Biologia e Geologia – 10º Ano Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Biologia e Geologia – 10º Ano 2010/2011

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos CO2 + H2O Moléculas Orgânicas + O2 Trabalho mecânico Biossíntese Calor ATP Transporte Ativo Movimentos Celulares Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Metabolismo Celular Conjunto de reações químicas essenciais à vida realizadas pelas células de todos os seres vivos. Catabolismo Reações metabólicas em que os compostos orgânicos são degradados em moléculas mais simples, ocorrendo libertação de Energia. AB  A + B + Energia Anabolismo Reações metabólicas em que ocorre formação de moléculas mais complexas a partir de moléculas mais simples, ocorrendo consumo de Energia A + B + Energia  AB Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos ATP – Armazenamento de E A energia libertada pelas diversas reações catabólicas não pode ser utilizada diretamente pela célula. Essa energia é, portanto, acumulada em compostos intermédios – ATP. O ATP é considerado o transportador universal de E, a nível celular. ADP ATP P E P E Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Transferência de Energia Existem diversas vias catabólicas capazes de transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP. Nessas vias intervêm compostos que transportam protões e electrões, desde o substrato até um aceptor final. NAD+ + 2 e- + 2 H+ NADH + H+ Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Vias Catabólicas Respiração Aeróbia cujo aceptor final de e- Oxigénio Respiração Anaeróbia Outras moléculas inorgânicas (NO3-; SO42-; CO2) Fermentação Moléculas orgânicas (Ácido pirúvico) Na ausência de oxigénio, alguns seres podem usar a fermentação como via energética alternativa – Anaeróbios Facultativos Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Fermentação Realizada pelas leveduras, é um processo que está na base da produção e/ou transformação de produtos alimentares. É um processo simples e, em termos evolutivos, primitivo de obtenção de energia. Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Fermentação Glicólise Conjunto de reações que degradam a glicose até ácido pirúvico ou piruvato Redução do Piruvato Conjunto de reações que conduzem á formação de produtos da fermentação Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Fermentação Glicólise Fase de Rendimento Fase de Ativação ATP Glicose ADP Glicose-fosfato ATP ADP Frutose-difosfato Aldeído fosfoglicérico Aldeído fosfoglicérico NAD+ NAD+ NADH + H+ NADH + H+ 2 ADP 2 ADP 2ATP 2ATP Ácido pirúvico Ácido pirúvico Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Fermentação Redução do Piruvato Faz-se em condições de anaerobiose, pela acção do NADH, formado durante a glicólise. Os produtos finais da fermentação diferem em função das reacções que ocorrem a partir do ácido pirúvico. Tipo de Fermentação Redução do Piruvato Glicólise Glicose 2 Piruvato Álcool Etílico Fermentação alcoólica Ácido lático Fermentação lática Ácido Acético Fermentação acética Ácido Butírico Fermentação butírica Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Tipos de Fermentação 2 NAD+ 2 NAD+ Glicólise Glicose Piruvato Acetaldeído Álcool Etílico 2 NADH 2 NADH 2 CO2 2 ATP 2 NAD+ 2 NAD+ Glicólise Glicose Piruvato Ácido Láctico 2 ATP 2 NADH

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Nas células eucarióticas, as mitocôndrias realizam a oxidação completa do ácido pirúvico obtido na glicólise, originando compostos muito simples. Este processo só ocorre na presença de oxigénio. Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Glicólise Formação de Acetil-CoA Ciclo de Krebs Cadeia de e- Fosforilação Oxidativa Biologia e Geologia – 10º Ano

1 - Glicólise Glicose 2 Piruvato Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia 1 - Glicólise Glicose NAD+ 2NADH + H+ 4 ADP 2 Piruvato 4ATP Etapa comum à fermentação. Ocorre no hialoplasma e conduz à formação de 2 ATP, 2 NADH + H+ e 2 Ácidos pirúvicos. Biologia e Geologia – 10º Ano

2 – Formação de acetil-coenzima A Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia 2 – Formação de acetil-coenzima A CO2 Piruvato Formação de Acetil-CoA Acetil-CoA NADH Na presença de O2, o ácido pirúvico entra na mitocôndria, onde é descarboxilado e oxidado. Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia 3 – Ciclo de Krebs Biologia e Geologia – 10º Ano

É catalisado por um conjunto de enzimas: Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Ciclo de Krebs Conjunto de reações metabólicas que conduz à oxidação completa da glicose, ocorrendo na matriz da mitocôndria. É catalisado por um conjunto de enzimas: Descarboxilases – catalisadores das descarboxilações Desidrogenases – catalisadores das reações redox que conduzem à formação de NADH Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Ciclo de Krebs Biologia e Geologia – 10º Ano

4 – Cadeia Transportadora de e- e Fosforilação Oxidativa Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia 4 – Cadeia Transportadora de e- e Fosforilação Oxidativa As moléculas de NADH e FADH2 transportam e- que vão percorrer uma série de proteínas, até serem captados por um aceptor final – Oxigénio Estas proteínas aceptoras constituem a Cadeia Transportadora ou Cadeia Respiratória, ordenadas na membrana interna das mitocôndrias. Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Cadeia Transportadora de e- e Fosforilação Oxidativa Os e- transportados pelo NADH e FADH2 são cedidos aos aceptores, iniciando um fluxo. Cada transportador tem maior afinidade para os e- do que o transportador anterior, garantindo um fluxo unidirecional até ao aceptor final – o Oxigénio . ½ O2 + 2 e- + 2 H+ H2O Biologia e Geologia – 10º Ano

Fosforilação Oxidativa Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Fosforilação Oxidativa Os e- passam de transportador em transportador, libertando-se energia. Essa energia é usada para fosforilar o ADP , formando ATP. Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Respiração Aeróbia Resumo A partir de uma molécula de glicose, na presença de oxigénio, é possível obter 38 moléculas de ATP (40% da energia contida numa molécula de glicose). Biologia e Geologia – 10º Ano

Transformação e Utilização de Energia pelos Seres Vivos Fermentação vs Respiração Aeróbia Biologia e Geologia – 10º Ano