Aulas Multimídias – Santa Cecília Profª. Ana Gardênia.

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1 Aulas Multimídias – Santa Cecília Profª. Ana Gardênia

2 Metabolismo Energético das Células Processos Exergônicos: Respiração Celular Fermentação

3 Introdução Processos endergônicos - Característica: Precisam receber energia. - Ex.: Fotossíntese e quimiossíntese. Processos exergônicos - Característica: Liberam energia. - Ex.: Respiração e fermentação.

4 Exotérmica Endotérmica Nível de energia Reagentes Produtos Reagentes Produtos Reação

5 ATP – Trifosfato de Adenosina Esse composto armazena, em suas ligações, fosfato, parte da energia desprendida pelas reações exergônicas e tem a capacidade de liberar, por hidrólise, essa energia armazenada para promover reações endergônicas.

6 NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)Adenosina difosfato (ADP) Adenosina trifosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose Molécula de ATP

7 A B ADP + Pi ATP Reação endotérmica Reação exotérmica C D e Calor e REAÇÕES ACOPLADAS Reação exotérmica Reação endotérmica ATP em ação

8 Transportadores de elétrons e hidrogênios Nos processos endergônicos (fotossíntese e quimiossíntese) e exergônicos (fermentação e respiração), ocorrem muitas reações de oxido-redução (REDOX), ou seja, reações de transferência de elétrons. Nessas reações quem: perde elétrons = sofre oxidação ganha elétrons = sofre redução

9 Transportadores de elétrons e hidrogênios Os elétrons e hidrogênios extraídos da oxidação das moléculas orgânicas são capturados por transportadores: NAD+ e FAD. Formas Formas oxidadas reduzidas NAD+ → NADH + H+ FAD → FADH2

10 Respiração Processo de síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória. Tipos AERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênios é o oxigênio. ANAERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênio não é o oxigênio, e sim outra substância (sulfato, nitrato).

11 MITOCÔNDRIACITOPLASMA Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 2 CO 2 Ciclo de Krebs 4 CO 2 2 ATP H2H2 FASE ANAERÓBIAFASE AERÓBIA 6 H 2 O CADEIA RESPIRATÓRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O 2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP Respiração em Eucariontes

12 Respiração Aeróbia Utilizada por procariontes, protistas, fungos, plantas e animais. Molécula principal: glicose. Etapas: Glicólise (não usa O 2- ). Etapa anaeróbia Formação do Acetil CoA Ciclo de Krebs Cadeia respiratória (usa O 2 ) Obs.: Procariontes: glicólise e ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma e a cadeia respiratória na membrana. Eucariontes: glicólise ocorre no citosol e, nas mitocôndrias, o ciclo de Krebs (matriz) e a cadeia respiratória (cristas).

13 P ~ 6 C ~ P 3 C Piruvato Glicólise Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 ADP ATP ADP ATP 1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação. 3 C ~ P 2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos. Pi NAD P ~ 3 C ~ P NADH NAD P ~ 3 C ~ P NADH 3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH. P ~ 3 C ADP ATP P ~ 3 C ADP ATP 4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início. ADP ATP ADP ATP 5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato.

14 Glicólise

15 Função: quebra de moléculas de glicose e formação do piruvato (ácido pirúvico). Local: citosol Procedimento: Glicose  2 piruvato: liberação de hidrogênio e energia. 2NAD  2NADH. Produção:4 ATP Gasto: 2ATP Saldo energético: 2 ATP O piruvato formado entra na mitocôndria e é convertido em acetil CoA, que segue para o ciclo de Krebs.

16 Formação do Acetil (matriz mitocondrial) Piruvato  acetil : liberação de CO 2 e H.

17 Ciclo de Krebs Nomes: ciclo do ácido cítrico ou ácido tricarboxílico. Mentor: Hans Adolf Krebs, 1953) Local: matriz mitocondrial Procedimento: Acetil-coenzima A (acetil-CoA): entra no ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs: liberação de CO 2, ATP, NADH, FADH 2 Cada ciclo de Krebs forma: 1 ATP, 2CO 2, 3NADH e 1FADH 2. Obs.: Todo o gás carbônico liberado na respiração provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs.

18 Ciclo de Krebs

19 Cadeia Respiratória

20 Cada NADH que chega na cadeia respiratória irá “gerar” energia suficiente para produzir 3ATP (2,5). Cada FADH2 que chega na cadeia respiratória irá “gerar” energia suficiente para produzir 2 ATP (1,5).

21 Cadeia respiratória Função: formação de ATP Local: crista mitocondrial Procedimento: Fosforilação oxidativa:transferência de hidrogênios pelos citocromos, formando ATP e tendo como aceptor final o oxigênio e a formação de água Obs.: O rendimento energético para cada molécula de glicose é de36 ou 38 moléculas de ATP.

22 Citosol Crista mitocondrial Mitocôndria Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Total: 10 NADH 2 FADH 2 1 ATP 1 NADH Piruvato (3 C) 6 O 2 6 H 2 O 32 ou 34 ATP 6 NADH 2 FADH 2 ATP 4 CO 2 2 CO 2 2 NADH 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs Visão geral do processo respiratório em célula eucariótica

23 Respiração Anaeróbia Utilizada por bactérias desnitrificantes do solo como a Pseudimonas disnitrificans. Elas participam do ciclo de nitrogênio devolvendo o N 2 para a atmosfera. Molécula principal: glicose e nitrato. Fórmula: C 6 H 12 O 6 + 4NO 3  6CO 2 + 6H 2 O + N 2 + energia

24 Fermentação Processo anaeróbio de síntese de ATP que ocorre na ausência de O 2 (solos profundos e regiões com teor de O 2 quase zero) e que não envolve a cadeia respiratória. Aceptor final: composto orgânico. Seres Anaeróbios: ESTRITOS: só realiza um dos processos anaeróbios (fermentação ou respiração anaeróbia). Ex.: Clostridium tetani FACULTATIVAS: realizam fermentação ou respiração aeróbia. Ex.: Sacharomyces cerevisiae Procedimento: Glicose degradada em substâncias orgânicas mais simples como: ácido lático (fermentação lática) e álcool etílico (fermentação alcoólica).

25 Fermentação Lática O piruvato é transformado em ácido lático. Realizada por bactérias (ex. lactobacilos), fungos, protozoários e por algumas células humanas (tecido muscular) em determinadas condições. Exemplos: Fadiga muscular: fermentação devido à insuficiência de O 2. Azedamento do leite. Produção de iogurte, coalhadas.

26 Glicólise Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 ATP Piruvato (3 C) NADH Ácido lático 3 C NAD Ácido lático 3 C NAD Fermentação Lática

27 Fermentação Alcoólica O piruvato é transformado em álcool etílico e CO 2. Realizada por bactérias e leveduras. Exemplos: Sacharomyces cerevisiae  produção de bebidas alcoólicas (vinho e cerveja). Levedo  fabricação de pão.

28 Glicólise Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 ATP Piruvato (3 C) NADH CO 2 Álcool etílico 3 C NAD Fermentação Alcoólica

29 Glicose  ácido lático + 2 ATP Fermentação Lática Glicose  álcool etílico + CO 2 + 2 ATP Fermentação Alcoólica Glicose  ácido acético + CO 2 + 2 ATP Fermentação Acética Glicose + O 2  CO 2 + H 2 O + 36 ou 38 ATP Respiração Resumo dos Tipos de Fermentação e a Respiração