Respiração Celular e Fermentação

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Respiração celular

Processo catabólico aeróbio no qual moléculas orgânicas são oxidadas para produzir energia na forma de ATP, liberando CO2 e água.

Fermentação

Processo anaeróbio de degradação parcial da glicose no citoplasma, regenerando NAD+ sem o uso de oxigênio ou cadeia respiratória.

Glicólise

Primeira etapa da degradação da glicose, que ocorre no citosol sem oxigênio, gerando 2 piruvatos, 2 NADH e saldo líquido de 2 ATP.

ATP (Trifosfato de adenosina)

Molécula armazenadora de energia química nas células, formada por adenosina e três grupos fosfato de alta energia.

ADP (Difosfato de adenosina)

Forma desfosforilada do ATP resultante da liberação de energia, que pode ser refosforilada durante o metabolismo energético.

NAD+ e NADH

Coenzima carreadora de elétrons e prótons; NAD+ reduz-se a NADH na oxidação de nutrientes e doa elétrons na cadeia respiratória.

FAD e FADH2

Coenzima aceptora de elétrons no ciclo de Krebs; reduz-se a FADH2 e transfere elétrons diretamente para o complexo II mitocondrial.

Piruvato (Ácido pirúvico)

Composto de três carbonos gerado no final da glicólise; serve como substrato para fermentação ou oxidação mitocondrial.

Oxidação do piruvato

Etapa de transição na matriz mitocondrial que converte piruvato em acetil-CoA, liberando CO2 e produzindo NADH.

Acetil-CoA

Molécula intermediária formada pela união de um grupo acetil com a coenzima A, que entra no ciclo de Krebs ao reagir com oxaloacetato.

Ciclo de Krebs (Ciclo do ácido cítrico)

Série cíclica de reações na matriz mitocondrial que oxida acetil-CoA, gerando CO2, NADH, FADH2 e ATP ou GTP.

Citrato

Molécula de seis carbonos formada no início do ciclo de Krebs pela condensação de oxaloacetato com acetil-CoA.

Oxaloacetato

Composto de quatro carbonos que aceita o grupo acetil no ciclo de Krebs e é regenerado ao final de cada volta do ciclo.

Cadeia transportadora de elétrons

Conjunto de complexos proteicos na crista mitocondrial que transfere elétrons de NADH e FADH2, bombeando prótons H+.

Fosforilação oxidativa

Produção de ATP acoplada ao transporte de elétrons ao longo da cadeia respiratória por meio do gradiente quimiosmótico.

Fosforilação ao nível do substrato

Síntese direta de ATP pela transferência de um grupo fosfato de uma molécula intermediária rica em energia para o ADP.

ATP sintase

Complexo enzimático que utiliza o fluxo de prótons do espaço intermembranar para a matriz mitocondrial para sintetizar ATP.

Quimiosmose

Movimento de íons de hidrogênio (H+) a favor de seu gradiente eletroquímico através da ATP sintase gerando ATP.

Gradiente de prótons (H+)

Diferença de concentração e carga elétrica de H+ entre o espaço intermembranar e a matriz, gerada pela cadeia respiratória.

Aceptor final de elétrons (Respiração aeróbia)

O gás oxigênio (O2), que recebe elétrons e íons de hidrogênio ao final da cadeia respiratória para formar água (H2O).

Complexo I (NADH desidrogenase)

Primeiro complexo da cadeia respiratória; recebe elétrons do NADH, transfere-os à ubiquinona e bombeia prótons H+.

Complexo II (Succinato desidrogenase)

Complexo enzimático ligado ao ciclo de Krebs que transfere elétrons do FADH2 para a ubiquinona sem bombear prótons.

Ubiquinona (Coenzima Q)

Carreador lipídico móvel que transfere elétrons dos complexos I e II para o complexo III na membrana interna mitocondrial.

Complexo III (Citocromo bc1)

Complexo respiratório que recebe elétrons da ubiquinona e os transfere para o citocromo c, bombeando prótons H+.

Citocromo c

Pequena proteína periférica solúvel que transporta elétrons do complexo III para o complexo IV na crista mitocondrial.

Complexo IV (Citocromo c oxidase)

Complexo final da cadeia respiratória que transfere elétrons ao oxigênio molecular, formando água e bombeando prótons.

Cristas mitocondriais

Dobras da membrana mitocondrial interna onde estão ancorados os complexos da cadeia respiratória e a ATP sintase.

Matriz mitocondrial

Espaço interno da mitocôndria onde ocorrem a oxidação do piruvato, o ciclo de Krebs e a betaoxidação de ácidos graxos.

Espaço intermembranar mitocondrial

Região entre as membranas interna e externa da mitocôndria onde prótons H+ são acumulados durante o transporte de elétrons.

Citosol

Fração fluida do citoplasma celular onde ocorrem a glicólise e todas as vias de fermentação biológica.

Fermentação láctica

Via que converte piruvato em lactato por ação da lactato desidrogenase, regenerando NAD+ sem liberar gás carbônico.

Lactato

Produto final da fermentação láctica formado no músculo esquelético sob hipóxia e por bactérias ácido-lácticas.

Fermentação alcoólica

Via realizada por leveduras que converte piruvato em etanol e CO2, oxidando NADH em NAD+ para manter a glicólise.

Etanol

Álcool de dois carbonos gerado na fermentação alcoólica após a descarboxilação e redução do piruvato.

Acetaldeído

Intermediário da fermentação alcoólica formado pela descarboxilação do piruvato antes de sua redução a etanol.

Fermentação acética

Processo aeróbio executado por bactérias que oxidam etanol em ácido acético na produção de vinagre.

Glicose-6-fosfato

Primeiro metabólito fosforilado da glicólise formado pelo gasto de um ATP, impedindo a saída da glicose da célula.

Frutose-1,6-bisfosfato

Composto formado na etapa de investimento da glicólise pela ação da enzima fosfofrutoquinase-1 consumindo ATP.

Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)

Principal enzima reguladora da glicólise, inibida alostericamente por altos níveis de ATP e ativada por ADP e AMP.

Hexoquinase

Enzima que catalisa a primeira fosforilação da glicose em glicose-6-fosfato na glicólise com gasto de ATP.

Gliceraldeído-3-fosfato (G3P)

Triose intermediária da glicólise que sofre oxidação e fosforilação para iniciar a fase de compensação energética.

Fosfoenolpiruvato (PEP)

Intermediário de alta energia na etapa final da glicólise que transfere seu fosfato ao ADP para formar piruvato e ATP.

Piruvato quinase

Enzima reguladora final da glicólise que transfere o fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP, gerando ATP e piruvato.

Piruvato desidrogenase

Complexo enzimático mitocondrial que realiza a descarboxilação oxidativa do piruvato em acetil-CoA e NADH.

Rendimento energético da glicólise

Produção líquida de 2 ATP e 2 NADH por molécula de glicose totalmente degradada a piruvato.

Rendimento energético da fermentação

Saldo líquido de apenas 2 ATP por glicose, restrito aos ATPs gerados na glicólise prévia.

Rendimento da respiração celular completa

Estimado teoricamente entre 30 e 32 ATPs gerados por molécula de glicose completamente oxidada a CO2 e H2O.

Ciclo de Cori

Via metabólica de cooperação na qual o lactato muscular vai ao fígado para ser reconvertido em glicose via gliconeogênese.

Desacoplador mitocondrial (Ex: Termogenina/UCP-1)

Proteína de membrana que dissipa o gradiente de H+ gerando calor em vez de ATP no tecido adiposo marrom.

Cianeto e Monóxido de Carbono (Inibidores)

Toxinas que bloqueiam o complexo IV da cadeia respiratória, interrompendo o fluxo de elétrons e a síntese de ATP.

Oligomicina

Antibiótico inibidor que bloqueia a porção condutora de prótons da ATP sintase, paralisando a fosforilação oxidativa.

Betaoxidação de ácidos graxos

Via mitocondrial que fragmenta cadeias de ácidos graxos em unidades de acetil-CoA, alimentando o ciclo de Krebs.

Respiração anaeróbia

Respiração celular que possui cadeia transportadora, mas usa aceptores finais inorgânicos diferentes do oxigênio, como nitrato ou sulfato.

Efeito Pasteur

Inibição da velocidade da fermentação glicolítica quando células facultativas são expostas a condições aeróbias.