As células são recipientes microscópicos e multifuncionais que representam as menores unidades indivisíveis de vida no sentido de que manifestam reprodução, metabolismo e outras qualidades "semelhantes à vida". Na verdade, como os organismos procarióticos (membros dos domínios de classificação Bacteria e Archaea) quase sempre consistem em uma única célula, muitas células autônomas estão literalmente vivas.
As células usam uma molécula chamada trifosfato de adenosina, ou ATP, como fonte de combustível. Procariontes confie unicamente em glicolise - a quebra da glicose em piruvato - como uma via para a síntese de ATP; este processo produz um total de 2 ATP por molécula de glicose.
Em contraste, eucariotos - animais, plantas e fungos - são muito maiores e possuem células individuais muito mais complexas do que os procariontes, tornando a glicólise inadequada por si só para suas necessidades de energia. Isso e onde respiração celular, a quebra completa da glicose na presença de oxigênio molecular (O2) em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) para formar ATP, entra.
Leia mais sobre o que é respiração celular.
Terminologia de metabolismo celular
O processo de respiração celular ocorre em eucariotos e tecnicamente abrange a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons (ETC). Isto é porque tudo as células tratam inicialmente a glicose da mesma maneira - passando-a pela glicólise. Então, em procariotos, o piruvato só pode entrar na fermentação, o que permite que a glicólise continue "a montante" por meio da regeneração de um intermediário chamado NAD+.
Como os eucariotos podem usar oxigênio, no entanto, as moléculas de carbono do piruvato entram no ciclo de Krebs como acetil CoA e, finalmente, deixam o ETC como dióxido de carbono (CO2). Os produtos da respiração celular de interesse são os 34 a 36 ATP que são gerados no ciclo de Krebs e o ETC juntos - as duas porções da respiração celular que contam como aeróbico ("com oxigênio") respiração.
As reações da respiração celular
A reação completa e equilibrada de todo o processo de respiração celular pode ser representada por:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
A glicólise sozinha, uma forma de respiração anaeróbica que ocorre no citoplasma, consiste na reação:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Peu → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
Em eucariotos, um reação de transição na mitocôndria gera acetil coenzima A (acetil CoA) para o ciclo de Krebs:
2 CH3(C = O) COOH + 2 NAD+ + 2 coenzima A → 2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
O CO2 em seguida, entra no ciclo de Krebs unindo-se ao oxaloacetato.
Estágios da Respiração Celular
A respiração celular começa com a glicólise, uma série de 10 reações em que uma molécula de glicose é fosforilado duas vezes (ou seja, tem dois grupos fosfato ligados em carbonos diferentes) usando 2 ATP e, em seguida, dividido em dois compostos de três carbonos que cada rendimento 2 ATP a caminho da formação de piruvato. Assim, a glicólise fornece 2 ATP diretamente por molécula de glicose, bem como duas moléculas do transportador de elétrons NADH, que tem um papel importante a jusante na ETC.
No ciclo de Krebs, CO2 e o composto de quatro carbonos oxaloacetato junte-se para formar a molécula de seis carbonos citrato. Citrato é gradualmente reduzido novamente a oxaloacetato, gerando um par de CO2 moléculas e também gerando 2 ATP por CO2 molécula entrando no ciclo, ou 4 ATP por glicose molécula muito rio acima. Mais importante ainda, um total de 6 NADH e 2 FADH2 (outro portador de elétrons) são sintetizados.
Finalmente, os elétrons de NADH e FADH2 (isto é, seus átomos de hidrogênio) são arrancados por enzimas da cadeia de transporte de elétrons e usados para alimentar a ligação de fosfatos ao ADP, produzindo muito ATP - cerca de 32 ao todo. A água também é liberada nesta etapa. Assim, o rendimento máximo de ATP da respiração celular da glicólise, do ciclo de Krebs e da ETC é 2 + 4 + 32 = 38 ATP por molécula de glicose.
Leia mais sobre os quatro estágios da respiração celular.
