METABOLISMO CELULAR. Professor Felipe Abs

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1 METABOLISMO CELULAR Professor Felipe Abs

2 O que é ENERGIA??? Físicos energia é a capacidade de realizar trabalhos; Biólogos energia é a capacidade de provocar mudanças; É indispensável para os seres vivos; METABOLISMO processos que envolvem reações químicas.

3 Metabolismo Celular Anabolismo Reação de armazenamento de energia > SÍNTESE (formação) de compostos. Catabolismo > Liberação de energia > decomposição (quebra) de moléculas.

4 Reações QUÍMICAS... Reações ENDOTÉRMICAS (endergônicas): a quantidade de total de energia presente nas ligações dos produtos é maior que a presente nos reagentes (combustão);

5 Reações QUÍMICAS... Reações EXOTÉRMICAS (exergônicas): a quantidade total de energia presente nas ligações químicas dos produtos é menor do que a presente nos reagentes (fotossíntese).

6 O ATP Adenosina Trifosfato Molécula responsável pela captação e armazenamento de energia; Composto por: Adenina + Ribose (açúcar) + 3 Fosfatos; Produzido a partir do ADP (adenosina Difosfato); Mas mestre, onde vem a energia? From here my young apprentice > Ligações de alta energia

7 Pay attention please! O mecanismo mais comum de fornecimento de energia é a transferência de um fosfato do ATP para outras moléculas, provocando alterações necessárias à realização do trabalho!

8 Respiração celular

9 Etapas da respiração celular Processo da formação do ATP através da oxidação, utilizando o oxigênio como agente oxidante Ocorre uma parte no citoplasma (Glicólise) e outra no interior da mitocôndria (Ciclo de Krebs e Cadeia transportadora de elétrons); Há a formação de no máximo 30 ATP!!! Equação da respiração celular: C 6 H 12 O 6 +6O 2 +30ADP+30Pi 6CO 2 +6H 2 O+30ATP

10 Respiração celular Equação da respiração celular C 6 H 12 O 6 +6O 2 6CO 2 +6H 2 O

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13 1ª ETAPA GLICÓLISE

14 Glicólise Quebra da molécula de glicose (C 6 H 12 O 6 ) em duas moléculas de ácido pirúvico, ou piruvato (C 3 H 4 O 3 ); Apresenta um saldo de 2 ATP; Processo anaeróbico > fora das mitocôndrias; Envolve um conjunto de 10 reações químicas.

15 2 moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação A molécula de glicose ativada pelo ATP dividi se em 2 moléculas de 3 carbonos Há a incorporação de fosfato inorgânico (Pi) na formação do NADH 2 moléculas de ATP são liberadas, recuperando o débito inicial Liberação de 2 ATP e formação de piruvato 2 ATP 2 ATP Glicose (C 6 H 12 O 6 ) P ~ 6 C ~ P 3 C ~P 3 C ~P NAD Pi Pi NADH NAD NADH P ~ 3 C ~P P ~ 3 C ~P ADP ADP ATP P ~ 3 C ADP 3 C Piruvato ATP ATP P ~ 3 C ADP 3 C Piruvato ATP

16 Glicólise C 6 H 12 O 6 2 C 3 H 4 O 3 Consumo inicial >2ATP; Produtos finais >4ATP; Saldo > 2 ATP por molécula de glicose. Naquebradaglicose,háatambémaliberaçãode4e (elétrons) altamente energizados e 4 íons H +. Desses 4 íons, 2 ficam livres no citosol, enquanto os outros 2 e os 4 e são capturados por duas moléculas de NAD (aceptores de e ), formando NADH. (Amabis & Martho, 2009)

17 O NAD e o FAD, são moléculas que possuem a capacidade de captar elétrons de alta energia (aceptores de elétrons), podendo, posteriormente, fornecer estes elétrons aos sistemas responsáveis pela síntese de ATP.

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19 Ciclo de Krebs Ocorre na matriz mitocondrial > aeróbico; 1º passo Transformação do piruvato em acetil liberação de CO 2 ; 2º passo entrada do acetil nas membranas da mitocôndria; 3º passo Chegada do Ácido pirúvico pelas membranas da mitocôndria; 4º passo reação química > ácido pirúvico + coenzima A; 5º passo formação da Acetilcoenzima A (acetil CoA); 6º passo oxidação completa da acetil CoA (9 reações).

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21 Atenção! ATP GTP; GTP possui a base nitrogenada GUANINA, sendo responsável pela energia usada na síntese de proteína GTP ATP

22 3ª Etapa Cadeia transportadora de elétrons

23 Cadeia Transportadoras de elétrons Local onde há a produção da maior parte do ATP na respiração celular; Ocorre nas CRISTAS MITOCÔNDRIAIS; Tem como principal característica, a utilização dos aceptores de elétrons NADH E FADH 2 edecitocromos; Participação efetiva do oxigênio.

24 Cadeia transportadora de elétrons Os elétrons são transferidos de uma proteína para outra, ao longo de uma cadeia, onde há a perda gradativa de energia; A energia liberada ao longo da cadeia é utilizada para a formação do ATP através da fosforilação oxidativa.

25 Cadeia transportadora de elétrons A energia liberada pelos elétrons de alta energia obtidos através da molécula de glicose pode formar um máximo de 26 ATP. Somando se aos 2 ATP formados na glicólise e aos 2 ATP formados no ciclo de Krebs (1 para cada acetil), tem se um total de 30 ATP que é o máximo formado pela respiração celular, segundo pesquisas atuais (Amabis e Martho, 2004).

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29 Fotossíntese Processo responsável pela responsável pela taxa de manutenção de oxigênio na Terra. Ocorre em duas etapas: Fase clara FOTOUÍMICA Fase escura QUÍMICA Equação da fotossíntese 6CO H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 +6H 2 O

30 F A S E C L A R A

31 Etapa Fotoquímica Fotossistemas (Photosystems) > São as estruturas presentes nos tilacóides responsáveis por captar energia. Há dois fotossistemas: Fotossistema I e II; Os fotossistemas são formados por: Complexo antena (captação de energia luminosa); Centros de reações (conversão de energia luminosa em química); Clorofilas (pigmentos fotossintetizantes) Atuam na fosforilação cíclica e acíclica.

32 FASE CLARA Depende da presença da luz; Ocorre nos tilacóides; Transforma energia luminosa em energia química; Os principais processos desta etapa são: Fotofosforilação cíclica e acíclica; Fotólise da água.

33 FASE CLARA Fotofosforilação Fotofosforilação acíclica Atuação dos dois fotossistemas (I e II); Ocorre a fotólise da água (quebra da água pela luz) A energia luminosa captada pelo PSII é usada para a montagem da molécula de ATP; A energia luminosa captada pelo fotossistema I é usada para a formação do NADPH.

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36 FASE CLARA Fotofosforilação Fotofosforilação cíclica Atuação do fotossistema I; Formação exclusiva de NADPH; Os elétrons são captados por aceptores como a ferrodoxina (proteína que contém ferroem sua constituição), flavinas, citocromos e vitamina K. Durante a sequência de aceptores, os elétrons vão perdendo energia para o meio, ficando cada vez menos excitado; O último aceptor de elétrons é o NADP +. Toda a energia liberada pelos elétrons durante a cadeia é usada para a formação de ATP

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38 FASE ESCURA Etapa Química Ocorre no estroma do cloroplastos e no citosol da bactérias; Dispensável a presença de luz. Tem como principal característica a formação de carboidratos, fato que ocorre través de um processo chamado CICLO DE CALVIN BENSON (Ciclo das pentoses); Na fase escura, os produtos da fotofosforilação, são utilizados como reagentes, juntamente com o gás carbônico atmosférico.

39 CICLO DE CALVIN BENSON

40 FASE ESCURA Etapa Química Ciclo das pentoses 1º Passo uma molécula de CO 2 é fixada em uma molécula de açúcar fosforilado, a RIBULOSE 1,5 DIFOSFATO, originando um composto instável com 6 carbonos; 2º Passo Este composto se decompõe imediatamente originando duas moléculas de ácido fosfoglicérico. 3º Passo Ocorrem reações inversas da glicólise que originam a glicose e regeneram a ribulose 1,5 difosfato para que o ciclo recomece.

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42 FASE ESCURA Etapa Química A enzima que catalisa as reações é denominada RUBISCO (enzima mais abundante ); As moléculas de gliceraldeído 3 fosfatoformadasnociclode Calvin Benson podem seguir dois caminhos: a maioria sai dos cloroplastos e transforma se em sacarose, no citosol; as que permanecem nos cloroplastos são convertidas diretamente em amido e armazenadas temporariamente no estroma, formando grãos de amido. Durante a noite, o amido é transformado em sacarose e sai para o citosol, onde é exportado pelo floema. (Amabis & Martho, 2009)

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45 PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO

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