METABOLISMO ENERGÉTICO

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1 SILVIA ALIX, MAJ VÂNIA E TEN LUCIANA ARAÚJO METABOLISMO ENERGÉTICO 1. Metabolismo: Anabolismo e Catabolismo. 2. ATP Adenosina trifosfato. 3. Respiração celular: Glicólise, Ciclo de Krebs e Transporte de elétrons. 4. Fermentação. 5. Fotossíntese. 6. Quimiossíntese. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 1

2 METABOLISMO ENERGÉTICO May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 2

3 METABOLISMO Duas perguntas fundamentais: Como o ser vivo extrai Energia do meio? Como o ser vivo sinte`za macromoléculas para desempenhar suas funções, manter sua estrutura e replicar- se? Conjunto de Reações que responde a estas perguntas METABOLISMO May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 3

4 CATABOLISMO E ANABOLISMO CATABOLISMO Conjunto de reações de DEGRADAÇÃO. Compostos orgânicos de alto PM em moléculas + simples Liberação de Energia livre Conservação da Energia em moléculas de alta Energia ATP ANABOLISMO - Conjunto de reações de SÍNTESE Moléculas + simples compostos orgânicos de alto PM Gasto de Energia Usam energia gerada no Catabolismo, ATP ADP + P i May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 4

5 4 TROCAS DE ENERGIA MACROMOLÉCULAS + O 2 CO 2 + H 2 O CATABOLISMO ADP + Pi ATP ANABOLISMO MACROMOLÉCULAS MOLÉCULAS MENORES TRABALHO May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 5

6 METABOLISMO ENERGÉTICO - ATP ATP - Significa Trifosfato de Adenosina ou Adenosina Trifosfato. Tem como função: capturar, armazenar temporariamente e transferir energia para os processos celulares. É um nucleoldeo cons`tuído pela base nitrogenada adenina unida ao glicídio ribose e a três grupos fosfato. As ligações químicas entre os fosfatos do ATP são chamadas de ligações de alta energia e são representadas pelo símbolo ( ~ ). May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 6

7 METABOLISMO ENERGÉTICO - ATP Ligação de alta energia May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 7

8 METABOLISMO ENERGÉTICO - ATP Ø A síntese de ATP ocorre pela adição de um grupo fosfato inorgânico, simbolizado por P i ao ADP. Ø ADP + P i + 7,3 Kcal /mol ATP Energia Adenosina difosfato + fosfato inorgânico Energia Adenosina trifosfato Bateria parcialmente carregada Bateria totalmente carregada May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 8

9 REAÇÕES ENDERGÔNICAS E EXERGÔNICAS (gasta energia) May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 9

10 RESPIRAÇÃO CELULAR May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 10

11 GLICÓLISE TRANSPORTE DE ELÉTRONS 1ª FASE: Glicólise. Ocorre no citosol da célula. 2ª FASE: Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs. Ocorre na Matriz Mitocondrial da Mitocôndria. 3ª FASE: Transporte de Elétrons (H) ou Cadeia Respiratória. Ocorre nas Cristas Mitocôndrias. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 11

12 GLICÓLISE A glicólise é uma etapa anaeróbica do processo de degradação da glicose, pois não precisa de oxigênio para ocorrer. 2 May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 12

13 ETAPAS METABÓLICAS DA DEGRADAÇÃO DA GLICOSE GLICÓLISE Etapa extra- mitocondrial da respiração celular, ocorre no citosol. Na glicólise uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de Ácido Pirúvico ou Piruvato (C3H4O3) Fazendo uso de 2 ATPs. Obs.: Podemos dizer que a glicólise é dividida em duas fazes, a fase a`vadora ou preparatória (fazendo uso de 2 ATPs, ou seja essa fase fica devendo 2 ATPs) e a fase de rendimento ou compensatória (onde é feito o pagamento dos 2 ATPs e ficando com o saldo de 2 ATPs). O aceptor de elétrons ou de hidrogênios NAD+ captura 4 elétrons e 2 íons H + os outros 2H + ficam livres no citosol. Moléculas dessa substância na forma oxidada(nad+) passam para o estado reduzido(nadh) ao capturarem elétrons e íons H + como mostrado na equação a seguir: 2 H e- + 2 NAD + 2 NADH A equação química que resume a glicólise é: C 6 H 12 O ATP + 2 NAD 2 C 3 H 4 O ATP + 2 NADH + 2 H + Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo May 15 13

14 RELEMBRANDO A AULA ANTERIOR - GLICÓLISE Fase preparatória: inves`mento de energia Fase de clivagem Fase compensatória: geração de energia GLICÓLISE 2 PIRUVATOS + 2 NADH + 4 ATPs 2 2 ATPS para pagamento. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 14

15 TRANSPORTE DO ÁCIDO PIRÚVICO PELA MEMBRANA MITOCONDRIAL May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 15

16 TRANSPORTE DO ÁCIDO PIRÚVICO PELA MEMBRANA O ácido pirúvico produzido na glicólise é transportado através das membranas da mitocôndria e na matriz mitocondrial, reage com a coenzima A (CoA). Dessa reação resulta ace`l coenzima A (Ace`l CoA) e uma molécula de gás carbônico. Ocorre também a transformação de 1NAD+ em 1NADH. Ø LEMBRE- SE: São 2 Piruvatos, assim, serão 2 CO 2 e 2 NADH. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 16

17 GLICÓLISE CADEIA RESPIRATÓRIA 1ª FASE: Glicólise. Ocorre no citosol da célula. 2ª FASE: Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs. Ocorre na Matriz Mitocondrial da Mitocôndria. 3ª FASE: Transporte de Elétrons (H) ou Cadeia Respiratória. Ocorre nas Cristas Mitocôndrias. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 17

18 No ciclo de Krebs são formados: 2CO2 3NADH 1FADH 2 1GTP May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 18

19 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA A síntese da maior parte do ATP gerado na respiração celular está acoplada a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2, que se transforma em NAD + e FAD. Nessa reoxidação são liberados os elétrons com alto nível de energia captados na degradação das moléculas orgânicas. Esses elétrons, após perderem seu excesso de energia, reduzem o gás oxigênio a moléculas de água. A energia liberada pelos elétrons durante a sua transferência até o O 2 é usada na produção de ATP. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 19

20 CADEIRA DE TRANSPORTE DE ÉLETRONS TRANFORMAÇÃO DE NADH EM ATP ESPAÇO INTRAMEMBRANOSO May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 20

21 SALDO DE ATP A PARTIR DO NADH 1 NADH 10 H + H + H + H + H + H + H + H + H + H + H + 1 ATP 1 ATP 1/2 ATP 2,5 ATP May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 21

22 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS Cada conjunto sequencial de transferidores de elétrons recebe o nome de cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória. A transferência de elétrons de um componente da cadeia para outro faz com que eles percam energia grada`vamente e possam, ao final da cadeia, combinar- se ao gás oxigênio(o2) produzindo água na reação. Obs: O aceptor final de elétrons na oxidação de moléculas orgânicas é o gás oxigênio. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 22

23 TEORIA QUIMIOSMÓTICA A energia liberada pelos elétrons em sua passagem pela cadeia respiratória é usada para concentrar íons H+ no espaço entre as membranas mitocondriais. Em alta concentração nesse espaço a tendência desses íons é voltar à matriz mitocondrial. Esse retorno ocorre através de um complexo de proteínas denominado sintetase do ATP presente na membrana mitocondrial interna o que vai posteriormente gerar energia química nas ligações entre os fosfatos do ATP. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 23

24 CADEIRA DE TRANSPORTE DE ÉLETRONS TRANFORMAÇÃO DE FADH 2 EM ATP May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 24

25 SALDO DE ATP A PARTIR DO FADH 2 FADH 2 6 H + H + H + H + H + H + H + 1 ATP 1/2 ATP 1,5 ATP May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 25

26 NÚMERO TOTAL DE ATP PRODUZIDO POR 1 GLICOSE GLICÓLISE Passagem do piruvato/ciclo KREBS SOMA CADEIA RESPIRATÓRIA NADH = X 2,5 = 25 ATP FADH X 1,5 = 3 ATP ATP ATP + 28 ATP = 32/30 ATP Perda termodinâmica de energia May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 26

27 Contabilidade energéwca da respiração aeróbica a parwr de 1 glicose Etapas Ocorrência Rendimento Molécula de ATP Glicólise Citosol 2 Ciclo de Krebs Cadeia Respiratória Matriz mitocondrial Membrana interna da mitocôndria 2 26 Total 30 14/05/15 1º ANO - BIOLOGIA 27

28 RESUMO May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 28

29 FERMENTAÇÃO Processo de degradação de moléculas orgânicas, com liberação de energia para formação de ATP, em que o aceptor final de elétrons e H + é uma molécula orgânica. A fermentação que ocorre na maior parte dos organismos, consiste em uma glicólise semelhante à da respiração celular, a diferença é que na fermentação, o ácido pirúvico recebe elétrons e H + do NAD transformando- se em ácido lá`co ou em álcool ellico(etanol) e gás carbônico. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 29

30 Tipos de fermentação 14/05/15 1º ANO - BIOLOGIA 30

31 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA O ácido pirúvico originado da glicólise transforma- se em álcool ellico e gás carbônico. Esse `po de fermentação ocorre no fungo Sarccaromyces cerevisiae, uma levedura conhecida popularmente como fermento de padaria. Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo May 15 31

32 FERMENTAÇÃO LÁTICA O ácido pirúvico originado da glicólise é transformado em ácido lá`co. É realizada pelos lactobacilos. May 15 Silvia Alix, Maj Vânia e Ten Luciana Araújo 32

33 Rendimento energéwco da respiração aeróbica x fermentação 14/05/15 1º ANO - BIOLOGIA 33