O conjunto de reacções que ocorrem no interior das células de qualquer ser vivo constitui o metabolismo celular.

- Anabolismo - conjunto de reacções químicas onde há síntese de moléculas complexas a partir de moléculas mais simples, com consumo de energia, ou seja, as moléculas simples são transformadas em moléculas complexas com consumo de energia. São reacções endoenergéticas pois as moléculas sintetizadas são mais energéticas do que as que lhe deram origem.

- Catabolismo - conjunto de reacções químicas onde há degradação de moléculas complexas m moléculas sucessivamente mais simples, com libertação de energia. Por estes processos a energia acumulada em moléculas orgânicas, como por exemplo a glicose, é utilizada na síntese de moléculas de ATP. São reacções exoenergéticas porque os produtos são mais pobres em energia do que os reagentes.

As principais vias catabólicas que permitem transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP são a fermentação e a respiração aeróbia.

A respiração aeróbia, ao contrário da fermentação, permite a degradação total da molécula de glicose com maior rendimento energético.

Nos organismos eucariontes, parte deste processo ocorre dentro das mitocôndrias que são constituídos por duas membranas, uma externa e outra interna. A membrana interna forma uma série de pregas, as cristas mitocondriais. A parte central é ocupada por um material indiferenciado, a matriz.

Primeiro acontece a glicólise, etapa comum à fermentação, no hialoplasma.

As moléculas de ácido pirúvico que entram na mitocôndria ao nível da matriz são oxidadas (perdem e-) e descarboxilizadas (libertam CO2).

Durante o ciclo de Krebs ocorrem descarboxilações e oxidações de diversos compostos. Os hidrogénios removidos vão reduzir moléculas transportadoras de hidrogénios, como por exemplo o NAD+, constituindo-se moléculas com um elevado nível energético, como o NADH.

Efectua-se ainda a síntese de 2moléculas de ATP por cada molécula de glicose degradada. Pode então afirmar-se que, após as reacções que ocorrem na matriz das mitocôndrias e por cada molécula de glicose, o rendimento energético, em termos de moléculas de ATP, é de 4 ATP: duas como resultado da glicólise, no hialoplasma, e duas na matriz mitocondrial.

Uma molécula de glicose permite a realização de dois ciclos de Krebs, uma vez que a sua degradação origina duas moléculas de ácido pirúvico.

A última etapa é a cadeia transportadora de electrões ou cadeia respiratória que ocorre nas cristas mitocondriais, onde se encontram transportadores proteicos com diferentes graus de afinidade para os electrões. As moléculas de NADH e de FADH2, anteriormente formadas, transferem os electrões que transportam para as proteínas da cadeia transportadora de electrões. Ao longo da cadeia respiratória ocorre libertação gradual de energia, à medida que os electrões passam de um transportador para outro. Esta energia libertada vai ser utilizada na síntese de moléculas de ATP, a partir de ADP+Pi, dissipando-se alguma sobre a forma de calor. Cada molécula de NADH permite a síntese de três moléculas de ATP, enquanto que a molécula de FADH2 apenas permite a síntese de duas moléculas de ATP. No final da cadeia transportadora, os electrões são transferidos para um aceitador final – o oxigénio, que capta dois protões H+, formando-se uma molécula de água.


A respiração aeróbia é o processo de produção de ATP mais utilizado pelos organismos pluricelulares, processo este que implica trocas gasosas com o meio externo.
A fotossíntese, respiração e transpiração são processos que implicam trocas de dióxido de carbono, oxigénio e vapor de água, indispensáveis à vida das plantas.

Nas plantas são os estomas que facilitam e regulam as trocas gasosas com o meio externo. Estes são constituídos por duas células-guarda que delimitam uma abertura, o ostíolo, através do qual ocorrem as trocas gasosas. Essas células, ricas em cloroplastos, possuem as paredes celulares que limitam a abertura, mais espessas que as paredes opostas. Este facto permite-lhes variar a abertura do ostíolo em função do seu grau de turgescência. Quando estas células perdem água, ficam plasmolisadas, a pressão de turgescência diminui sobre as paredes que limitam o ostíolo e o estoma fecha. Quando as células estão túrgidas, os estomas abrem.

As variações de turgescência das células-guarda dependem do movimento, por transporte activo, de iões para o seu interior, em especial os iões K+. O aumento de concentração desses iões no interior das células provoca a entrada de água por osmose com consequente aumento de turgescência e abertura do estoma. A saída dos iões K+ por difusão provoca a saída de água para as células vizinhas, diminuindo o volume celular (célula plasmolisada), o que provoca o fecho dos estomas.

Este mecanismo de abertura e fecho dos estomas é influenciado pela luz, temperatura, vento e o conteúdo de água no solo.
Nos animais, os gases respiratórios entram e saem do organismo através das superfícies respiratórias. As trocas dos gases respiratórios realizam-se por difusão (movimento de substâncias entre dois meios a favor de um gradiente de concentração), quer ao nível das superfícies respiratórias quer ao nível dos tecidos.

Nas superfícies respiratórias os gases difundem-se das zonas de maior pressão para as de menor pressão.
Nos animais, as trocas gasosas podem estabelecer-se directamente entre o meio externo e as células, sem intervenção de um fluido de transporte, por difusão directa. Quando as trocas gasosas entre o meio externo e as células se fazem com intervenção de um fluido circulante e em sentido contrário, considera-se a existência de difusão indirecta. Esta forma de difusão desenvolveu-se à medida que o volume dos animais foi aumentando, tornando-se a área superficial demasiado exígua para permitir o intercâmbio com todas as células do organismo. Chama-se hematose às trocas gasosas que ocorrem ao nível das superfícies respiratórias.

Apesar da grande diversidade das superfícies respiratórias, é possível encontrar em todas elas um conjunto de características que aumentam a eficácia das trocas gasosas que lá ocorrem:

- São superfícies húmidas, o que permite a dissolução, necessária à difusão dos gases;
- São superfícies finas, constituídas apenas por uma camada de células epiteliais;
- São superfícies vascularizadas, no caso da difusão indirecta;
- Possuem uma grande superfície em contacto com o meio externo.

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