Metabolismo energético — respiração celular, fermentação e regulação
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Resumo
Essência. A célula obtém energia oxidando moléculas orgânicas (principalmente glicose) e armazenando-a em ATP.
Respiração aeróbica — C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energia:
- Glicólise (citosol, não usa O₂): glicose → 2 piruvatos; saldo 2 ATP e 2 NADH.
- Formação de acetil-CoA e ciclo de Krebs (matriz mitocondrial): libera CO₂, gera NADH, FADH₂ e 2 ATP (GTP).
- Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa (cristas mitocondriais): NADH e FADH₂ cedem elétrons; o O₂ é o aceptor final e forma água; a ATP sintase produz a maior parte do ATP.
- Rendimento total: cerca de 30 a 32 ATP por glicose (livros antigos: 36–38).
Fermentação (anaeróbia, citosol, só 2 ATP):
- Lática: piruvato → ácido lático (músculo em esforço intenso, lactobacilos → iogurte).
- Alcoólica: piruvato → etanol + CO₂ (leveduras → pão, cerveja).
Vias e regulação (2.2 a 2.4)
- Catabolismo (degrada, libera energia) × anabolismo (sintetiza, consome energia).
- Glicogênese (glicose → glicogênio), glicogenólise (glicogênio → glicose), gliconeogênese (glicose a partir de não carboidratos), lipólise e β-oxidação de ácidos graxos, ciclo da ureia (excreta nitrogênio, no fígado).
- Insulina (pâncreas, células β): reduz a glicemia, estimula captação de glicose e glicogênese. Glucagon (células α): eleva a glicemia por glicogenólise e gliconeogênese. Adrenalina e cortisol também elevam a glicemia.
- Regulação enzimática: retroinibição (o produto final inibe a primeira enzima da via), regulação alostérica, fosforilação.
Pegadinha Cebraspe. "A glicólise ocorre no interior da mitocôndria e depende de oxigênio" → errado: ocorre no citosol e é anaeróbia.
Visão geral
O ATP é a "moeda energética": libera energia ao perder fosfato (ATP → ADP + Pi). A fotossíntese (cloroplastos) é o processo inverso que capta energia luminosa nos vegetais.
Regra
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| Etapa | Local | Produtos principais |
|---|---|---|
| Glicólise | Citosol | 2 piruvato, 2 ATP, 2 NADH |
| Krebs | Matriz mitocondrial | CO₂, NADH, FADH₂, 2 ATP |
| Cadeia respiratória | Cristas mitocondriais | H₂O, maior parte do ATP |
| Fermentação | Citosol | Lactato ou etanol + CO₂; 2 ATP |
Pontos-chave
- NAD⁺ e FAD são coenzimas transportadoras de elétrons (derivadas de vitaminas do complexo B).
- Cianeto bloqueia a cadeia respiratória (citocromo-oxidase) → morte celular.
- Jejum: glicogenólise primeiro, depois gliconeogênese e uso de gorduras (corpos cetônicos).
- Diabetes tipo 1: falta de insulina; tipo 2: resistência à insulina.
Como a banca cobra
- "O oxigênio atua como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória" → certo.
- "Na fermentação alcoólica, produzem-se etanol e gás carbônico" → certo.
- "O glucagon reduz a glicemia ao estimular a captação de glicose pelas células" → errado (eleva a glicemia).
- "A fermentação rende mais ATP por glicose que a respiração aeróbica" → errado.
- "Na retroinibição, o produto final de uma via inibe uma enzima inicial dessa via" → certo.
Referência
Mapa mental
Respiração aeróbica
- Glicólise: citosol, 2 ATP
- Krebs: matriz, CO₂
- Cadeia respiratória: cristas, O₂ vira água
- Cerca de 30 a 32 ATP
Fermentação
- Citosol, sem O₂, 2 ATP
- Lática: músculo, iogurte
- Alcoólica: etanol e CO₂
Vias
- Catabolismo × anabolismo
- Glicogênese, glicogenólise, gliconeogênese
- Ciclo da ureia no fígado
Regulação
- Insulina reduz glicemia
- Glucagon eleva glicemia
- Retroinibição e alosteria
⚠️ Pegadinha
- Glicólise é citosólica e anaeróbia
Questão 1, Certo ou Errado
A glicólise ocorre no interior da mitocôndria e depende de oxigênio.
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Gabarito: Errado
Errado. A glicólise acontece no citosol, fora da mitocôndria, e não utiliza oxigênio; nela a glicose é convertida em dois piruvatos, com saldo de 2 ATP e 2 NADH.
Questão 2, Certo ou Errado
Na cadeia respiratória, o oxigênio atua como aceptor final de elétrons, formando água.
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Gabarito: Certo
Certo. NADH e FADH₂ cedem elétrons à cadeia das cristas mitocondriais, e o O₂, aceptor final, forma água, enquanto a ATP sintase produz a maior parte do ATP.
Questão 3, Certo ou Errado
A fermentação alcoólica produz etanol e gás carbônico.
Revelar gabarito
Gabarito: Certo
Certo. Na fermentação alcoólica, feita por leveduras no citosol, o piruvato origina etanol e CO₂, processo anaeróbio aproveitado na produção de pão e cerveja e que rende 2 ATP.
Questão 4, Certo ou Errado
O glucagon reduz a glicemia ao estimular a captação de glicose pelas células.
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Gabarito: Errado
Errado. Quem reduz a glicemia e estimula a captação de glicose é a insulina; o glucagon, das células α do pâncreas, eleva a glicemia por glicogenólise e gliconeogênese.
Questão 5, Certo ou Errado
A gliconeogênese é a síntese de glicose a partir de compostos que não são carboidratos.
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Gabarito: Certo
Certo. A gliconeogênese produz glicose a partir de fontes não glicídicas e, com a glicogenólise, sustenta a glicemia no jejum, sob estímulo do glucagon, conforme a regulação hormonal do metabolismo.
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Glicólise
No citosol, anaeróbia: glicose → 2 piruvatos; saldo 2 ATP e 2 NADH.
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Cadeia respiratória
Nas cristas mitocondriais; O₂ é o aceptor final de elétrons e forma água; produz a maior parte do ATP.
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Fermentação lática × alcoólica
Lática: piruvato → ácido lático (músculo, iogurte). Alcoólica: piruvato → etanol + CO₂ (leveduras). Ambas: 2 ATP.
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Insulina × glucagon
Insulina (células β) reduz a glicemia. Glucagon (células α) eleva a glicemia.
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Glicogênese × glicogenólise × gliconeogênese
Glicose → glicogênio; glicogênio → glicose; glicose a partir de não carboidratos.
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Rendimento energético
Respiração aeróbia: cerca de 30–38 ATP por glicose. Fermentação: 2 ATP.
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