Respiração celular, Fotossíntese e Fermentação

  A respiração celular é um dos processos metabólicos mais importantes e essenciais para o bom funcionamento do organismo. Consiste em diversas reações intracelulares que adquirem a energia necessária para realizar as atividades do organismo. A respiração celular pode ser aeróbica, na presença do gás oxigênio (O2), ou anaeróbico, em ausência dele.

A fotossíntese

  Nos seres eucariontes vegetais (as plantas e algas) e nas cianobactérias, a obtenção de energia se da por meio da fotossíntese, um processo que é realizado por seres autótrofos que produzem seu próprio alimento. Consiste em transformar a energia luminosa em energia química, armazenando-a na molécula de glicose. A glicose produzida pela fotossíntese está na base de diversas cadeias alimentares, e o oxigênio liberado durante o processo é utilizado pelos seres que realizam respiração aeróbica.

  As células vegetais possuem cloroplastos, que captam a luminosidade presente no ambiente por meio da clorofila, pigmento verde presente na membrana dos tilacoides, estruturas similares à moedas que se localizam dentro desta organela. É utilizado dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) provenientes do ambiente, e como resultado, é produzido oxigênio, que é liberado para o meio extracelular, e a glicose, que é utilizada para o gasto energético do próprio ser vivo.

A fotossíntese ocorre em duas etapas:

• Fase clara ou fotoquímica: ocorre nos tilacóides dos cloroplastos na presença da luminosidade (natural ou artificial). Consiste na quebra da molécula de água e na liberação do oxigênio, que produz ATP e NADPH, que são reagentes da fase escura.
• Fase escura ou química: ocorre na presença ou ausência da luminosidade e necessita de produtos gerados na fase clara. Consiste na transformação do dióxido de carbono (CO2) em glicose. O ATP adquirido na fase clara fornece energia reação química realizada pelo NADPH. Este processo é conhecido como Ciclo de Calvin.

   Portanto, a fotossíntese pode ser resumida em: 6 CO2 + 6 H20 + calor -> C6H12O6 + 6 O2.

  Parte dessas moléculas energéticas (de glicose) são utilizadas pelas mitocôndrias da célula vegetal na respiração celular e a outra é transformada em sacarose ou amido.

  Os seres heterótrofos, consomem os seres autótrofos, sendo diretamente (alimentação herbívora) ou indiretamente (alimentação carnívora) a fim de obterem energia. Portanto, os seres vegetais são a base da cadeia alimentar pois fornecem energia para os demais seres vivos que não produzem seu próprio alimento.

Respiração celular em animais

  Nos seres eucariontes, a mitocôndria é a organela responsável por realizar um processo bem mais complexo, que consiste na obtenção de energia através da produção de moléculas de ATP, formadas a partir do oxigênio e demais moléculas energéticas de glicose que são adquiridas, em seres vegetais, pela fotossíntese realizada pelos cloroplastos. Em seres animais, ela é obtida pela alimentação (consumo) de outros seres vivos fotossintetizantes, já que os seres animais são heterótrofos. O processo divide-se em três etapas:

• Glicólise: É uma fase anaeróbia e ocorre no líquido citoplasmático da célula (citosol ou hialoplasma). Consiste na quebra da molécula de glicose (C6H12O6) em duas moléculas de piruvato (ou ácido pirúvico), e na produção de duas moléculas de ATP e uma de NADH2.
• Ciclo de Krebs: É uma fase aeróbia e ocorre na matriz mitocondrial. Cada molécula de ácido pirúvico produzida na glicólise entra na matriz mitocondrial e se transforma em acetil-coa. Nessa etapa são produzidos CO2 e NADH. O acetil-coa une-se a uma molécula de ácido oxilacético, formando ácido cítrico, que inicia um ciclo de reações oxidativas do qual participam enzimas catalisadoras, transformando-o novamente em ácido oxilacético e fechando assim, o ciclo. Obtem-se duas moléculas de ATP e outras duas moléculas energéticas, NADH2 e FADH2.
• Cadeia respiratória ou Fosforilação oxidativa: As moléculas de NADH e de FADH2 produzidas na glicólise e no ciclo de Krebs são capturadas por complexos proteicos localizados nas cristas mitocondriais, que contém proteínas capazes de capturar elétrons, chamadas de citocromos. A energia liberada pelos elétrons ao passar pelo citocromos bombeia íons H+ da matriz mitocondrial para o espaço entre as duas membranas da mitocôndria. Ao voltar para a matriz, os íons H+ passam por um complexo proteico, a ATP sintetase, que produz ATP. Ao final, tem-se ATP e água (H2O).

  Portanto, compreende-se que para cada molécula de glicose quebrada serão produzidas até 30 moléculas de ATP, como mostra a seguinte reação:

Fermentação

  Processo de obtenção de energia anaeróbico, em ausência do oxigênio. Realizado por algumas bactérias e fungos.

  Na fermentação, cada molécula de glicose gera um saldo de duas moléculas de ATP, contra 30 da respiração aeróbica.

  Todas as etapas da fermentação ocorrem no citosol: Inicia-se a glicólise, em seguida, dependendo do organismo que a realiza, o piruvato pode ser transformado em álcool (fermentação alcóolica), ácido lático (fermentação lática) ou ácido acético (fermentação acética).