Respiração celular
A maioria das pessoas sabe que respiramos oxigênio e exalamos dióxido de carbono, mas de onde vem esse dióxido de carbono? Bem, não vem do ar, mas sim de dentro de cada célula do seu corpo. Todos os dias, suas células estão trabalhando em excesso, produzindo energia para mantê-lo vivo. Esse processo de produção de energia é chamado de respiração celular e requer glicose e oxigênio para fazer trifosfato de adenosina (ATP). Um subproduto desse processo de produção de energia é o dióxido de carbono, que nosso corpo transporta para os pulmões para expirar, conforme mostrado neste diagrama.
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Passos
A respiração celular pode ser dividida em três etapas principais, cada uma com seus próprios produtos que contribuem para o objetivo geral de produzir ATP. Vamos rever essas etapas e seus resultados.
Etapa 1: glicólise
Na glicólise , a primeira etapa da respiração celular, a glicose (um açúcar à base de carbono) entra na célula pela corrente sanguínea. Uma vez na célula, a glicose passa por uma série de reações químicas, resultando na forma final do piruvato, uma molécula diferente à base de carbono necessária para iniciar a segunda etapa da respiração celular.
Para cada molécula de glicose, a célula produz duas moléculas de piruvato. Durante esse processo, a célula produz quatro moléculas de ATP. No entanto, são necessários dois para iniciar as reações, de modo que o ganho líquido de ATP é de apenas duas moléculas. A célula também produz duas coenzimas dinucleotídicas de flavina adenina, que transportam elétrons colhidos da glicose para a mitocôndria para a terceira etapa da respiração celular.
Etapa 2: Ciclo do ácido cítrico
As reações químicas no ciclo do ácido cítrico ocorrem nas mitocôndrias , a força motriz da célula. Antes do início do ciclo do ácido cítrico, o piruvato é convertido em acetil co-A, liberando dióxido de carbono como subproduto. Como temos duas moléculas de piruvato, também há duas moléculas de dióxido de carbono liberadas. O ciclo do ácido cítrico usa o acetil co-A em cada uma das etapas, convertendo-o em diferentes formas.
Em última análise, o acetil co-A é regenerado, portanto, a parte do ciclo do ciclo do ácido cítrico. Um ciclo produz uma molécula de difosfato de guanosina (GTP), que é eventualmente convertida em ATP, assim como o resultado real, três moléculas NADH e uma molécula de dinucleotídeo flavina adenina (FADH 2 ), que também carrega elétrons. A célula também libera mais duas moléculas de dióxido de carbono. Lembra daquelas duas moléculas de piruvato que fizemos da única molécula de glicose? Bem, para cada molécula de glicose, o ciclo do ácido cítrico passa por duas rotações. O lucro líquido é de quatro moléculas de dióxido de carbono, duas de GTP, duas de FADH 2 e seis de NADH.
Etapa 3: Fosforilação Oxidativa
A última etapa da respiração celular é onde obtemos a energia real. A fosforilação oxidativa usa oxigênio para extrair elétrons dos portadores de elétrons NADH e FADH 2 para formar ATP. Este processo ocorre na membrana interna da mitocôndria. Uma vez que as moléculas NADH e FADH 2 chegam ao local, elas passam seus elétrons para a cadeia de transferência de elétrons , ou uma série de proteínas. Os elétrons fluem pela cadeia até chegarem ao fim, o aceptor final de elétrons. Os elétrons e dois átomos de hidrogênio também podem acabar como água, outro produto da respiração celular, cortesia da molécula de oxigênio.
À medida que os elétrons fluem pela cadeia, as proteínas usam a energia armazenada dentro deles para bombear íons de hidrogênio para o espaço entre as membranas interna e externa, denominado espaço entre as membranas. Os íons de hidrogênio se acumulam, como a água atrás de uma represa. Quando a água pode fluir por uma barragem de forma controlada, ela gera energia. A célula se comporta de maneira semelhante. Uma proteína chamada ATP sintase permite que os íons de hidrogênio entrem e converte a energia do gradiente em ATP. A fosforilação oxidativa forma 32 a 34 moléculas de ATP.
Totais da molécula
Vejamos os totais moleculares de cada uma das etapas.
- Glicólise: duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH
- Ciclo do ácido cítrico: quatro dióxido de carbono, dois GTP, dois FADH 2 e seis moléculas de NADH
- Fosforilação oxidativa: 32 a 34 moléculas de ATP
Ao todo, a respiração celular produz seis moléculas de dióxido de carbono, ou produtos residuais, e 36 a 38 moléculas de ATP. Nada mal para uma molécula de glicose! As outras moléculas, como NADH e FADH 2, são recicladas após liberar seus elétrons para serem usados novamente em outra rodada de respiração celular.
Resumo da lição
Vamos revisar. A respiração celular é o processo de três etapas pelo qual as células produzem ATP usando glicose e oxigênio. A glicólise produz duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH e piruvato, que é usado no ciclo do ácido cítrico. O ciclo do ácido cítrico produz dois GTP, dois FADH, quatro dióxido de carbono e seis moléculas de NADH. Durante a fosforilação oxidativa , os portadores de elétrons perdem seus elétrons na cadeia de transporte de elétrons para coletar a energia dos elétrons e produzir de 32 a 34 moléculas de ATP. No total, a respiração celular resulta em 36 a 38 ATP e seis moléculas de dióxido de carbono.