BIOENERGÉTICA. Equipe de Biologia Leonardo da Vinci

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1 BIOENERGÉTICA Equipe de Biologia Leonardo da Vinci

2 Conceito METABOLISMO ENERGÉTICO Conjunto de reações metabólicas (catabolismo + anabolismo) envolvidas nos processos de transformação de energia. Energia contida nos nutrientes Carboidratos Lipídeos Proteínas CATABOLISMO Produtos CO 2 H 2 O NH 3 Energia Química Macromoléculas celulares Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucleicos ANABOLISMO Moléculas precursoras Aminoácidos Monossacarídeos Ácidos graxos Nucleotídeos

3 CATABOLISMO METABOLISMO ENERGÉTICO Quebra (degradação) de moléculas orgânicas Reações Exergônicas/Exotérmicas Ocorre a produção/liberação de energia química/energia térmica (calor) Exemplos Respiração celular (aeróbia ou anaeróbia) Fermentação Energia contida nos nutrientes Carboidratos Lipídeos Proteínas CATABOLISMO Produtos CO 2 H 2 O NH 3 Energia Química

4 ANABOLISMO METABOLISMO ENERGÉTICO Síntese (produção) de moléculas orgânicas Reações Endergônicas/Endotérmicas Ocorre o acúmulo/absorção de energia química/energia térmica (calor) Exemplos Quimiossíntese Fotossíntese Energia Química Macromoléculas celulares Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucleicos ANABOLISMO Moléculas precursoras Aminoácidos Monossacarídeos Ácidos graxos Nucleotídeos

5 Adenosina Trifosfato (ATP) Nucleosídeo de Adenina com três fosfatos Ocorre liberação da energia contida nas ligações entre os fosfatos quando são quebradas.

6 Reações acopladas METABOLISMO ENERGÉTICO A energia liberada por uma reação é utilizada em outra Reações complementares, energeticamente falando O ATP torna-se uma molécula de transferência de energia Liberação de energia de forma gradual, evitando o superaquecimento

7 Formação de ATP METABOLISMO ENERGÉTICO Ocorre através de reações de óxido-redução Durante as reações do metabolismo energético ocorre a liberação de: Elétrons com alto nível energético Átomos de Hidrogênio (prótons)

8 Formação de ATP METABOLISMO ENERGÉTICO Transportadores de Hidrogênio: NAD (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo) NADP (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo fosfato) FAD (Flavina-Adenina-Dinucleotídeo) NAD + NADP + FAD Ganho de Hidrogênio e Elétrons NADH NADPH FADH 2 Forma OXIDADA Forma REDUZIDA

9 Metabolismo Energético da Glicose Processos Anabólicos 1. Quimiossíntese 2. Fotossíntese (oxígena) 3. Fotossíntese bacteriana (anoxígena) Processos Catabólicos 1. Fermentação Lática 2. Fermentação Alcoólica 3. Fermentação Acética 4. Respiração aeróbia 5. Respiração anaeróbia

10 Processos Anabólicos da Glicose 1. Quimiossíntese Produção de matéria orgânica utilizando energia da oxidação de substâncias inorgânicas Realizada por algumas bactérias Sulfobactérias: oxidam compostos do enxofre» Gás sulfíidrico (H 2 S) Ferrobactérias: oxidam compostos de ferro» Carbonato de Ferro (FeCO 3 ) ou Sulfato Ferroso (FeSO 4 ) Nitrobactérias: oxidam compostos de nitrogênio» Amônia (NH 3 ) ou Nitrito (NO 2- ) Reação química:

11 Processos Anabólicos da Glicose 2. Fotossíntese Oxígena (libera oxigênio) Produção de matéria orgânica utilizando a energia da luz Realizada por plantas, algas e cianobactérias Importância: Produção de alimento (base da cadeia alimentar) Sequestro de carbono da atmosfera Liberação de O 2 para a atmosfera Reação química:» Equação geral:» Equação balanceada:

12 Processos Anabólicos da Glicose 2. Fotossíntese Oxígena (libera oxigênio)

13 Etapas da Fotossíntese Oxígena 2.1 Etapa Fotoquímica (de claro) Depende diretamente da luz Ocorre no interior dos tilacoides Reações químicas: A) Fotólise da Água: H 2 O O 2 + H + + e - B) Fotofosforilação: ADP + NADP + ATP + NADPH

14 Etapas da Fotossíntese Oxígena 2.2 Etapa Química (de escuro) Não depende diretamente da luz Ocorre no estroma Reações químicas (ciclo de Calvin-Benson): Síntese de carboidratos: CO 2 + NADPH + ATP C 6 H 12 O 6 + H 2 O + NADP + + ADP» Fixação de carbono CO 2 + Ribulose Bifosfato (RuBP) Rubisco» Redução Gasto de ATP e NADPH Produção de: Com 1 ciclo = uma triose Com 2 ciclos = uma hexose (glicose)» Regeneração da RuBP

15 Etapas da Fotossíntese Oxígena RESUMO

16 Processos Anabólicos da Glicose 3. Fotossíntese Anoxígena (não libera oxigênio) Produção de matéria orgânica utilizando a energia luminosa Realizada apenas por bactérias fotossintetizantes (bacterioclorofila) Sulfobactérias púrpuras Reação química:» Equação geral:

17 Processos Catabólicos da Glicose Fermentação METABOLISMO ENERGÉTICO Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs) Liberação de um produto final» Ácido lático» Álcool etílico (etanol)» Ácido acético (vinagre) Realizada por: Anaeróbios estritos Anaeróbios facultativos Ocorre no citoplasma da célula Reação química: Glicólise

18 Processos Catabólicos da Glicose 1. Fermentação Lática Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs) Sem participação de oxigênio Liberação de Ácido Lático SEM liberação de CO 2 Realizada por: Algumas bactérias Alguns protozoários Alguns fungos (leveduras) Células musculares (humano) Ocorre no citoplasma da célula Reação química: Glicólise» Equação geral:

19 Processos Catabólicos da Glicose 2. Fermentação Alcoólica Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs) Sem participação de oxigênio Liberação de Álcool Etílico (Etanol) COM liberação de CO 2 Realizada principalmente por: Algumas bactérias Alguns fungos (leveduras) Ocorre no citoplasma da célula Reação química: Glicólise» Equação geral:

20 Processos Catabólicos da Glicose 3. Fermentação Acética Oxidação parcial e aeróbia do Álcool Etílico (Etanol) COM participação de oxigênio Liberação de Ácido Acético (vinagre) Realizada por: Acetobactérias Ocorre no citoplasma da célula Reação química: