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8.1: O que é Respiração Celular?
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What is Cellular Respiration?
 
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8.1: What is Cellular Respiration?

8.1: O que é Respiração Celular?

Organisms harvest energy from food, but this energy cannot be directly used by cells. Cells convert the energy stored in nutrients into a more usable form: adenosine triphosphate (ATP).

ATP stores energy in chemical bonds that can be quickly released when needed. Cells produce energy in the form of ATP through the process of cellular respiration. Although much of the energy from cellular respiration is released as heat, some of it is used to make ATP.

During cellular respiration, several oxidation-reduction (redox) reactions transfer electrons from organic molecules to other molecules. Here, oxidation refers to electron loss and reduction to electron gain. The electron carriers NAD+ and FAD—and their reduced forms, NADH and FADH2, respectively—are essential for several steps of cellular respiration.

Some prokaryotes use anaerobic respiration, which does not require oxygen. Most organisms use aerobic (oxygen-requiring) respiration, which produces much more ATP. Aerobic respiration generates ATP by breaking down glucose and oxygen into carbon dioxide and water.

Both aerobic and anaerobic respiration begin with glycolysis, which does not require oxygen. Glycolysis breaks down glucose into pyruvate, yielding ATP. In the absence of oxygen, pyruvate ferments, producing NAD+ for continued glycolysis. Importantly, several types of yeast use alcoholic fermentation. Human muscle cells can use lactic acid fermentation when oxygen is depleted. Anaerobic respiration ends with fermentation.

Aerobic respiration, however, continues with pyruvate oxidation. Pyruvate oxidation generates acetyl-CoA, which enters the citric acid cycle. The citric acid cycle consists of several redox reactions that release the bond energy of acetyl-CoA, producing ATP and the reduced electron carriers NADH and FADH2.

The final stage of cellular respiration, oxidative phosphorylation, generates most of the ATP. NADH and FADH2 pass their electrons through the electron transport chain. The electron transport chain releases energy that is used to expel protons, creating a proton gradient that enables ATP synthesis.

Organismos colhem energia dos alimentos, mas essa energia não pode ser usada diretamente pelas células. As células convertem a energia armazenada em nutrientes em uma forma mais utilizável: triphosfato de adenosina (ATP).

A ATP armazena energia em ligações químicas que podem ser liberadas rapidamente quando necessário. As células produzem energia na forma de ATP através do processo de respiração celular. Embora grande parte da energia da respiração celular seja liberada como calor, parte dela é usada para fazer ATP.

Durante a respiração celular, várias reações de redução de oxidação (redox) transferem elétrons de moléculas orgânicas para outras moléculas. Aqui, a oxidação refere-se à perda de elétrons e à redução para o ganho de elétrons. Os porta-elétrons NAD+ e FAD — e suas formas reduzidas, NADH e FADH 2 ,respectivamente— são essenciais para várias etapas da respiração celular.

Alguns procariotes usam respiração anaeróbica, que não requer oxigênio. A maioria dos organismos usa respiração aeróbica (que requer oxigênio), que produz muito mais ATP. A respiração aeróbica gera ATP dividindo glicose e oxigênio em dióxido de carbono e água.

A respiração aeróbica e anaeróbica começam com a glicólise, que não requer oxigênio. A glicolise divide a glicose em piruvato, produzindo ATP. Na ausência de oxigênio, fermentos piruvatos, produzindo NAD+ para glicolise contínua. É importante ressaltar que vários tipos de levedura utilizam fermentação alcoólica. Células musculares humanas podem usar fermentação de ácido láctico quando o oxigênio está esgotado. A respiração anaeróbica termina com fermentação.

A respiração aeróbica, no entanto, continua com oxidação de piruvato. A oxidação do piruvato gera acetil-CoA, que entra no ciclo do ácido cítrico. O ciclo do ácido cítrico consiste em várias reações redox que liberam a energia de ligação do acetil-CoA, produzindo ATP e os portadores de elétrons reduzidos NADH e FADH2.

O estágio final da respiração celular, fosforilação oxidativa, gera a maior parte do ATP. NADH e FADH2 passam seus elétrons através da cadeia de transporte de elétrons. A cadeia de transporte de elétrons libera energia que é usada para expelir prótons, criando um gradiente de prótons que permite a síntese de ATP.


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