Biologia-Prof.Barão. Metabolismo Energético: Respiração Celular e Fermentação

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1 Biologia-Prof.Barão Metabolismo Energético: Respiração Celular e Fermentação

2 Metabolismo Energético I Conceitos básicos: 1-Metabolismo 2-Reações Exergônicas e Endergônicas 3-Reação de Redox(Oxidação-Redução) 4-Energia de Ativação 5-ATP(Moeda Energética)

3 Metabolismo Conjunto de todas as reações do organismo Dividido em :Anabolismo e Catabolismo Reações de síntese Reações de degradação Obs :É por meio das Reações catabólicas que os seres vivos obtêm a matériaprima e energia necessárias à vida.

4 Reações Exergônicas e Endergônicas

5 Reações de Oxidação- Redução Reações onde ocorre transferência de elétrons entre as substâncias participantes Perda de elétrons Oxidação Ganho de elétrons Redução

6 ATP(Adenosina Trifosfato)

7 Célula

8 Citoplasma Região localizada entre a membrana plasmática e a carioteca. É dividido em :CITOSOL E CITOPLASMA FIGURADO. Organelas Era chamado de Citoplasma fundamental ou Hialoplasma.

9 Mitocôndrias

10 Respiração Celular Ocorre por meio de duas etapas: 1ª ETAPA:Anaeróbia Glicólise 2ª ETAPA:Aeróbia Ciclo de Krebs Cadeia Respiratória

11 Respiração em Eucariontes CITOPLASMA MITOCÔNDRIA Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Piruvato (3 C) Saldo de 2 ATP FASE ANAERÓBIA 2 CO 2 Ciclo de Krebs 2 ATP 4 CO 2 H 2 Saldo de 32 ou 34 ATPs FASE AERÓBIA 6 O 2 6 H 2 O

12 Glicólise Ocorre fora das mitocôndrias,mais precisamente no Citosol. Representa a quebra da GLICOSE em duas moléculas da ÁCIDO PIRÚVICO(PIRUVATO). No processo ocorre produção de 4ATP,2NADH e o gasto de 2ATP,portanto,a Glicólise rende para célula 2ATP e 2NADH

13 Equação da Glicólise

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

15 Glicólise 1ª Etapa da Respiração Local: Citoplasma da célula Glicólise

16 Obs.: todo o gás carbônico liberado na respiração provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs Nomes: ciclo do ácido cítrico ou ácido tricarboxílico. Mentor: Hans Adolf Krebs, 1953) Local: matriz mitocondrial Procedimento: Piruvato acetil : liberação de CO 2 e H. Acetil Acetil-coenzima A (acetil-coa) : entra no ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs: liberação de CO 2, ATP, NADH, FADH 2

17 Após a formação dos ácidos pirúvicos eles entram na mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e descarboxilases. Logo, são liberados CO 2, 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

18 Ciclo de Krebs

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

20 Ciclo de Krebs

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

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

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

25 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.

26 Cadeia Transportadora de Elétrons

27 Cadeia Respiratória Cadeia Respiratória 3ª Etapa da Respiração Local: Crista Mitocondrial Revisão do processo (visão global) Vídeo: Cadeia transportadora de elétrons Vídeo: Síntese de ATP

28

29 Rendimento energético segundo Amabis

30 RELAÇÃO ENTRE RESPIRAÇÃO PULMONAR E CELULAR

31 RENDIMENTO ENERGÉTICO (OUTRA CONSIDERAÇÃO)

32 A ENCRUZILHADA METABÓLICA DA CÉLULA

33 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.

34 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)

35 Fermentação Alcoólica Láctica

36 FERMENTAÇÃO A. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Realizado industrialmente pelo fungo (levedura) Saccharomyces cerevisiae na fabricação de bebidas alcoólicas e pão (CO 2 ). 1 glicose 2 ETANOL (álcool etílico) + 2 CO ATP 2 ATP= ENERGIA

37 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA

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

39 FERMENTAÇÃO LÁCTICA 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 *NÃO HÁ LIBERAÇÃO DE GÁS CARBÔNICO

40 Fermentação Lática O piruvato é transformado em ácido lático. Realizada por bactérias, fungos protozoários e por algumas células do tecido muscular humano. Exemplos: Cãibra: fermentação devido à insuficiência de O 2 Azedamento do leite. Produção de conservas.

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

42 FERMENTAÇÃO LÁCTICA

43 ESQUEMA GERAL DA FERMENTAÇÃO

44 Fermentação Acética ATP NADH Piruvato (3 C) NAD NADH 2 H 2 O Ácido acético 3 C Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 CO 2 Glicólise ATP Piruvato (3 C) NADH CO 2 NAD NADH 2 H2O Ácido acético 3 C

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

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