A troca de gases que chamamos de respiração- o oxigênio passa do ar atmosférico ou da água para o sangue, enquanto o gás carbônico realiza o movimento contrário - é apenas o início (e também o fim) de um processo por meio do qual se obtém energia e que ocorre no interior das células da maioria dos seres vivos: a repiração celular, que pode ser representada pela seguinte equação química:
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C6H12O6 - glicose e O2 - gás oxigênio; CO2 - gás carbônico e H2O - água
O oxigênio é transportado até o interior das células, onde reage com a glicose, molécula proveniente da digestão dos alimentos consumidos pelos animais ou, no caso dos vegetais, produzida durante a fotossíntese. Formam-se também moléculas de água e gás carbônico, que será eliminado da célula e transportado pelo sangue ou seiva até sua eliminação para o ambiente.
Esse processo libera a energia contida nas ligações químicas da molécula de glicose. Parte dessa energia é utilizada para a formação de uma substância chamada ATP (trifosfato de adenosina), a partir de ADP (difosfato de adenosina) ePi (fosfato inorgânico). A energia fica armazenada nas moléculas de ATP e pode ser usada para todas as atividades celulares que requerem gasto energético.
A equação química da respiração celular poderia ficar assim, portanto:
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O processo, contudo, é ainda mais complexo, formado por três etapas:
1.Glicólise: ocorre no citoplasma das células. Há um gasto inicial de energia (duas moléculas de ATP são consumidas), mas ela será reposta, pois o resultado da glicólise é a formação de 2 moléculas de ácido pirúvico e 4 moléculas de ATP. Também ocorre liberação de elétrons energizados e íonsH+, que são capturados por moléculas de uma substância chamadaNAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo), formando duas moléculas de NADH2. As duas moléculas de ácido pirúvico passam, então, ao interior das mitocôndrias, onde ocorrem as etapas seguintes. A glicólise pode ser resumida da seguinte maneira:
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2.Ciclo de Krebs: ocorre na matriz mitocondrial (solução aquosa no interior das mitocôndrias). O ácido pirúvico reage com a coenzima A, dando origem a duas moléculas de gás carbônico e duas de acetil-coenzima A. Esta substância é totalmente degradada numa série de reações, cujos produtos são mais quatro moléculas de gás carbônico, além de elétrons energizados e íons H+, que serão capturados por NAD+ e por outro aceptor de elétrons e de hidrogênio chamadoFAD(flavina adenina dinucleotídeo), originando moléculas de NADH2 e FADH2. Durante esse processo, formam-se também duas moléculas de GTP (guanosina trifosfato - muito semelhante ao ATP).
3. Fosforilação oxidativa: as moléculas de NADH2 e FADH2 liberam os elétrons energizados e os íons H+. Esses elétrons (somados aos provenientes da glicólise) passam por proteínas transportadoras (citocromos e quinonas) presentes nas membranas internas da mitocôndria. Essa série de proteínas recebe o nome decadeia respiratória. Nessa etapa, os elétrons perdem energia que é captada para a transformação do ADP + P em ATP. Ao final da cadeia respiratória, os elétrons menos energizados e os íons H+ combinam-se com átomos provenientes do oxigênio, formando seis moléculas de água.
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