Respiração Celular Flashcards
Definição desse processo metabólico
A respiração celular é um processo metabólico que ocorre nas células, no qual moléculas orgânicas são oxidadas para produzir adenosina trifosfato (ATP). O ATP é a moeda energética da célula, utilizada para suprir as necessidades energéticas dos seres vivos.
A respiração celular pode ocorrer de forma aeróbica, quando há oxigênio, ou anaeróbica, quando não há oxigênio.
Ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.
Glicólise
A glicólise é uma etapa anaeróbia da respiração celular que ocorre no citosol e envolve dez reações químicas diferentes que ocorrem em duas etapas. Essas reações são responsáveis pela quebra de uma molécula de glicose (C6H12O6) em duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3).
O processo de glicólise inicia-se com a adição de dois fosfatos, provenientes de duas moléculas de ATP, à molécula de glicose, promovendo a sua ativação. Essa molécula torna-se instável e quebra-se facilmente em ácido pirúvico. Com a quebra, ocorre a produção de quatro moléculas de ATP, entretanto, como duas foram utilizadas inicialmente para a ativação da glicose, o saldo positivo é de duas moléculas de ATP.
Durante a glicólise também são liberados quatro elétrons (e-) e quatro íons H+. Dois H+ e os quatro e- são capturados por duas moléculas de NAD+ (dinucleotídio nicotinamida-adenina), produzindo moléculas de NADH. O NADH são transportadores de elétrons, que armazenam energia para as próximas etapas.
Equação da glicólise
C6H12O6+ 2ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH + 2H+
Ciclo de krebs
O piruvato formado na glicólise entra na mitocôndria. Esse piruvato reage com a coenzima A (CoA), e é transformado em acetil-CoA, e já nessa transformação, uma molécula de gás carbônico (CO₂) é liberado.
Na matriz, o ácido pirúvico reage com a coenzima A (CoA) ali existente, produzindo uma molécula de acetilcoenzima A (acetil-CoA) e uma molécula de gás carbônico. Durante esse processo, uma molécula de NAD+ é transformada em uma de NADH em razão da captura de 2 e- e 1 dos 2 H+ que foram liberados na reação.
A molécula de acetil-CoA sofre com o processo de oxidação e dá origem a duas moléculas de gás carbônico e a uma molécula intacta de coenzima A.
Durante esse ciclo, mais NADH e FADH₂ (outro transportador de energia) são formados e uma pequena quantidade de energia é convertida diretamente em ATP – aproximadamente duas moléculas. Além disso, mais CO₂ é liberado, o que significa que parte do alimento que consumimos sai do nosso corpo na forma de gás carbônico, eliminado durante a respiração.
Fosforilação oxidativa
A etapa final, chamada de cadeia transportadora de elétrons, acontece na membrana interna da mitocôndria e é onde a maior quantidade de energia é gerada. Aqui, o NADH e o FADH₂, que armazenaram energia nas etapas anteriores, entregam seus elétrons para proteínas na membrana da mitocôndria. Esses elétrons passam por uma espécie de “corredor” de proteínas, gerando um gradiente de prótons (H⁺). É como acumular energia em uma barragem de água. Então, esses prótons passam por uma enzima chamada ATP sintase, que usa a energia desse fluxo para produzir ATP em grande quantidade. A energia armazenada nesses transportadores é, assim, convertida de forma muito eficiente em cerca de 32 a 34 moléculas de ATP. Um detalhe crucial é o papel do oxigênio: ele age como receptor final dos elétrons ao fim da cadeia, juntando-se a prótons para formar água (H₂O). Sem oxigênio, a cadeia transportadora não funciona, e a célula depende apenas da glicólise para produzir energia – o que é muito menos eficiente.
No fim de todo o processo, uma única molécula de glicose gera cerca de 36 a 38 moléculas de ATP: 2 da glicólise, 2 do Ciclo de Krebs, e o restante da cadeia transportadora. Essa energia é usada para manter todas as funções celulares, desde o transporte de substâncias até a divisão celular. Sem esse mecanismo, as células não conseguiriam sobreviver, nem realizar as atividades necessárias para o funcionamento do organismo.
Locais da célula que acontecem os processos da respiração celular
Glicólise-> no citoplasma
Ciclo de krebs-> na matriz
Cadeia respiratória-> nas cristas
Equação do ciclo de krebs
2 C3H4O3+ 8 NAD + 2 FADH2 —> 6 CO2+ 8 NADH+ 2FADH+ 2 ATP
O que acontece com as duas moléculas iniciais de ATP que são adicionadas à molécula de glicose? (Processo de glicólise)
Essas moléculas de ATP doam cada uma, um fosfato para a glicose. Causando uma instabilidade na molécula, que juntamente com o NADH e duas moléculas de fosfato inorgânico vão causar a desintegração dessa molécula de glicose, gerando duas moléculas de ácido purivico.
O que acontece no processo anterior ao ciclo de krebs?
O ácido pirúvico produzido no pocesso de glicólise vai adentrar a mitocôndria, esse ácido pirúvico entra em forma de acetilcoenzima A (acetil-CoA) e ao reagir com o NAD± que vai ajudar a quebrar essa cadeia e com o NADH que vai carregar os elétron provenientes dessa quebra, esse processo é facilitado graças a ação da Coenzima A (CoA).
O acetil entra na mitocôndria como Acetilcoenzima A, isso porque ele se anexa a coenzima A que atua como transportadora, posteriormente (a CoA) vai ser liberada, deixando apenas o composto de acetil. [Essa etapa irá acontecer no processo propriamente dito de Ciclo de Krebs.]
*figura do ciclo de krebs
Explique.
•O acetilcoenzima A que adentrou a mitocôndria, vai sofrer um processo de liberação da CoA, se transformando no composto acetil.
•Na mitocôndria, há o ácido oxalacético que contém quatro carbonos, esses (quatro) carbonos se juntam com os dois carbonos do acetil e forma um composto de seis carbonos, o ácido cítrico.
•Um desses carbonos será liberado na forma de CO². Os elétrons provenientes dessa liberação se fixarão ao NADH.
•Logo, agora há uma ligação com 5 carbonos, na qual um deles irá se romper causando instabilidade. O NAD rompe essa cadeia e captura os elétrons, e esse carbono rompido da ligação será liberado em forma de CO².
•Nessa etapa, um fosfato inorgânico irá se fixar à cadeia de 4 carbonos, gerando um composto de quatro carbonos mais um fosfato. Esse fosfato irá ser capturado pelo GDP (parecido com o ADP, porém com uma guanina no lugar de uma adenina). Esse GDP vira um GTP, que se transformará em um ATP.
Fermentação
Viabiliza a síntese de ATP sem a presença de O². Logo, é um processo que torna a glicólise viável.
Na ausência de oxigênio, a célula pega essa glicose e inicia um processo chamado glicólise, onde ela é quebrada em dois pedaços menores chamados piruvato. Durante essa quebra, uma pequena quantidade de energia é liberada, apenas o suficiente para produzir 2 moléculas de ATP. É como ganhar um dinheirinho bem modesto, mas suficiente para cobrir as necessidades básicas da célula em momentos de aperto.
Agora vem o truque interessante: na ausência de oxigênio, a célula precisa encontrar um jeito de lidar com o piruvato e o NADH (moléculas que “guardam” energia e elétrons). Dependendo do tipo de célula, há dois caminhos principais que ela pode escolher para fazer isso: fermentação láctica ou fermentação alcoólica.
No caso da fermentação láctica, imagine que a célula está em um treino pesado, como correr ou levantar pesos. Nessa situação, o corpo não consegue levar oxigênio suficiente para os músculos, e as células musculares recorrem a essa fermentação. Elas pegam o piruvato e o transformam em ácido lático. Esse ácido lático é como uma carta “desculpa, estou me virando sem oxigênio”. A energia é limitada, mas suficiente para continuar se exercitando por um tempinho. Porém, o ácido lático pode se acumular nos músculos, o que causa aquela sensação de queimação e cansaço que você sente depois de um exercício intenso. Depois que você descansa e seu corpo consegue mais oxigênio, o ácido lático é convertido de volta em algo útil ou eliminado.
Agora, na fermentação alcoólica, é como se as células fossem pequenas padarias que fazem pão ou cerveja. Esse processo acontece em microrganismos, como as leveduras (tipo um fungo). Aqui, o piruvato é transformado em álcool (etanol) e gás dióxido de carbono (CO₂). É o CO₂ que faz o pão crescer e as bolhas aparecerem no seu refrigerante ou cerveja. Esse tipo de fermentação não acontece nas células do corpo humano, mas é essencial para a produção de muitos alimentos e bebidas que adoramos. No entanto, as leveduras também estão “improvisando”: mesmo produzindo álcool, elas geram uma pequena quantidade de energia que garante sua sobrevivência.
