7: Respiração celular
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- 7.0: Prelúdio à respiração celular
- A energia entra no corpo de um organismo de uma forma e é convertida em outra forma que pode alimentar as funções vitais do organismo. Uma série de vias metabólicas, chamadas coletivamente de respiração celular, extrai a energia das ligações da glicose e a converte em uma forma que todos os seres vivos podem usar — tanto produtores, como plantas, quanto consumidores, como animais.
- 7.1: Energia em sistemas vivos
- A produção de energia dentro de uma célula envolve muitas vias químicas coordenadas. A maioria dessas vias são combinações de reações de oxidação e redução. A oxidação e a redução ocorrem em conjunto. Uma reação de oxidação retira um elétron de um átomo em um composto, e a adição desse elétron a outro composto é uma reação de redução. Como a oxidação e a redução geralmente ocorrem juntas, esses pares de reações são chamados de reações de redução de oxidação ou reações redox.
- 7.2: Glicólise
- A glicólise é o primeiro passo na decomposição da glicose para extrair energia para o metabolismo celular. Quase todos os organismos vivos realizam a glicólise como parte de seu metabolismo. O processo não usa oxigênio e, portanto, é anaeróbico. A glicólise ocorre no citoplasma das células procarióticas e eucarióticas.
- 7.3: Oxidação do piruvato e o ciclo do ácido cítrico
- Se houver oxigênio disponível, a respiração aeróbica avançará. Nas células eucarióticas, as moléculas de piruvato produzidas no final da glicólise são transportadas para as mitocôndrias, que são os locais de respiração celular. Lá, o piruvato será transformado em um grupo acetil que será captado e ativado por um composto transportador chamado coenzima A (CoA). O composto resultante é chamado de acetil CoA. O CoA é feito de vitamina B5, ácido pantotênico.
- 7.4: Fosforilação oxidativa
- Você acabou de ler sobre duas vias no catabolismo da glicose - a glicólise e o ciclo do ácido cítrico - que geram ATP. A maior parte do ATP gerado durante o catabolismo aeróbico da glicose, no entanto, não é gerada diretamente a partir dessas vias. Em vez disso, é derivado de um processo que começa com a movimentação de elétrons por meio de uma série de transportadores de elétrons que sofrem reações redox. Isso faz com que os íons de hidrogênio se acumulem no espaço da matriz.
- 7.5: Metabolismo sem oxigênio
- Na respiração aeróbica, o aceitador final de elétrons é uma molécula de oxigênio, O2. Se ocorrer respiração aeróbica, o ATP será produzido usando a energia de elétrons de alta energia transportados pelo NADH ou FADH2 para a cadeia de transporte de elétrons. Se a respiração aeróbica não ocorrer, o NADH deve ser reoxidado para NAD+ para reutilização como transportador de elétrons para que a via glicolítica continue.
- 7.6: Conexões das vias metabólicas de carboidratos, proteínas e lipídios
- Todas as vias catabólicas de carboidratos, proteínas e lipídios eventualmente se conectam à glicólise e às vias do ciclo do ácido cítrico. As vias metabólicas devem ser consideradas porosas, ou seja, as substâncias entram por outras vias e os intermediários partem para outras vias. Essas vias não são sistemas fechados. Muitos dos substratos, intermediários e produtos em uma via específica são reagentes em outras vias.
- 7.7: Regulação da respiração celular
- A respiração celular deve ser regulada para fornecer quantidades equilibradas de energia na forma de ATP. A célula também deve gerar vários compostos intermediários que são usados no anabolismo e catabolismo de macromoléculas. Sem controles, as reações metabólicas rapidamente parariam quando as reações para frente e para trás alcançassem um estado de equilíbrio. Os recursos seriam usados de forma inadequada.
Miniatura: A estrutura generalizada de uma célula procariótica. (CC BY 4.0; OpenStax).