimentos de origem vegetal
Amido
Saiba mais sobre o amido, o polissacarídeo que é a principal reserva energética dos vegetais e nossa principal fonte de carboidratos.
Algumas etapas da respiração ocorrem nas mitocôndrias
Respiração aeróbica
Entenda as principais etapas da respiração aeróbica e suas diferenças quando comparada à respiração anaeróbica.
Cadeia Respiratória
Processo que gera fluxo transmembranar de prótons H+, produzindo energia (ATP).
A respiração anaeróbia dos atletas maratonistas e a exaustão muscular (fermentação lática).
Respiração Anaeróbia
Um menor rendimento energético para o funcionamento celular.
Fotossíntese
Que tal aprender sobre fotossíntese, o processo que ocorre em plantas, principalmente nas folhas, e em outros organismos? Entenda seu funcionamento e sua importância!