Metabolismo dos Glicídeos Semi-extensivo Med-odonto Profº Thiago Belo

1-Membranas 2-Matriz mitocondrial 3-Cristas mitocondriais

Respiração Celular Para quê fazer respiração? Nos alimentamos diariamente de diversos compostos orgânicos: carboidratos, lipídios, proteínas, todos estes compostos podem servir de fonte de energia para a célula. Porém, seria complicado para a célula ter que obter energia diretamente dessas fontes, pois a célula teria que estar equipada com uma quantidade grande de enzimas para realizar esse mecanismo. Dessa maneira as células convertem a energia de diversos compostos orgânicos: lipídios, proteínas, carboidratos e armazenam em um só tipo de molécula energética: o ATP Modelo Espacial do ATP 3

Como podemos perceber o ATP é um nucleotídeo de RNA Respiração Celular Estrutura do ATP O ATP consiste numa molécula de Adenina, unida a uma molécula de Ribose que se liga a três fosfatos Quando o organismo quer armazenar energia a longo prazo ele o faz convertendo carboidratos em lipídios. O ATP é produzido para fornecer energia para célula imediatamente e não para armazenar energia. Quando o essas ligações são rompidas há liberação de energia que a célula utiliza para realizar trabalho. As ligações entre os grupos fosfatos do ATP possui grande quantidade de energia armazenada. Como podemos perceber o ATP é um nucleotídeo de RNA Então, o objetivo da Respiraçao Celular é converter energia contida em compostos orgânicos em ATP para este fornecer energia para a célula. Energia! 4

O combustível mais comum para as células é a glicose. C6H12O6 Visão Geral da Respiração O combustível mais comum para as células é a glicose. C6H12O6 As células obtém energia quando oxidam (queimam) a glicose A respiração celular é dividida em 3 Etapas 1) Glicólise 2) Ciclo de Krebs 3) Cadeia Respiratória 5

Respiração em célula eucariótica CITOPLASMA MITOCÔNDRIA Ciclo de Krebs 4 CO2 2 ATP H2 Glicose (6 C) C6H12O6 2 CO2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP 6 H2O CADEIA RESPIRATÓRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O2 FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA

Duas fases da Respiração Celular irão ocorrer nas mitocôndrias A Mitocôndria Duas fases da Respiração Celular irão ocorrer nas mitocôndrias Ciclo de Krebs na Matriz Cadeia Respiratória nas Cristas Mitocondriais Por possuir DNA próprio as mitocôndrias possuem a capacidade de sintetizar suas próprias proteínas, além de se auto-duplicar independentemente da célula. A função principal das mitocôndrias é converter a energia química potencial de moléculas orgânicas em uma forma que as células possam utilizá-la. Esse mecanismo de conversão chama-se respiração celular e a moeda energética produzida ATP. A região limitada pela membrana interna é conhecida como Matriz Mitocondrial. Nesse ambiente estão presentes diversos tipos de proteínas, ribossomos e DNA mitocondrial, além de outros componentes químicos. Possui 2 membranas: uma externa que possui a função de proteger a organela e outra interna que se dobra formando pregas em várias posições aumentando a área de superfície e formando as Cristas Mitocondriais. São organelas alongadas em forma de bastonete, presente em praticamente todas as células eucariotas. Seu número na célula varia de um a centenas dependendo do tipo celular. 7

Respiração Celular A glicose não necessita de oxigênio para ocorrer. As etapas seguintes são aeróbias, só ocorrendo se existir oxigênio disponível. Na falta desse gás o piruvato é convertido em Etanol + CO2 ou Ácido Lático. Processo denominado Fermentação. Glicólise – 1ª Etapa da Respiração Local: Citoplasma da célula Uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de Piruvato (Ácido Pirúvico), com saldo líquido de 2 ATPs e 2 NADH. O NAD+ possui capacidade de captar elétrons energizados e íons H+, sendo assim denominados os transportadores de elétrons hidrogênios da respiração. A glicólise (do grego glykos, açúcar, e lysis, quebra) é uma sequência de 10 reações que ocorrem no citoplasma. Glicólise 8

Respiração Celular O2 ausente Fermentação Citoplasma O2 presente Glicólise – 1ª Etapa da Respiração O2 ausente Fermentação Citoplasma O2 presente Respiração Mitocôndria 9

Ciclo de Krebs

Para cada 2 piruvatos que entram no ciclo são liberados: Respiração Celular Ciclo de Krebs – 2ª Etapa da Respiração Local: Matriz Mitocondrial NAD+ 2CO2 CoA Durante essa seqüência de reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 4 NADH e 1 FADH2 para cada Piruvato. Dessa maneira, dizemos que a respiração corresponde a oxidação completa da glicose, transformando-a em 6CO2 Repare que a glicose possuia 6 carbonos, foi quebrada em 2 piruvatos (3C) e estes foram convertidos em CO2 O Acetil-CoA entra numa seqüência de reações que nós chamamos de Ciclo de Krebs O FADH2 possui a mesma função do NADH que é carregar elétrons ricos em em energia para a cadeia respiratória (última etapa). Cada Piruvato possui 3 carbonos. Ao entrar na mitocôndria um carbono é retirado e sai como CO2. Em seguida o piruvato converte-se em Acetil (2C) que reage com a Coenzima A (CoA) formando o Acetil-CoA e NADH. Para cada 2 piruvatos que entram no ciclo são liberados: 6 CO2 8 NADH 2 FADH2 2 ATPs 2 NADH 2 Piruvato (3C) Os dois piruvatos produzidos na glicólise no citoplasma migram para a mitocôndria 11

Piruvato + CoA-SH + NAD+  CoA-S-Acetil + CO2 + NADH+H+ Ciclo de Krebs Oxidação do Piruvato a Acetil-CoA É a reação de preparação para o Ciclo de Krebs, que faz a conexão metabólica entre este e a Cadeia Glicolítica. Corresponde ao destino do piruvato formado ao final da Cadeia Glicolítica em condições aeróbicas. É catalizada por um complexo de 3 enzimas denominado Complexo da Piruvato-Desidrogenase: - A reação: Piruvato + CoA-SH + NAD+  CoA-S-Acetil + CO2 + NADH+H+ O Acetil-CoA é o substrato principal para o Ciclo de Krebs.

Cadeia Transportadora de Elétrons

Respiração Celular Cadeia Respiratória – 3ª Etapa da Respiração Local: Crista Mitocondrial Espaço Intermembrana Matriz Mitocondrial Por difusão, os H+ tenderão a voltar para a matriz mitocondrial, porém, a membrana interna é impermeável ao H+ O bombeamento de H+ para o lado intermembranoso deixa esta região altamente ácida. O único caminho dos H+ é passar pela enzima ATP Sintase, que se movimenta com a passagem de H+. Esse movimento realizado pela enzima ATP Sintase é responsável pela adição de um fosfato ao ADP formando ATP. Três dessas proteínas vão utilizar a energia desses elétrons energizados para bombear íons H+ para o espaço intermembranoso. NADH e FADH2 produzidos nas etapas anteriores vão liberar elétrons ricos em energia para proteínas da membrana. Isso explica o porque necessitamos tanto de oxigênio. Todas as células necessitam deste composto para a respiração. Os elétrons ricos em energia vão passar, atraídos pelo O2 por uma séria de proteínas da cadeia respiratória. Quando os elétrons se encontrar com o O2 vai ser formado água. Dizemos que o oxigênio é o aceptor final de elétrons. 15

Respiração Celular Cadeia Respiratória – 3ª Etapa da Respiração Local: Crista Mitocondrial Revisão do processo (visão global) 16

Fermentação Local: Citoplasma da célula Fermentação Lática Sinônimo: Respiração Anaeróbia (Sem O2) Local: Citoplasma da célula Fermentação Lática S/ O2 Fermentação Alcóolica C/ O2 Respiração Celular (Mitocôndria) 17

Fermentação Fermentação Alcoólica 18

CO2 é o responsável pelo crescimento da massa do pão Fermentação Fermentação Alcoólica Realizado por: Leveduras (fungos unicelulares) – Principalmente as do gênero: Saccharomyces sp. As leveduras e algumas bactérias fermentam açúcares, produzindo álcool etílico e gás carbônico, processo denominado fermentação alcoólica. O homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico, empregado há milênios na fabricação de bebidas alcoólicas e o gás carbônico, importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da humanidade. O etanol produzido a partir da fermentação da cana de açúcar é utilizado para fabricação do álcool etílico.. O etanol produzido a partir da fermentação é utilizado para produção de bebidas alcoólicas. CO2 é o responsável pelo crescimento da massa do pão 19

Fermentação Fermentação Lática 20

A acidez provoca a coagulação das proteínas do leite que precipitam. Fermentação Fermentação Lática A fermentação láctica é um processo fermentativo anaeróbio (não requer oxigênio) que visa degradar moléculas orgânicas para obtenção de energia quimíca, este processo é realizado por bactérias láticas e em situações de falta de oxigênio em células de músculos esqueléticos. Dois importantes gêneros de bactérias do ácido lático são Streeptococcus e lactobacillos. A fermentação do leite é realizada por bactérias que produzem ácido lático a partir da lactose. A acidez provoca a coagulação das proteínas do leite que precipitam. O leite então fica com dois aspectos a parte líquida chamada de soro, e a parte sólida formada pela coalhada (proteínas coaguladas) Lactobacillus sp. Queijo Iogurte 21

Fermentação Respiração O2 Mas... Fermentação Lática Fermentação Lática Glicose Respiração O2 2 ATPs Ácido Lático Mas... Fibra relaxada Fibra contraída Para continuar gerando ATP as células musculares realizam em condições anaeróbicas a fermentação lática. Durante uma atividade física prolongada a quantidade de O2 que chegam as fibras é limitada. As fibras musculares são células que necessitam constantemente de O2 para realizar sua função de contração O excesso de ácido lático nos tecidos musculares pode causar vários problemas como fadiga muscular e câimbra. 22

Exercícios Resposta: C 23

Exercícios Resposta: b 24

Exercícios Resposta: C 25

Exercícios Resposta: E 26

Exercícios Resposta: B 27

Exercícios I II Resposta: A 28

Exercícios I II Resposta: VFFVVVF 29