Definindo Respiração Celular
Respire fundo e expire suavemente. Todos os dias, todo o dia e toda a noite, nossos pulmões inspiram e expiram o ar. Embora calmante, o objetivo desse processo é levar oxigênio para o corpo. Mas, por que realmente precisamos de oxigênio? A maioria dos alunos diz para respirar, mas isso não é muito preciso. Respiramos para obter oxigênio, não o contrário. Acontece que o oxigênio é o ingrediente essencial para a produção de energia em um processo chamado respiração celular.
A respiração celular é o processo que as células usam para produzir energia. As células do nosso corpo precisam de oxigênio para fazer esse processo, embora outros organismos, como leveduras ou bactérias, nem sempre precisem dele. Eles têm outras maneiras de produzir energia. Mas como o foco desta lição em particular é o papel do oxigênio, ficaremos com as células animais, como as do nosso corpo.
Todas as células do corpo participam da respiração celular. Eles usam oxigênio e glicose, um açúcar encontrado nos alimentos que comemos e os convertem em ATP (trifosfato de adenosina), ou energia celular, e dióxido de carbono. Embora esse processo possa ser representado por uma única equação, na verdade existem muitas pequenas etapas que ocorrem antes de usarmos o oxigênio para obter ATP. Vamos examinar cada uma das três etapas principais em detalhes a seguir.
Etapas da Respiração Celular
A respiração celular tem três etapas principais: glicólise, ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa, onde o oxigênio é usado.
Etapa 1: glicólise
A glicólise é a primeira etapa da respiração celular e ocorre no compartimento principal da célula: o citoplasma. As células deixam a glicose entrar no sangue – a glicose vem dos alimentos que comemos. Em seguida, as células convertem a glicose por meio de vários compostos diferentes para fazer duas moléculas de ATP e uma molécula chamada piruvato. Um composto denominado NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo + hidrogênio) também é criado. Essa molécula armazena elétrons colhidos da glicose, que serão usados posteriormente para criar uma quantidade maior de ATP.
Etapa 2: Ciclo do ácido cítrico
Em seguida, a célula pega o piruvato produzido na glicólise e o converte em uma molécula chamada acetil Co-A. Isso acontece na casa de força da célula, a mitocôndria. O acetil Co-A também é convertido em vários compostos diferentes, mas, em última análise, o acetil Co-A é regenerado, daí a parte ‘ciclo’ do ciclo do ácido cítrico. O ciclo do ácido cítrico também cria outra molécula de ATP, o NADH adicional, e a molécula FADH (flavina adenina dinucleotídeo + hidrogênio), que também transporta elétrons.
Etapa 3: Fosforilação Oxidativa
O objetivo principal da respiração celular até agora era obter alguns ATP, mas agora se concentra nos elétrons alojados no NADH. O NADH é levado para a membrana mitocondrial, ou barreira da mitocôndria. Na verdade, existem duas membranas – uma interna e outra externa – e um pequeno espaço entre elas chamado de espaço intermembrana. Aqui, os elétrons são transferidos entre as proteínas da membrana na cadeia de transporte de elétrons. As proteínas agem como operários, passando os elétrons em uma cadeia. À medida que os elétrons passam, quatro proteínas usam a energia armazenada nos elétrons para mover íons de hidrogênio para o espaço intermembrana.
No final da cadeia está o aceptor de elétrons final: o oxigênio. O oxigênio ama os elétrons mais do que qualquer outra proteína da cadeia, então as proteínas continuam transmitindo-os para baixo para que o oxigênio possa tê-los todos. Quando o oxigênio finalmente obtém os elétrons, ele também coleta dois íons de hidrogênio. Quando os elétrons, íons de hidrogênio e oxigênio se combinam, eles formam água! Depois que o oxigênio se esgota, os elétrons não têm para onde ir na última proteína e a cadeia para. Como resultado, as outras etapas também param, como o tráfego congestionado em um semáforo. A célula não é mais capaz de produzir energia e morre.
Produção de ATP
Você ainda deve estar se perguntando onde todo o ATP é feito. Até agora, fizemos apenas um par na glicólise e no ciclo do ácido cítrico, mas o dia do pagamento real ainda está por vir. Vamos ver como isso acontece.
No espaço intermembrana, os íons de hidrogênio se acumulam como água atrás de uma represa. Quando temos água atrás de uma represa, a água pode fluir através de um espaço designado e coletamos a energia liberada conforme a água se move para produzir eletricidade.
A célula tem um método semelhante para os íons de hidrogênio. Uma importante proteína chamada ATP sintase atua como a barragem. Tem espaço para os íons de hidrogênio fluírem para a mitocôndria. À medida que os íons de hidrogênio fluem, a ATP sintase coleta a energia armazenada e a usa para produzir ATP. Então, essa energia pode ser usada para todos os processos nas células. Tudo o que fazemos precisa de energia, que é basicamente produzida com oxigênio e glicose.
Resumo da lição
A respiração celular é o processo que as células usam para produzir energia. As células em nosso corpo combinam glicose e oxigênio para produzir ATP e dióxido de carbono. A respiração celular começa com a glicólise , onde a glicose entra na célula, é convertida em piruvato e produz alguns ATP e NADH. Em seguida, o piruvato passa para o ciclo do ácido cítrico , como acetil Co-A e cria mais ATP e NADH. Finalmente, durante a terceira etapa, a fosforilação oxidativa , o NADH se move para a membrana mitocondrial interna para transferir elétrons para proteínas na cadeia de transporte de elétrons.
À medida que os elétrons são transferidos entre as proteínas, as proteínas bombeiam íons de hidrogênio para o espaço intermembrana. Depois de cada uma das quatro proteínas, os elétrons terminam com oxigênio. O oxigênio se combina com os elétrons e dois íons de hidrogênio para formar a água. Por último, os íons de hidrogênio fluem através da ATP sintase para fazer ATP.