Quatro estágios da respiração celular

Respiração celular é a soma dos vários meios bioquímicos que os organismos eucarióticos empregam para extrair energia da comida, especificamente glicose moléculas.

O processo de respiração celular inclui quatro etapas ou etapas básicas: Glicolise, que ocorre em todos os organismos, procarióticos e eucarióticos; a reação ponte, que prepara o palco para a respiração aeróbica; e a ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons, vias dependentes de oxigênio que ocorrem em sequência na mitocôndria.

As etapas da respiração celular não acontecem na mesma velocidade, e o mesmo conjunto de reações pode ocorrer em taxas diferentes no mesmo organismo em momentos diferentes. Por exemplo, seria de esperar que a taxa de glicólise nas células musculares aumentasse muito durante intensa anaeróbico exercício, que incorre em um "débito de oxigênio", mas as etapas da respiração aeróbica não se aceleram de forma apreciável, a menos que o exercício seja realizado em um nível de intensidade aeróbio "pré-pago".

O completo fórmula de respiração celular parece ligeiramente diferente de fonte para fonte, dependendo do que os autores escolhem incluir como reagentes e produtos significativos. Por exemplo, muitas fontes omitem os portadores de elétrons NAD⁺/ NADH e FAD²⁺/ FADH2 do balanço bioquímico.

No geral, a glicose da molécula de açúcar de seis carbonos é convertida em dióxido de carbono e água na presença de oxigênio para produzir 36 a 38 moléculas de ATP (trifosfato de adenosina, a "moeda de energia" das células em toda a natureza). Esta equação química é representada pela seguinte equação:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

O primeiro estágio da respiração celular é glicolise, que é um conjunto de dez reações que não requerem oxigênio e, portanto, ocorrem em todas as células vivas. Os procariotos (dos domínios Bactérias e Archaea, anteriormente chamados de "arqueobactérias") utilizam a glicólise quase exclusivamente, enquanto os eucariotos (animais, fungos, protistas e plantas) o usam principalmente como um arrumador de mesa para os mais lucrativos reações de respiração aeróbica.

A glicólise ocorre no citoplasma. Na "fase de investimento" do processo, dois ATPs são consumidos à medida que dois fosfatos são adicionados ao derivado de glicose antes de ser dividido em dois compostos de três carbonos. Estes são transformados em duas moléculas de piruvato, 2 NADH e quatro ATP para um ganho líquido de dois ATP.

O segundo estágio da respiração celular, o transição ou reação ponte, recebe menos atenção do que o resto da respiração celular. Como o nome indica, no entanto, não haveria maneira de ir da glicólise às reações aeróbicas sem ela.

Nessa reação, que ocorre na mitocôndria, as duas moléculas de piruvato da glicólise são convertidas em duas moléculas de acetil coenzima A (acetil CoA), com duas moléculas de CO₂ produzidos como resíduos metabólicos. Nenhum ATP é produzido.

O ciclo de Krebs não gera muita energia (dois ATP), mas combinando a molécula de dois carbonos acetil CoA com a molécula de quatro carbonos oxaloacetato e ciclando o produto resultante por meio de uma série de transições que transformam a molécula de volta em oxaloacetato, ele gera oito NADH e dois FADH₂, outro portador de elétrons (quatro NADH e um FADH₂ por molécula de glicose que entra na respiração celular na glicólise).

Essas moléculas são necessárias para o cadeia de transporte de elétrons, e no decorrer de sua síntese, mais quatro CO₂ as moléculas são eliminadas da célula como resíduos.

O quarto e último estágio da respiração celular é onde ocorre a maior "criação" de energia. Os elétrons transportados por NADH e FADH₂ são puxados dessas moléculas por enzimas no membrana mitocondrial e usado para conduzir um processo chamado fosforilação oxidativa, em que um gradiente eletroquímico conduzido por a liberação dos elétrons acima mencionados potencia a adição de moléculas de fosfato ao ADP para produzir ATP.

Oxigênio é necessário para esta etapa, pois é o aceptor de elétrons final na cadeia. Isso cria H₂O, então esta etapa é de onde vem a água na equação da respiração celular.

Ao todo, 32 a 34 moléculas de ATP são geradas nesta etapa, dependendo de como o rendimento de energia é somado. Desse modo a respiração celular produz um total de 36 a 38 ATP: 2 + 2 + (32 ou 34).