Respiração celular

Tudo o que está vivo requer uma fonte de energia para alimentar suas atividades. Em última análise, essa fonte de energia é o sol. Como então os organismos na Terra aproveitaram essa energia? Tudo começa com os fotossintetizadores. Esses organismos são capazes de pegar dióxido de carbono e água e, em seguida, usar a energia capturada do sol como fótons para forçar essas moléculas a se unirem, produzindo glicose e oxigênio. A glicose é a chave para o próximo passo crítico, que quase todos os organismos usam de uma forma ou de outra - a respiração celular. A respiração celular é realizada por enzimas, seja na membrana celular dos procariontes ou nas mitocôndrias dos eucariotos.

A reação química começa quebrando a glicose usando oxigênio para criar dióxido de carbono e água novamente, mas no processo, a energia que originalmente foi usada para fazer a molécula de glicose vai para dois novos lugares. Uma delas é sintetizar ATP, ou moléculas de trifosfato de adenosina, uma fonte de energia que as células podem usar prontamente. O resto é perdido como calor. Até agora, falamos sobre um tipo de respiração celular que usa oxigênio, e isso é chamado de respiração aeróbica, mas alguns organismos e células são capazes de respirar na ausência de oxigênio. Isso é chamado de respiração anaeróbica. E em vez de produzir CO2 e água, esse processo faz o etanol como subproduto. A fermentação é um exemplo desse tipo de respiração. É assim que as leveduras são capazes de produzir álcool em recipientes lacrados. Podemos usar uma ferramenta chamada respirômetro para medir a respiração aeróbica. Muito simplesmente, este dispositivo mede a quantidade de oxigênio usada por um organismo, germinando sementes de plantas neste caso. As sementes em germinação estão respirando, o que significa que podemos esperar que elas usem oxigênio e liberem dióxido de carbono. Eles ainda não têm suas partes verdes, então não estão fotossintetizando.

Medir a respiração em um respirômetro usa um método inteligente baseado na lei dos gases ideais, P vezes V é igual a n vezes R vezes T. P é a pressão do sistema. V é o volume do gás. n é o número de moles de gás presentes. R é a constante ideal do gás... e T é a temperatura absoluta. Resumindo, isso significa que você pode descobrir quantas moléculas de gás estão presentes em uma amostra medindo seu volume, supondo que você conheça a pressão e a temperatura, porque R é uma constante.

Os respirômetros contêm hidróxido de potássio, que retém o dióxido de carbono na forma sólida como carbonato de potássio. Assim, devido à respiração celular, o oxigênio no tubo selado é usado pelas sementes e elas liberam dióxido de carbono, que por sua vez fica preso como carbonato de potássio. Assim, à medida que a respiração celular progride, o volume total de gás dentro do sistema diminui. Podemos quantificar isso conectando o respirômetro a um dispositivo chamado manômetro. Aqui, à medida que as moléculas de oxigênio são consumidas, a pressão cai dentro da câmara do respirômetro e um líquido colorido dentro de um minúsculo tubo capilar é puxado na direção da diminuição da pressão. Podemos então estimar a quantidade de gás restante no tubo do respirômetro lendo o valor no nível do manômetro. Este sistema versátil pode ser configurado com muitas variáveis diferentes, como diferentes temperaturas, por exemplo, e pode ser usado para testar a taxa de respiração em muitos tipos diferentes de organismos vivos.

Neste laboratório, você usará um respirômetro e um manômetro para medir a taxa de respiração das sementes em germinação.