Metabolismo energético
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BIOENERGÉTICA A energia e os seres vivos
FERMENTAÇÃO
RESPIRAÇÃO
Prof Marcia M Pedroso
www.biologiaprofma.blogspot.com
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Energia
• É a capacidade de produzir um trabalho ou
realizar uma ação.
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ATP – Trifosfato de Adenosina
• Este composto armazena, em suas ligações
fosfato, parte da energia desprendida pelas
reações exotérmicas e tem a capacidade de
liberar, por hidrólise, essa energia armazenada
para promover reações endotérmicas.
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NUCLEOSÍDEO
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
Adenina
Fosfato
Ribose
Molécula de ATP
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A
B ADP + Pi
ATP
Reação
endotérmica
Reação
exotérmica
C
D
e
Calor
e
Calor
REAÇÕES ACOPLADAS
Reação
exotérmica
Reação
endotérmica
ATP em ação
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FERMENTAÇÃO
• 1861: o francês Pasteur demonstrou a existência de microorganismos (FUNGOS E BACTÉRIAS) que podem viver em ausência absoluta de oxigênio livre.
• Mas como esses organismos obtém energia?
R: Degradando/desdobrando parcialmente substâncias orgânicas do alimento, originando assim moléculas menores.
OBS. 1: energia é armazenada na forma de ATP;
OBS. 2: nossas próprias células também fazem fermentação, na ausência do gás oxigênio.
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ÚNICA ETAPA: GLICÓLISE
(Ocorre no hialoplasma/Citoplasma)
A PARTIR DE 1 GLICOSE:
Produz 4 ATP e consome 2 ATP
(RENDIMENTO ENERGÉTICO: 2 ATP)
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P ~ 6 C ~ P
3 C Piruvato 3 C Piruvato
Glicólise
Glicose (6C)
C6H12O6
ADP
ATP
ADP
ATP
1. Duas moléculas de ATP são
utilizadas para ativar uma
molécula de glicose e iniciar a
reação.
3 C ~ P 3 C ~ P
2. A molécula de glicose ativada
pelo ATP divide-se em duas
moléculas de três carbonos.
Pi 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.
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• Realizada por bactérias do gênero Lactobacillus que fermentam o leite, produzindo laticínios (queijo, coalhada, iogurte).
1 glicose 2 ÁCIDO LÁTICO + 2 ATP
2 ATP = ENERGIA
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
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Aplicações: fabricação de derivados do leite e cãibra
nas células musculares.
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
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Glicólise
Fermentação Lática
Glicose (6 C)
C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
Ácido
lático 3 C
NAD
Ácido
lático 3 C
NAD
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• Realizado industrialmente pelo fungo
(levedura) Saccharomyces cerevisiae na
fabricação de bebidas alcoólicas e pão (CO2).
1 glicose 2 ETANOL (álcool etílico) + 2 CO2 + 2 ATP
2 ATP= ENERGIA
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
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Aplicações: fabricação de pães, bolos e bebidas
alcoólicas (cerveja, vinho e champagne).
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
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Glicólise
Fermentação Alcoólica
Glicose (6 C)
C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
CO2
CO2
Álcool
etílico 3 C
Álcool
etílico 3 C
NAD
NAD
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FERMENTAÇÃO ACÉTICA
A fermentação acética corresponde à transformação
do álcool em ácido acético por determinadas
bactérias, conferindo o gosto característico de
vinagre = ácido acético.
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Fermentação Acética
Glicólise
Glicose (6C)
C6H12O6
ATP
ATP
NADH
NADH
Ácido
acético
3 C
CO2
NAD NADH2
H2O
Ácido
acético
3 C CO2
NAD NADH2
H2O
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
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Tipos de fermentação e a respiração
Glicose ácido lático + 2 ATP
Fermentação Lática
Glicose álcool etílico + CO2 + 2 ATP
Fermentação Alcoólica
Glicose ácido acético + CO2 + 2 ATP
Fermentação Acética
Glicose + O2 CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP
Respiração
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RESPIRAÇÃO CELULAR
Mitocôndria e equação geral
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Locais de oxidações
biológicas:
Cadeia respiratória e
fosforilação oxidativa
Estrutura da
mitocôndria
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Mitocôndria ao m.e.
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LOCAIS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
CRISTAS
MATRIZ
2a. CICLO DE
KREBS
3a. CADEIA
RESPIRATÓRIA
1a. GLICÓLISE
HIALOPLASMA
M I T O C Ô N D R I A S
MEMBRANA EXTERNA
MEMBRANA INTERNA
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EQUAÇÃO DA RESPIRAÇÃO CELULAR
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EQUAÇÃO DA RESPIRAÇÃO CELULAR
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RESPIRAÇÃO CELULAR
ETAPAS
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I- GLICÓLISE – Quebra da glicose (ANAERÓBICA)
II- CICLO DE KREBS - Conjunto de reações que formam CO2 - H2O -
NADH - FADH2 (ANAERÓBICA)
III- CADEIA RESPIRATÓRIA – Produção de moléculas de ATP
(AERÓBICA)
ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
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MITOCÔNDRIA CITOPLASMA
Glicose
(6 C)
C6H12O6
2 CO2
Ciclo
de
Krebs
4 CO2
2 ATP
H2
FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA
6 H2O Saldo de 32 ou 34 ATPs
6 O2
Piruvato
(3 C)
Saldo de 2 ATP
Respiração em célula eucariótica
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Estágio 1
Produção de
Acetil-CoA
Estágio 2
Oxidação de
Acetil-CoA
Estágio 3
Transporte de elétrons e fosforilação
oxidativa
Catabolismo
de
proteínas
lipídeos e
carboidratos
mitocôndrias
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GLICÓLISE – PRIMEIRA ETAPA
• Ocorre no citoplasma e consiste na quebra parcial da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3 ).
• Durante esta quebra, uma parte da energia da glicose é liberada em quatro parcelas, permitindo a produção de quatro moléculas de ATP.
• Como duas moléculas foram gastas para ativar a glicose, o saldo é de 2ATP nesta etapa. Ocorre também desidrogenação, com formação de NADH + H+
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GLICOSE AC.PIRUVICO
PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE
Quebra da molécula glicose
C 6H12O6
(2) C3H4O3
4H+
– NAD E FAD - Moléculas Carregadora de H+
- Cada molécula carrega 2 átomos de H+
ÁCIDO PIRÚVICO
- 2NAD + 2H2 = 2NADH
- FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS
MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA
RESPIRATÓRIA
HIALOPLASMA
GLICÓLISE
IMPORTANTE
- SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO
PRODUTOS DA GLICÓLISE
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CICLO DE KREBS – segunda etapa
• Esta fase ocorre na matriz das mitocôndrias.
• Antes de o ciclo se iniciar, há uma etapa
preparatória, no qual o ácido pirúvico é
desidrogenado e descarboxilado, resultando
em uma molécula de NADH + H+ e uma de
CO2. Assim, forma-se a acetila.
• A acetila liga-se à coenzima A e passa a ser
chamada de Acetil-Coenzima-A, ou Acetil-CoA.
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CICLO DE KREBS Continuação da quebra da molécula glicose com
descarboxilações /desidrogenações
ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA
ÁCIDO CÍTRICO
ÁCIDO CETOGLUTÁRICO
ÁCIDO SUCCÍNICO ÁCIDO MÁLICO
ÁCIDO OXALACÉTICO
NADH
FADH2
NADH
NAD
CO2
CO2 CO2
CO2
1-ATP
PRODUTOS FORMADOS NO
CICLO DE KREBS POR
CADA ÁCIDO PIRÚVICO
- 3 NADH
- 1 FADH2
- 1 ATP
COMO SÃO 2 MOLÉCULAS
DE ÁCIDO PIRÚVICO, O
RESULTADO FINAL É:
- 6 NADH
- 2 FADH2
- 2 ATP
M
I
T
O
Ô
N
D
R
I
A
S
M
A
T
R
I
Z
NADH
NAD
NAD
NADH
Co - A
NAD
FAD
(2) C3H4O3
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• A cadeia respiratória é também chamada
fosforilação oxidativa porque a síntese de
ATP depende da entrada de um fosfato no
ADP (fosforilação) e a fosforilação é
realizada com energia proveniente de
oxidações.
CADEIA RESPIRATÓRIA/FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA/ CADEIA TRANSPORTADORA
DE ELÉTRON- terceira etapa
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CADEIA RESPIRATÓRIA/FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
• Ocorre na membrana interna da
mitocôndria.
• Aqui, os átomos de hidrogênio retirados
pelo NAD das cadeias de carbono durante a
glicólise e o Ciclo de Krebs são
transportados por várias moléculas
intermediárias até o oxigênio, formando
água e grande quantidade de ATP.
• Na realidade não são transportados átomos
de hidrogênio, mas sim seus elétrons,
obtidos da quebra do hidrogênio em elétron
e H+.
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• As moléculas transportadoras de elétrons
estão arrumadas na membrana interna
da mitocôndria de acordo com o trajeto
que os elétrons percorrem. Há um
conjunto de proteínas (que recebem os
elétrons do NADH), um composto
orgânico chamado ubiquinona e várias
proteínas chamadas citocromos.
CADEIA RESPIRATÓRIA/FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
![Page 38: Metabolismo energético](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042501/5595d3dd1a28abdf2b8b476a/html5/thumbnails/38.jpg)
CADEIA RESPIRATÓRIA/FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
• Durante o trajeto, os elétrons formam, com os transportadores (citocromos), compostos cuja quantidade de energia é menor que a do transportador anterior. Dessa forma, a energia é liberada e usada na síntese de ATP.
• Os transportadores não são gastos no processo.
• Nesse processo, o oxigênio é a molécula que se reduz definitivamente, recebendo elétrons e íons H+ da solução, formando água.
• A célula necessita sempre receber oxigênio, caso contrário a cadeia respiratória para.
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![Page 41: Metabolismo energético](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042501/5595d3dd1a28abdf2b8b476a/html5/thumbnails/41.jpg)
BALANÇO GERAL DA CADEIA RESPIRATÓRIA
• No caminho até a água, cada par de hidrogênio recolhido pelo NAD produz três moléculas de ATP; se recolhido pelo FAD, produz duas moléculas.
• Dessa cadeia participam, então:
– 2NADH provenientes da glicólise
– 2FADH2 vindos da etapa preparatória do ciclo de Krebs
– 8NADH vindos do Ciclo de Krebs (quatro em cada ciclo).
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CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS
NADH
FADH2
MEMBRANA DAS CRISTAS
MITOCONDRIAIS
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE
ELÉTRONS
Resultado final da
respiração celular
a partir de uma
glicose
- GLICÓLISE – 2 ATP+ 2 NADH2 (2 + 2X3) = 8 ATP
- CICLO KREBS – 2 ATP+ 3 NADH (2X3X3+2) = 20 ATP
2 FADH2 (2X2) = 4 ATP
- CoA – 1 NADH (2X3) = 6 ATP
- AO FINAL DA CADEIA 8 + 6 + 20 + 4 = 38 ATP
OBS - NA MITOCÔNDRIA SÃO 2 AC. PIRÚVICOS
ORIGINA 3ATP
ORIGINA 2ATP
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RELAÇÃO FOTOSSÍNTESE X RESP CEL.
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Citosol
Crista mitocondrial
Mitocôndria
Glicose (6 C)
C6H12O6
Total: 10 NADH
2 FADH2
1 ATP 1 ATP
1 NADH 1 NADH
Piruvato (3 C) Piruvato (3 C)
6 O2
6 H2O
32 ou 34
ATP
6 NADH
2 FADH2
2 ATP
4 CO2
2 CO2
2 NADH
2 acetil-CoA
(2 C) Ciclo
de
Krebs
Visão geral do processo respiratório
em célula eucariótica
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POR HOJE É SÓ PESSOAL!!! Bom Estudo
Profa. Marcia M Pedroso