Respiração celular e fermentação (ENEM Biologia): Notas de revisão

Respiração Celular e Fermentação

Produção Energética Celular

A energia que nos mantém vivos não vem diretamente dos alimentos. Na verdade, existe uma relação complexa entre a comida que ingerimos e a energia que uma célula utiliza. Quando pensamos na química envolvida na produção de energia, devemos focar nas moléculas que participam dos processos geradores de energia.

As células direcionam todo esse processo através de reações químicas que quebram os carboidratos. Essas reações liberam energia que fica armazenada em duas moléculas principais através de dois processos fundamentais: respiração celular e fermentação.

ATP: A Moeda Energética da Célula

Quando a célula precisa de energia, uma molécula de ATP é quebrada, liberando energia utilizável. A molécula resultante chama-se adenosina difosfato (ADP) e possui apenas dois grupos de fosfatos.

A célula pode usar essa energia liberada em diversos processos como:

• Produção de calor
• Contração muscular
• Transporte ativo de substâncias
• Síntese de substâncias

Respiração Celular Aeróbica

A respiração aeróbica utiliza oxigênio como receptor final de elétrons. Este processo é muito mais eficiente que a fermentação, pois consegue produzir 38 moléculas de ATP a partir de 38 moléculas de ADP e 38 grupos de fosfatos.

Glicólise

A glicólise acontece no citoplasma da célula e não depende de oxigênio. Neste processo, são liberados quatro hidrogênios que se combinam com moléculas de NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) para formar NADH.

Durante a glicólise, cada molécula de NAD se transforma em NADH. A energia liberada é suficiente para produzir 2 ATP.

Ciclo de Krebs

Cada ácido pirúvico reage com uma molécula conhecida como coenzima A, formando acetil-coenzima A, gás carbônico e hidrogênios.

O $CO_2$ é liberado e os hidrogênios são capturados por moléculas de NAD, formando NADH nesta reação.

Em seguida, cada molécula de acetil-CoA reage com uma molécula de ácido oxaloacético, resultando em citrato (ácido cítrico) e coenzima A.

Cada ácido cítrico passa por uma via metabólica cíclica, chamada ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, onde é transformado sucessivamente em outros compostos.

Fosforilação Oxidativa

As moléculas de NAD, FAD e os citocromos que participam da cadeia respiratória captam hidrogênios e os transferem através de reações que liberam energia para um receptor seguinte.

O último receptor de hidrogênios na cadeia respiratória leva à formação de moléculas de ATP. Este processo é chamado de fosforilação oxidativa.

Respiração Celular Anaeróbica

É o processo metabólico celular realizado em ambientes caracterizados pela ausência de gás oxigênio ($O_2$).

O processo é semelhante à glicólise da respiração celular, diferenciando apenas pelo agente receptor. Neste caso, o ácido pirúvico é transformado em ácido lático ou álcool etílico, regenerando a molécula enzimática intermediária NADH.

Tipos de Fermentação

Fermentação Láctica

O NADH transfere seus elétrons diretamente para o piruvato, gerando ácido lático ($C_3H_6O_3$) como subproduto. Este tipo de fermentação é realizada por bactérias que fermentam o leite, gerando produtos como iogurtes.

As células musculares também realizam fermentação láctica em situações de pouco oxigênio, como um grande esforço físico. A baixa concentração de $O_2$ torna difícil a realização da respiração celular normal, então as células utilizam a fermentação para obter energia.

Fermentação Alcoólica

O NADH doa seus elétrons para um derivado do piruvato, produzindo etanol. Este processo é realizado através de duas etapas.

Este tipo de fermentação é realizada pelo fungo do tipo levedura chamado Saccharomyces cerevisiae. É utilizada na fabricação de bebidas alcoólicas devido à produção de etanol, e na produção de fermento biológico, já que o gás carbônico liberado infla a massa.