Metabolismo energético Respiração Fermentação Prof. JM

Metabolismo Conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Ex.: biossíntese de nucleotídeos e aminoácidos, degradação de ácidos graxos.

Seres Produtores Também chamados de AUTÓTROFOS. São capazes de produzir o próprio “alimento”, através do processo da FOTOSSÍNTESE

Fotossíntese CO2 + H2O C6H12O6 + O2

Seres Consumidores Também chamados HETERÓTROFOS. Não produzem seu próprio alimento e precisam se alimentar de autótrofos ou outros heterótrofos para obter energia necessária à sua sobrevivência.

Como a energia é armazenada na célula? Nas ligações fosfato da molécula de ATP.

ATP ATP = Adenosina tri-fosfato Armazena nas suas ligações fosfatos a energia liberada na quebra da glicose. Quando a célula precisa de energia para realizar alguma reação química, as ligações entre os fosfatos são quebradas, energia é liberada e utilizada no metabolismo celular.

ATP Essa molécula é formada pela união de uma adenina e uma ribose aderida a três radicais fosfato

Aceptores intermediários de H NAD e FAD são aceptores intermediários de hidrogênio, ligando-se a prótons H+ “produzidos” durante as etapas da respiração e cedendo-os para o oxigênio, que é p aceptor final de hidrogênios

NAD

FAD

Processos de liberação de energia: Aeróbios: ocorre com a participação do oxigênio. Ele é o aceptor final de elétrons e hidrogênios. Anaeróbios: Também chamado de FERMENTAÇÃO. Acontece sem a utilização de oxigênio. Os aceptores finais dependem do tipo de fermentação.

3. RESPIRAÇÃO CELULAR Quebra de cadeias de carbono em energia química. Oxidação forma substâncias de pouco valor energético libera energia. Equação: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energia

Vegetais: atividade fotossintetizante (dia) supera a atividade respiratória Energia química convertida em calor  endotermia Obs: ectotermia = energia solar ATP – armazena e distribui energia * Quando uma célula sintetiza proteínas, a energia química do ATP é transferida para essas moléculas em forma de energia química.

Tipos de transformação energética Química em mecânica= piscar de olhos Química em elétrica= impulsos nervosos Química em luminosa= luz do vaga-lume

Respiração aeróbica Utiliza oxigênio Produz 38 ATPs Ocorre na mitocôndria Desmonta moléculas de glicose Substâncias que afetam: * Monóxido de carbono (hemoglobina) * Ácido cianídrico (impede transporte de elétrons) * Ácido sulfídrico (atinge o citocromo) * Arsênico (bloqueia ciclo de Krebs)

Respiração Aeróbica processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e H2O na presença de oxigênio. Rendimento  é maior do que na fermentação  38 ATPs por molécula de glicose quebrada.

Obs: H12 perde H4 pela desidrogenase Retira H = NAD  NADH2 ETAPAS : 1ª GLICÓLISE Ocorre no citosol Glicose  ácido pirúvico C6H12O6  C3H4O3 Obs: H12 perde H4 pela desidrogenase Retira H = NAD  NADH2

Respiração Aeróbica Fases: Anaeróbia (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma. Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias

Respiração Aeróbica C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP Equação geral: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 38 ATP

Mitocôndria Formada por 2 membranas. Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída de substancias da organela. Membrana interna contém inúmeras pregas chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons. Cavidade interna é preenchida por uma matriz viscosa, onde podemos encontrar várias enzimas envolvidas com a respiração celular, DNA, RNA e pequenos ribossomos. É nessa matriz mitocondrial que ocorre o ciclo de Krebs.

Mitocôndria

Glicólise Quebra da glicose em duas moléculas de piruvato + NADH + ATP

Após a formação dos ácidos pirúvicos eles entram na mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e descarboxilases. Logo, são liberados CO2, que são liberados pela célula e hidrogênios que são capturados pelo NAD. O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a nova molécula (Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs

Coenzima A

Ocorre na matriz mitocondrial 2ª CICLO DE KREBS: Ocorre na matriz mitocondrial C3H4O3  mitocôndria  perde CO2 (descarboxilase)  aldeído acético  COA  acetil COA  ácido oxalacético  ácido cítrico.

Ciclo de Krebs Ocorre na matriz mitocondrial. Todo carbono responsável pela formação do acetil é degradado em CO2 que é então liberado pela célula, caindo na corrente sanguínea.

Ciclo de Krebs São liberados vários hidrogênios, que são então capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH2 e FADH2. Ocorre também liberação de energia resultando na formação de ATP

Ciclo de Krebs

Ocorre nas cristas mitocondriais 3ª CADEIA RESPIRATÓRIA: Ocorre nas cristas mitocondriais H retirados da glicose (FADH2 ou NADH2) transportadores de hidrogênio  Origina oxigênio  H2O

Cadeia Transportadora de Elétrons ocorre nas cristas mitocondriais. Também chamado de Fosforilação Oxidativa. É um sistema de transferência de elétrons provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula de oxigênio.

Cadeia Transportadora de Elétrons Os elétrons são passados de molécula para molécula presente nas cristas mitocondriais chamados CITOCROMOS. Quando o elétron “pula” de um citocromo para outro até chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre liberação de energia que é convertida em ATP.

Cadeia Transportadora de Elétrons

Resumindo... Glicólise: 2 ATPs + 2 NADH Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2 CO2 Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2FADH + 2 ATPs + 2 CO2 Cadeia Transportadora de Eletrons: 1NAD = 3ATPs 1FAD = 2ATPs

Respiração anaeróbica Anaeróbicos restritos: * Clostridium Anaeróbicos facultativos: * Saccharomyces Produz 2 ATPs

 FERMENTAÇÃO Láctica: * ácido pirúvico em ácido lático Alcoólica: * bactérias e protozoários (coalhadas,iogurtes,queijos) Alcoólica: * ácido pirúvico em álcool etílico * bactérias e leveduras (cerveja,pães,bolos) Acética: * ácido pirúvico em ácido acético * acetobactérias (vinagre, ,vinhos,sucos)

Fermentação É o processo de degradação incompleta de substancias orgânicas com liberação de energia e realizada principalmente por fungos e bactérias. Existem diversos tipos de fermentação, que variam quanto ao produto final. No processo de fermentação o aceptor final de hidrogênios é o produto final.

Fermentação Fermentação Alcóolica Fermentação Láctica Pode ser de dois tipos: Fermentação Alcóolica Fermentação Láctica

Fermentação Alcóolica Produtos Finais: etanol, CO2 e 2 ATPs Realizada por leveduras que é utilizada na produção pouco eficaz no que diz respeito à liberação de energia, pois uma molécula de glicose só rende 2 ATPs

Fermentação Alcóolica Utilização pelo homem: Produção de Bebidas alcóolicas

Fermentação Alcóolica Utilização pelo homem: Produção de pães e bolos - fermento biológico

Fermentação Alcóolica

Fermentação Láctica Realizada por bactérias do leite que é empregada na preparação de iogurtes e queijos. Também ocorre em nossos músculos em situações de grande esforço físico. Também rende 2 ATPs por molécula de glicose.

Fermentação Láctica Utilização pelo homem: Produção queijos e iogurtes

Fermentação Láctica