Os organismos vivos formam uma cadeia de energia na qual as plantas produzem alimentos que os animais e outros organismos usam para obter energia. O principal processo de produção de alimentos é fotossíntese nas plantas e o principal método de conversão dos alimentos em energia é a respiração celular.
TL; DR (muito longo; Não li)
A molécula de transferência de energia usada pelas células é ATP. O processo de respiração celular converte a molécula ADP em ATP, onde a energia é armazenada. Isso ocorre por meio do processo de três estágios da glicólise, o ciclo do ácido cítrico e a cadeia de transporte de elétrons. A respiração celular se divide e oxida a glicose para formar moléculas de ATP.
Durante a fotossíntese, as plantas capturam a energia da luz e a usam para impulsionar as reações químicas nas células vegetais. A energia da luz permite que as plantas combinem o carbono do dióxido de carbono do ar com o hidrogênio e o oxigênio da água para formar glicose.
Dentro respiração celular, organismos como os animais comem alimentos que contêm glicose e decompõem a glicose em energia, dióxido de carbono e água. O dióxido de carbono e a água são expelidos do organismo e a energia é armazenada em uma molécula chamada
trifosfato de adenosina ou ATP. A molécula de transferência de energia usada pelas células é o ATP, que fornece a energia para todas as outras atividades celulares e do organismo.Os tipos de células que usam glicose para energia
Os organismos vivos são unicelulares procariontes ou eucariotos, que pode ser unicelular ou multicelular. A principal diferença entre os dois é que os procariontes têm uma estrutura celular simples, sem núcleo ou organelas celulares. Eucariotos sempre têm um núcleo e processos celulares mais complicados.
Os organismos unicelulares de ambos os tipos podem usar vários métodos para produzir energia e muitos também usam a respiração celular. Plantas e animais avançados são todos eucariotos e usam a respiração celular quase que exclusivamente. As plantas usam a fotossíntese para capturar energia do sol, mas armazenam a maior parte dessa energia na forma de glicose.
Tanto as plantas quanto os animais usam a glicose produzida na fotossíntese como um fonte de energia.
A respiração celular permite que os organismos capturem a energia da glicose
A fotossíntese produz glicose, mas a glicose é apenas uma forma de armazenar energia química e não pode ser usada diretamente pelas células. O processo geral de fotossíntese pode ser resumido na seguinte fórmula:
6CO2 + 12H2O + energia da luz → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
As plantas usam fotossíntese para converter Energia luminosa em energia química e eles armazenam a energia química na glicose. Um segundo processo é necessário para fazer uso da energia armazenada.
A respiração celular converte a energia química armazenada na glicose em energia química armazenada na molécula de ATP. O ATP é usado por todas as células para alimentar seu metabolismo e suas atividades. As células musculares estão entre os tipos de células que usam glicose como energia, mas primeiro a convertem em ATP.
A reação química geral para a respiração celular é a seguinte:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2Moléculas de O + ATP
As células quebram a glicose em dióxido de carbono e água, enquanto produzem energia que armazenam nas moléculas de ATP. Eles então usam a energia ATP para atividades como a contração muscular. O processo completo de respiração celular tem três etapas.
A respiração celular começa dividindo a glicose em duas partes
A glicose é um carboidrato com seis átomos de carbono. Durante a primeira fase do processo de respiração celular, denominado glicolise, a célula quebra as moléculas de glicose em duas moléculas de piruvato, ou moléculas de três carbonos. Para iniciar o processo, é necessária energia, então duas moléculas de ATP das reservas da célula são usadas.
No final do processo, quando as duas moléculas de piruvato são criadas, a energia é liberada e armazenada em quatro moléculas de ATP. A glicólise usa duas moléculas de ATP e produz quatro para cada molécula de glicose processada. O ganho líquido é de duas moléculas de ATP.
Qual das organelas de uma célula libera energia armazenada nos alimentos?
A glicólise começa no citoplasma celular, mas o processo de respiração celular ocorre principalmente no mitocôndria. Os tipos de células que usam glicose como energia incluem quase todas as células do corpo humano, com exceção das células altamente especializadas, como as células do sangue.
As mitocôndrias são pequenas organelas ligadas à membrana e são as fábricas de células que produzem ATP. Eles têm uma membrana externa lisa e um tecido altamente dobrado membrana interna onde ocorrem as reações de respiração celular.
As reações ocorrem primeiro dentro da mitocôndria para produzir um gradiente de energia através da membrana interna. As reações subsequentes envolvendo a membrana produzem a energia usada para criar moléculas de ATP.
O ciclo do ácido cítrico produz enzimas para a respiração celular
O piruvato produzido pela glicólise não é o produto final da respiração celular. Um segundo estágio processa as duas moléculas de piruvato em outra substância intermediária chamada acetil CoA. O acetil CoA entra no ciclo do ácido cítrico e os átomos de carbono da molécula de glicose original são completamente convertidos em CO2. O Ácido Cítrico a raiz é reciclada e se conecta a uma nova molécula de acetil CoA para repetir o processo.
A oxidação dos átomos de carbono produz mais duas moléculas de ATP e converte as enzimas NAD+ e FAD para NADH e FADH2. As enzimas convertidas são usadas no terceiro e último estágio da respiração celular, onde atuam como doadores de elétrons para a cadeia de transporte de elétrons.
As moléculas de ATP capturam parte da energia produzida, mas a maior parte da energia química permanece nas moléculas de NADH. As reações do ciclo do ácido cítrico ocorrem dentro da mitocôndria.
A cadeia de transporte de elétrons captura a maior parte da energia da respiração celular
O cadeia de transporte de elétrons (ETC) é formada por uma série de compostos localizados na membrana interna da mitocôndria. Ele usa elétrons do NADH e FADH2 enzimas produzidas pelo ciclo do ácido cítrico para bombear prótons através da membrana.
Em uma cadeia de reações, os elétrons de alta energia de NADH e FADH2 são passados para a série de compostos ETC com cada etapa levando a um estado de menor energia do elétron e prótons sendo bombeados através da membrana.
No final das reações ETC, as moléculas de oxigênio aceitam os elétrons e formam as moléculas de água. A energia do elétron originalmente proveniente da divisão e oxidação da molécula de glicose foi convertida em um gradiente de energia de prótons através da membrana interna da mitocôndria.
Como há um desequilíbrio de prótons na membrana interna, os prótons sofrem uma força para se difundir de volta para o interior da mitocôndria. Uma enzima chamada ATP sintase está embutido na membrana e cria uma abertura, permitindo que os prótons se movam de volta através da membrana.
Quando os prótons passam pela abertura da ATP sintase, a enzima usa a energia dos prótons para criar moléculas de ATP. A maior parte da energia da respiração celular é capturada neste estágio e armazenada em 32 moléculas de ATP.
A molécula de ATP armazena energia de respiração celular em suas ligações de fosfato
O ATP é um químico orgânico complexo com uma base de adenina e três grupos fosfato. A energia é armazenada nas ligações que prendem os grupos fosfato. Quando uma célula precisa de energia, ela quebra uma das ligações dos grupos fosfato e usa a energia química para criar novas ligações em outras substâncias celulares. A molécula de ATP torna-se difosfato de adenosina ou ADP.
Na respiração celular, a energia liberada é usada para adicionar um grupo fosfato ao ADP. A adição do grupo fosfato captura a energia da glicólise, do ciclo do ácido cítrico e da grande quantidade de energia da ETC. As moléculas de ATP resultantes podem ser usadas pelo organismo para atividades como movimento, busca de alimento e reprodução.