A respiração celular e a fermentação são processos fundamentais para a obtenção de energia pelas células. A respiração celular é um processo aeróbio que ocorre nas mitocôndrias e utiliza o oxigênio para produzir ATP, a molécula responsável por armazenar e fornecer energia para as células. Já a fermentação é um processo anaeróbio que ocorre na ausência de oxigênio e produz energia a partir da glicose.
Neste texto, abordaremos as principais diferenças entre a respiração celular e a fermentação, bem como suas etapas e importância para as células, que te ajudará a fixar ainda mais essa área tão densa da área de biológicas.
Respiração celular e a fermentação
A respiração celular e a fermentação são reações do metabolismo energético dos organismos, que tem como objetivo a obtenção de energia para as reações metabólicas a partir da quebra da glicose em ATP (adenosina tri-fosfato).
O ATP guarda em suas ligações fosfato, energia que será utilizada no metabolismo. Este nucleotídeo é a moeda energética da célula.
Respiração celular resumo
Esquema da mitocôndria, indicando suas partes
Os processos da respiração celular ocorrem no citoplasma e nas mitocôndrias. As três etapas da respiração são:
- a glicólise;
- o ciclo de Krebs;
- a cadeia respiratória.
Os produtos finais da respiração celular são o gás carbônico e a água.
Vale lembra que, como o oxigênio participa do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória, chamamos esse tipo de respiração de respiração aeróbica.
Glicólise
Esquema simplificado da glicólise
A glicólise ocorre no citosol da célula, fora da mitocôndria, e não utiliza o oxigênio. Nela, acontece a quebra inicial da glicose, gerando duas moléculas de piruvato, também chamado de ácido pirúvico.
Quatro dos hidrogênios foram retidos pelos aceptores intermediários de elétrons, os NAD (Dinucleótido de Nicotinamida e Adenina), que passam de uma forma oxidada para uma forma reduzida.
A glicólise possui como produtos finais 2 ATP e 2 NADH2, e como o oxigênio não está presente nesse processo, dizemos que é uma etapa aneróbica.
Leia também o post sobre as etapas da Respiração Celular
Ciclo de Krebs
Esquema simplificado do ciclo de Krebs
Após a glicólise, os piruvatos entram na mitocôndria e passam por uma fase preparatória. Na matriz mitocondrial, ocorre o ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. Os piruvatos quebram e formam radicais Acetil, com dois carbonos, que participam do ciclo.
Nesse ciclo, ocorre a descarboxilação e desidrogenação completa dos piruvatos, liberando gás carbônico e elétrons, que são capturados por aceptores intermediários, o NAD e o FAD (Dinucleótido de Flavina e Adenina). No final do processo, formam-se 2 ATP. Além disso, o oxigênio está presente nesse processo, sendo uma etapa aeróbica.
Esquema animado do ciclo de Krebs
Quer entender melhor como funciona o clico de Krebs? Nesse resumo de respiração celular e fermentação, montamos um esquema animado para facilitar ainda mais a compreensão.
Cadeia respiratória
Os transportadores intermediários seguem para as cristas mitocondriais, nas quais ocorrerá a cadeia respiratória, que também pode ser chamada de cadeia transportadora de elétrons ou de fosforilação oxidativa.
Cadeia Respiratória
Os elétrons levados pelo NAD e FAD passam por diversos transportadores, sendo os mais importantes os citocromos. A energia do elétron é utilizada para bombear prótons para o espaço inter membranas.
Por causa do gradiente de elétrons (H+), o espaço intermembrana fica carregado e os elétrons tentam retornar para a matriz mitocondrial. Esse retorno dos elétrons ocorre com a ajuda de uma enzima ATP sintase, que abre um canal. Conforme os H+ retornam para a matriz, a enzima promove reações que geram ATP.
ATP sintase transportando elétrons para a matriz mitocondrial
Com o aumento da concentração de H+ dentro da mitocôndria, para evitar a acidez da organela, os elétrons se ligam ao oxigênio, que é o último aceptor de elétrons, formando água. A cadeia respiratória tem como produto final 34 ATP e água.
Fermentação
O gás carbônico liberado na fermentação alcoólica forma bolhas na massa do pão, deixando-a leve e macia
A fermentação é um processo anaeróbico de obtenção de energia, ou seja, ocorre quando não há oxigênio disponível no meio. A fermentação pode ser uma fermentação alcoólica ou uma fermentação lática.
A etapa inicial da fermentação é a mesma da respiração celular: a glicólise. O rendimento energético da fermentação é mais baixo, apenas dos 2 ATP que são produzidos na glicólise. Porém é um processo mais rápido que a respiração aeróbica.
Fermentação alcoólica
Esquema da fermentação alcoólica, formando etanol e gás carbônico
Na fermentação alcoólica, após a glicólise o piruvato perde o gás carbônico, formando um aldeído (acetaldeído ou etanal). Quando ele recebe os hidrogênios do NAD forma o etanol. Esse tipo de fermentação é feita por leveduras.
Fermentação lática
Esquema da fermentação lática, formando o ácido lático
Na fermentação lática, após a glicólise o NAD reoxida o piruvato, que se transforma em ácido lático. Esse tipo de fermentação é feita pelas células musculares e por bactérias.
Assista também o vídeo do nosso canal sobre Respiração Celular e Fermentação
Exercícios de Respiração Celular e Fermentação
Para fixar melhor o que você aprendeu até aqui sobre respiração celular e fermentação, tente resolver alguns desses exercícios.
Questão 1. (FUVEST)
A respiração aeróbica fornece como produtos finais:
a) ácido pirúvico e água.
b) ácido pirúvico e oxigênio.
c) gás carbônico e água.
d) oxigênio e água.
e) oxigênio e gás carbônico.
Questão 2. (UFAC)
Em 1980, Umberto Eco publicou o livro O nome da rosa, romance ambientado em um mosteiro medieval, onde vários crimes aconteceram. Os mortos eram encontrados com a língua e os dedos escuros, indicando que folhearam livros com páginas envenenadas por cianureto (cianeto de potássio). Essa substância é extremamente tóxica, pois compromete a produção do ATP feita na célula, ligando-se ao citocromo a 3. A, alternativa que indica a etapa inibida pelo cianureto e o local onde ocorre, respectivamente, é:
a) Cadeia respiratória, cristas mitocondriais.
b) Ciclo do ácido tricarboxílico, citosol.
c) Cadeia respiratória, matriz mitocondrial.
d) Glicólise, citoplasma.
e) Cadeia respiratória, citoplasma.
Questão 3. (UDESC)
A glicólise é um processo que compreende dez reações químicas, cada uma delas com a participação de uma enzima específica. Assinale a alternativa correta em relação à glicólise anaeróbica.
a) É o processo responsável pela quebra da glicose, transformando-a em piruvato ou ácido pirúvico.
b) É realizada apenas em células animais e procariontes heterotróficos.
c) Promove a quebra da glicose no interior da mitocôndria.
d) Libera energia na forma de 38 ATPs.
e) Transforma ácido lático em ácido pirúvico.
Questão 4. (ENEM)
Há milhares de anos o homem faz uso da biotecnologia para a produção de alimentos como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da massa, deixando-a leve e macia. O crescimento da massa do pão pelo processo citado é resultante da:
a) liberação de gás carbônico.
b) formação de ácido lático.
c) formação de água.
e) produção de ATP.
e) liberação de calor.
Questão 5. (UFRJ)
A produção de vinho é um dos processos mais antigos da biotecnologia. O livro do Gênesis já nos fala da embriaguez de Noé. Embora vários fatores devam ser levados em conta na produção de um bom vinho – como a cor, o aroma, o sabor, etc. – o processo depende essencialmente da degradação do suco das uvas por leveduras anaeróbias facultativas, presentes na casca do fruto. Na fermentação, nome dado a esse processo, o açúcar da uva é degradado a álcool etílico (etanol).
Explique porque se evita, na produção de vinho, o contato do suco de uva com o ar.
Gabarito
- C
- A
- A
- A
- Durante a produção de vinho, ocorre a fermentação alcoólica, ou seja, ocorre um processo sem oxigênio, cujo produto final é etanol. Como as leveduras que realizam a fermentação são anaeróbias facultativas, se o suco entrar em contato com o ar, elas realizarão respiração aeróbica e não será formado o vinho.
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