Respiração aeróbica vs. anaeróbica
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Respiração aeróbica, um processo que usa oxigênio e respiração anaeróbica, um processo que não usar oxigênio, são duas formas de respiração celular. Embora algumas células possam se envolver em apenas um tipo de respiração, a maioria das células usa os dois tipos, dependendo das necessidades de um organismo. A respiração celular também ocorre fora dos macrorganismos, como processos químicos - por exemplo, na fermentação. Em geral, a respiração é usada para eliminar resíduos e gerar energia.
Gráfico de comparação
Diferenças - Semelhanças -| Respiração aeróbica | Respiração anaeróbica | |
|---|---|---|
| Definição | A respiração aeróbica usa oxigênio. | A respiração anaeróbica é a respiração sem oxigênio; o processo usa uma cadeia respiratória de transporte de elétrons, mas não usa oxigênio como receptores de elétrons. |
| Células que o utilizam | A respiração aeróbica ocorre na maioria das células. | A respiração anaeróbica ocorre principalmente em procariontes |
| Quantidade de energia liberada | Alto (36-38 moléculas de ATP) | Inferior (Entre 36-2 moléculas de ATP) |
| Estágios | Glicólise, ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons | Glicólise, ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons |
| Produtos | Dióxido de carbono, água, ATP | Dixoide de carbono, espécies reduzidas, ATP |
| Local das reações | Citoplasma e mitocôndria | Citoplasma e mitocôndria |
| Reagentes | glicose, oxigênio | glicose, aceitador de elétrons (não oxigênio) |
| combustão | completo | incompleto |
| Produção de etanol ou ácido lático | Não produz etanol ou ácido lático | Produzir etanol ou ácido lático |
Conteúdo: Respiração Aeróbica vs Anaeróbica
- 1 Processos aeróbios vs. anaeróbicos
- 1.1 Fermentação
- 1.2 Ciclo de Krebs
- 2 Exercício aeróbico e anaeróbico
- 3 Evolução
- 4 Referências
Processos aeróbicos vs. anaeróbicos
Processos aeróbicos na respiração celular só podem ocorrer se houver oxigênio. Quando uma célula precisa liberar energia, o citoplasma (uma substância entre o núcleo da célula e sua membrana) e as mitocôndrias (organelas no citoplasma que ajudam nos processos metabólicos) iniciam trocas químicas que provocam a quebra da glicose. Este açúcar é transportado pelo sangue e armazenado no corpo como uma fonte rápida de energia. A decomposição da glicose em adenosina trifosfato (ATP) libera dióxido de carbono (CO2), um subproduto que precisa ser removido do corpo. Nas plantas, o processo de liberação de energia da fotossíntese utiliza CO2 e libera oxigênio como subproduto.
Os processos anaeróbicos não usam oxigênio; portanto, o produto piruvato - o ATP é um tipo de piruvato - permanece no local para ser decomposto ou catalisado por outras reações, como o que ocorre no tecido muscular ou na fermentação. O ácido lático, que se acumula nas células dos músculos à medida que os processos aeróbicos não conseguem acompanhar as demandas de energia, é um subproduto de um processo anaeróbico. Tais avarias anaeróbicas fornecem energia adicional, mas o acúmulo de ácido lático reduz a capacidade de uma célula para processar mais resíduos; em grande escala, digamos, no corpo humano, isso leva à fadiga e à dor muscular. As células se recuperam respirando mais oxigênio e através da circulação sanguínea, processos que ajudam a levar o ácido lático.
O vídeo de 13 minutos a seguir discute o papel do ATP no corpo humano. Para avançar rapidamente para suas informações sobre respiração anaeróbica, clique aqui (5:33); para respiração aeróbica, clique aqui (6:45).
Fermentação
Quando as moléculas de açúcar (principalmente glicose, frutose e sacarose) se decompõem na respiração anaeróbica, o piruvato que produzem permanece na célula. Sem oxigênio, o piruvato não é totalmente catalisado para liberação de energia. Em vez disso, a célula usa um processo mais lento para remover os transportadores de hidrogênio, criando diferentes resíduos. Esse processo mais lento é chamado fermentação. Quando o fermento é usado para a decomposição anaeróbica de açúcares, os resíduos são álcool e CO2. A remoção de CO2 deixa o etanol, a base para bebidas alcoólicas e combustível. Frutas, plantas açucaradas (por exemplo, cana-de-açúcar) e grãos são todos usados para fermentação, com leveduras ou bactérias como processadores anaeróbicos. No cozimento, a liberação de CO2 da fermentação é o que faz com que os pães e outros produtos cozidos subam.
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs também é conhecido como ciclo do ácido cítrico e do ácido tricarboxílico (TCA). O Ciclo de Krebs é o principal processo de produção de energia na maioria dos organismos multicelulares. A forma mais comum desse ciclo usa a glicose como fonte de energia.
Durante um processo conhecido como glicólise, uma célula converte glicose, uma molécula de 6 carbonos, em duas moléculas de 3 carbonos chamadas piruvatos. Esses dois piruvatos liberam elétrons que são então combinados com uma molécula chamada NAD + para formar NADH e duas moléculas de trifosfato de adenosina (ATP).
Essas moléculas de ATP são o verdadeiro "combustível" de um organismo e são convertidas em energia enquanto as moléculas de piruvato e NADH entram nas mitocôndrias. É aí que as moléculas de 3 carbonos são decompostas em moléculas de 2 carbonos, chamadas acetil-CoA e CO2. Em cada ciclo, o acetil-CoA é decomposto e usado para reconstruir cadeias de carbono, liberar elétrons e, assim, gerar mais ATP. Esse ciclo é mais complexo que a glicólise e também pode quebrar gorduras e proteínas para obter energia.
Assim que as moléculas de açúcar livres disponíveis se esgotam, o Ciclo de Krebs no tecido muscular pode começar a quebrar moléculas de gordura e cadeias de proteínas para alimentar um organismo. Embora a quebra das moléculas de gordura possa ser um benefício positivo (menor peso, menor colesterol), se transportada em excesso, pode prejudicar o corpo (o corpo precisa de um pouco de gordura para proteção e processos químicos). Por outro lado, a quebra das proteínas do corpo é frequentemente um sinal de fome.
Exercício aeróbico e anaeróbico
A respiração aeróbica é 19 vezes mais eficaz na liberação de energia do que a respiração anaeróbica, porque os processos aeróbicos extraem a maior parte da energia das moléculas de glicose na forma de ATP, enquanto os processos anaeróbicos deixam a maioria das fontes geradoras de ATP nos resíduos. Nos seres humanos, os processos aeróbicos entram em ação para galvanizar a ação, enquanto os processos anaeróbicos são usados para esforços extremos e sustentados.
Exercícios aeróbicos, como correr, andar de bicicleta e pular corda, são excelentes para queimar excesso de açúcar no corpo, mas para queimar gordura, os exercícios aeróbicos devem ser realizados por 20 minutos ou mais, forçando o corpo a usar respiração anaeróbica. No entanto, breves explosões de exercícios, como a corrida, dependem de processos anaeróbicos de energia, porque as vias aeróbicas são mais lentas. Outros exercícios anaeróbicos, como treinamento de resistência ou levantamento de peso, são excelentes para a construção de massa muscular, um processo que exige a quebra de moléculas de gordura para armazenar energia nas células maiores e mais abundantes encontradas no tecido muscular..
Evolução
A evolução da respiração anaeróbica é muito anterior à da respiração aeróbica. Dois fatores tornam essa progressão uma certeza. Primeiro, a Terra tinha um nível de oxigênio muito mais baixo quando os primeiros organismos unicelulares se desenvolveram, com a maioria dos nichos ecológicos quase inteiramente com falta de oxigênio. Segundo, a respiração anaeróbica produz apenas 2 moléculas de ATP por ciclo, suficientes para necessidades unicelulares, mas inadequadas para organismos multicelulares.
A respiração aeróbica ocorreu apenas quando os níveis de oxigênio nas superfícies do ar, da água e do solo a tornaram abundante o suficiente para uso nos processos de redução da oxidação. A oxidação não apenas fornece um maior rendimento de ATP, tanto quanto 36 moléculas de ATP por ciclo, como também pode ocorrer com uma ampla gama de substâncias redutoras. Isso significava que os organismos poderiam viver, crescer e ocupar mais nichos. Assim, a seleção natural favoreceria organismos que poderiam usar respiração aeróbica, e aqueles que poderiam fazê-lo com mais eficiência para crescerem mais e se adaptarem mais rapidamente a ambientes novos e em mudança.
Referências
- Wikipedia: Respiração celular
