Respiração
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Na linguagem vulgar, respiração é o ato de inalar e exalar ar através da boca ou das cavidades nasais para se processarem as trocas gasosas ao nível dos pulmões; este processo encontra-se descrito em ventilação pulmonar.
Do ponto de vista da fisiologia, respiração é o processo pelo qual um organismo vivo troca oxigénio e dióxido de carbono com o seu meio ambiente.
Do ponto de vista da bioquímica, respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que possa ser usada nos processos vitais.
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[editar] Respiração celular
O processo básico da respiração é a oxidação da glicose, que se pode expressar pela seguinte equação química:
- C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia
Este artigo centra-se nos fenómenos da respiração, que se processa segundo duas sequências básicas:
- a) Respiração aeróbica
- b) Respiração anaeróbica
[editar] Oxidação do piruvato
De acordo com o tipo de metabolismo, existem duas sequências possíveis para a oxidação do piruvato proveniente da glicólise
1. Piruvato --> Acetil-Coa
Nesta etapa ocorre a entrada de NAD e CoA-SH
O piruvato gerado na glicólise sofre desidrogenação e descarboxilação catalizado pelo complexo piruvato-desidrogenase, durante essas reações é adicionada a coenzima A, desta forma a partir de cada piruvato produz-se um acetil-CoA
Durante a glicólise pode ocorrer a falta de O2 gerando outras reações
Oxidação Incompleta da Glicose: Sem a presença de O2
Glicose --> Piruvato --> Ácido láctico
Entra NAD sai NADH - Entra o NADH (criado na etapa anterior) e sai NAD (que retorna à primeira reação)
Na ausência de O2 ou em situação de hipóxia, a cadeia respiratória fica bloqueada ou parcialmente bloqueada, por isso os NADH e FADH2 gerados nas reações de oxiredução não podem ser oxidados. Assim fica faltando NAD e FAD para as reações de desidrogenação. Com isso, o ciclo de Krebs não pode ocorrer ficando totalmente bloqueado, na falta de O2. Se houvesse uma forma de repor NAD e FAD sem o envolvimento da cadeia respiratória o ciclo poderia continuar ocorrendo. Na oxidação da glicose na ausência de O2, o NADH produzido não irá para a cadeia respiratória da mesma forma o piruvato não dara origem ao acetil-CoA. Assim fica acumulado NADH e piruvato. Para que a glicolise mantenha-se, o NADH acumulado transfere seus elétrons e P+ para o piruvato, originando ácido láctico e renegerando o NAD. Isto representa uma via alternativa de oxidação do NADH. Na oxidação incompleta o rendimento de ATP cai para apenas 2.
O objetivo desse processo não é gerar ATP e sim regenerar o NAD
[editar] Respiração aeróbica
A respiração aeróbica requer oxigênio. Cada piruvato que entra na mitocôndria e é oxidado a um composto com 2 carbonos (acetato) que depois é combinado com a Coenzima-A, com a produção de NADH e libertação de CO2. De seguida, inicia-se o ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil é combinado com compostos com 4 carbonos formando o citrato (6C). Por cada ciclo que ocorre liberta-se 2CO2, NADH e FADH2. No ciclo de Krebs obtém-se 2 ATPs. Numa última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) os elétrons removidos da glicose são transportados ao longo de uma cadeia transportadora, criando um gradiente protónico que permite a fosforilação do ADP. O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio, forma água. Nesta fase da respiração aeróbica a célula ganha 34 moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 38 ATP durante a respiração celular em que intervém o oxigênio.
[editar] Respiração anaeróbica
A respiração anaeróbica envolve um receptor de eléctrons diferente do oxigênio e existem vários tipos de bactérias capazes de usar uma grande variedade de compostos como receptores de eléctrons na respiração: compostos nitrogenados, tais como nitratos e nitritos, compostos de enxofre, tais como sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e mesmo enxofre elementar, dióxido de carbono, compostos de ferro, de manganês, de cobalto e até de urânio.
No entanto, para todos estes , a respiração anaeróbica só ocorre em ambientes onde o oxigénio é escasso, como nos sedimentos marinhos e lacustres ou próximo de nascentes hidrotermais submarinas.
Uma das sequências alternativas à respiração aeróbica é a fermentação, um processo em que o piruvato é apenas parcialmente oxidado, não se segue o ciclo de Krebs e não há produção de ATP numa cadeia de transporte de eléctrons. No entanto, a fermentação é útil para a célula porque regenera o dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD), que é consumido durante a glicólise.
Os diferentes tipos da fermentação produzem vários compostos diferentes, como o etanol (o álcool das bebidas alcoólicas, produzido por vários tipos de leveduras e bactérias) ou o ácido láctico do iogurte.
Outras moléculas, como NO2, SO2 são os aceptores finais na cadeia de transporte de elétrons.
[editar] Respiração cutânea
Os animais de respiração cutânea precisam ter o tegumento (epiderme ou pele) constantemente humedecido, uma vez que o oxigénio e o dióxido de carbono só atravessam membranas quando dissolvidos. Portanto, esses organismos só podem viver em ambientes aquáticos e em ambientes terrestres muito húmidos. Entre as células que formam a sua epiderme, há algumas especializadas na produção de um muco. Esse muco espalha-se sobre o tegumento, mantendo-o húmido e possibilitando as trocas gasosas.
