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BIOENERGÉTICA I
Respiração Celular
BIOENERGÉTICA I
Respiração Celular
BIOLOGIA A (Profª Lara)
Livro Texto 1 Capítulo 14
Caderno 3 (Página 295 a 298)
Aulas 31 e 32
REAÇÕES DO CATABOLISMO
FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
(Produção de ATP )
A quebra de moléculas orgânicas para liberar
energia pode se dar de duas maneiras:
1) Fermentação: quebra parcial da molécula de
glicose na ausência de oxigênio.
2) Respiração celular: quebra total da molécula
de glicose na presença de oxigênio.
 Degradação completaDegradação completa da molécula de glicoseda molécula de glicose
originando gás carbônico (COoriginando gás carbônico (CO22) e água (H) e água (H22O) e energiaO) e energia
(ATP).(ATP).
 Mecanismo mais eficiente de produção e energia.Mecanismo mais eficiente de produção e energia.
O saldo energético é maior que o da fermentação.O saldo energético é maior que o da fermentação.
 A respiração celular acontece no citosol dos seresA respiração celular acontece no citosol dos seres
procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol,procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol,
continua e termina nas mitocôndrias .continua e termina nas mitocôndrias .
RESPIRAÇÃO CELULAR
A presença de átomos de oxigênio é condição básica
para a respiração e a origem dos mesmos permite
identificar dois tipos diferentes desse processo:
 Respiração Celular Aeróbia – o oxigênio consumido é o
O2 (gás oxigênio). Realizada bactérias, protistas, fungos e
pelas plantas e animais.
 Respiração Anaeróbia – o oxigênio consumido tem
origem de substâncias inorgânicas como carbonatos (CO3
- 2
),
nitratos (NO3
−
), sulfatos (SO4
2-
). Realizada apenas por alguns
tipos de bactérias.
RESPIRAÇÃO CELULAR
CICLO DO NITROGÊNIO E A
DESNITRIFICAÇÃO
A Respiração Anaeróbica é utilizada por algumas bactérias que
vivem no solo ou em águas estagnadas, onde o suprimento de
oxigênio é escasso. Os produtos finais da respiração
anaeróbica são o gás carbônico (CO2) e uma substância
inorgânica, que varia de acordo com a espécie de bactéria.
RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA
RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA (Eucariotos)
Aceptor final
de hidrogênios
Uma parte da energia é liberada na forma de calor e o restante é
utilizado na produção de ATP.
GLICÓLISE
 Quebra da molécula de glicose (6C) em duas moléculas de
piruvato (3C).
Ocorre no citosol, na ausência de oxigênio (anaerobiose).
 Mesma sequência de reações que ocorrem na fermentação.
 Rendimento energético: 2 ATP
 A diferença é o destino do piruvato e do NADH, os quais vão
para a mitocôndria.
 Dentro da mitocôndria, piruvato e NADH vão participar das
etapas seguintes do processo respiratório.
CICLO DE KREBS
(CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO)
Ocorre na matriz mitocondrial.
 Série de reações de descarboxilação (perda
de CO2) e de desidrogenação (perda de
hidrogênios).
Início: formação da acetilcoenzima A (acetil CoA), a partir da
transformação do piruvato ao entrar na matriz mitocondrial.
 Principal objetivo: fornecimento de hidrogênios para o
funcionamento da cadeia respiratória (cadeia transportadora de
elétrons).
 Participação de um outro aceptor intermediário de
hidrogênios: FAD
 Rendimento energético: 2 ATP
Na ausência de glicose, a célula pode utilizar outras moléculas
para a realização da respiração celular, como aminoácidos
(proteínas) e ácidos graxos (lipídios), com a participação da
Coenzima- A. Os compostos intermediários obtidos a partir
dessas moléculas entrarão no ciclo de Krebs.
INTEGRAÇÃO METABÓLICA
Ciclo de Krebs e outras vias de oxidação do metabolismo energético
INTEGRAÇÃO METABÓLICA
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CADEIA RESPIRATÓRIA
Ocorre nas cristas mitocondriais.
 Via metabólica de fosforilação
oxidativa ( = produção de ATP, por meio
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Os elétrons dos hidrogênios do NADH
e do FADH2 são transportados por
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localizadas nas cristas mitocondriais.
Durante este transporte, os carreadores de elétrons alternam
entre o estado oxidado e reduzido, conforme doam ou recebam
elétrons.
 A energia dos elétrons é utilizada para bombear íons H+
da
matriz mitocondrial para o espaço entre as membranas
mitocondriais.
CADEIA RESPIRATÓRIA
 Esse gradiente iônico é utilizado
por uma enzima (ATP sintase) para
produção de ATP, enquanto os íons
H+
retornam do espaço
intermembranar para a matriz
mitocondrial.
 Quimiosmose: acoplamento do
gradiente iônico com a síntese de
ATP.
 Ao final, os elétrons atravessam
a cadeia respiratória e chegam até
o aceptor final, que é o oxigênio.
 Oxigênio se combina com os
hidrogênios, formando água.
 Rendimento energético: 26 ATP(Maior rendimento da respiração celular).
A enzima ATP sintase da cadeia respiratória trabalha como
uma bomba de íons funcionando ao contrário.
Em vez de hidrolisar ATP para bombear íons contra seus
gradientes de concentração, na respiração celular, a ATP
sintase usa a energia de um gradiente iônico já existente para
impulsionar a síntese de ATP. No caso, esse gradiente de
concentração é gerado pela diferença na concentração de íons
H+
nas extremidades opostas da membrana interna da
mitocôndria.
Esse processo no qual a energia armazenada em forma de um
gradiente de íons H+ através da membrana é utilizada para a
síntese de ATP é chamado de quimiosmose (do grego, osmos =
esforço).
A ATP SINTASE DA CADEIA RESPIRATÓRIA
Em procariotos, as proteínas carreadoras da cadeia
transportadora de elétrons estão na membrana
plasmática
RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA
RENDIMENTO ENERGÉTICO TOTAL
EQUAÇÃO GERAL
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP
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de elétrons
Ciclo de Krebs Resultado da combinação dos
elétrons e hidrogênios com o
oxigênio, ao final da cadeia
respiratória
RESUMINDO TUDO...
Quadro comparativo entre Respiração Aeróbia e Fermentação
• Quebra incompleta de glicose.
• Produto oxidado é parcialmente
decomposto, não liberando toda a
energia disponível. Sobram resíduos
energéticos.
• Não utiliza O².
• Não há formação de água.
• Formação de um menor número de
moléculas de ATP.
• Glicólise + redução do piruvato,
formando ácido lático, etanol).
• Ocorre com algumas bactérias,
leveduras, vermes intestinais,
células musculares e hemácias.
• Local das reações: citosol.
Fermentação
• Quebra completa de glicose.
• Produto oxidado totalmente
decomposto em CO² e H²O, liberando
toda energia.
• Exige a presença de O².
• Há formação de água como produto
final.
• Formação de um maior número de
moléculas de ATP.
• Glicólise, ciclo de Krebs e cadeia
respiratória.
• Ocorre na maioria dos seres vivos.
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mitocôndrias (eucariontes).
Respiração Aeróbica
Exercícios (Pág. 297)
Etapa I – glicólise (ocorre no citosol);
Etapa II – ciclo de Krebs (ocorre na matriz mitocondrial);
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  • 1. BIOENERGÉTICA I Respiração Celular BIOENERGÉTICA I Respiração Celular BIOLOGIA A (Profª Lara) Livro Texto 1 Capítulo 14 Caderno 3 (Página 295 a 298) Aulas 31 e 32
  • 2. REAÇÕES DO CATABOLISMO FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA (Produção de ATP ) A quebra de moléculas orgânicas para liberar energia pode se dar de duas maneiras: 1) Fermentação: quebra parcial da molécula de glicose na ausência de oxigênio. 2) Respiração celular: quebra total da molécula de glicose na presença de oxigênio.
  • 3.  Degradação completaDegradação completa da molécula de glicoseda molécula de glicose originando gás carbônico (COoriginando gás carbônico (CO22) e água (H) e água (H22O) e energiaO) e energia (ATP).(ATP).  Mecanismo mais eficiente de produção e energia.Mecanismo mais eficiente de produção e energia. O saldo energético é maior que o da fermentação.O saldo energético é maior que o da fermentação.  A respiração celular acontece no citosol dos seresA respiração celular acontece no citosol dos seres procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol,procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol, continua e termina nas mitocôndrias .continua e termina nas mitocôndrias . RESPIRAÇÃO CELULAR
  • 4. A presença de átomos de oxigênio é condição básica para a respiração e a origem dos mesmos permite identificar dois tipos diferentes desse processo:  Respiração Celular Aeróbia – o oxigênio consumido é o O2 (gás oxigênio). Realizada bactérias, protistas, fungos e pelas plantas e animais.  Respiração Anaeróbia – o oxigênio consumido tem origem de substâncias inorgânicas como carbonatos (CO3 - 2 ), nitratos (NO3 − ), sulfatos (SO4 2- ). Realizada apenas por alguns tipos de bactérias. RESPIRAÇÃO CELULAR
  • 5. CICLO DO NITROGÊNIO E A DESNITRIFICAÇÃO A Respiração Anaeróbica é utilizada por algumas bactérias que vivem no solo ou em águas estagnadas, onde o suprimento de oxigênio é escasso. Os produtos finais da respiração anaeróbica são o gás carbônico (CO2) e uma substância inorgânica, que varia de acordo com a espécie de bactéria.
  • 7. RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA (Eucariotos) Aceptor final de hidrogênios Uma parte da energia é liberada na forma de calor e o restante é utilizado na produção de ATP.
  • 8. GLICÓLISE  Quebra da molécula de glicose (6C) em duas moléculas de piruvato (3C). Ocorre no citosol, na ausência de oxigênio (anaerobiose).  Mesma sequência de reações que ocorrem na fermentação.  Rendimento energético: 2 ATP  A diferença é o destino do piruvato e do NADH, os quais vão para a mitocôndria.  Dentro da mitocôndria, piruvato e NADH vão participar das etapas seguintes do processo respiratório.
  • 9.
  • 10. CICLO DE KREBS (CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO) Ocorre na matriz mitocondrial.  Série de reações de descarboxilação (perda de CO2) e de desidrogenação (perda de hidrogênios). Início: formação da acetilcoenzima A (acetil CoA), a partir da transformação do piruvato ao entrar na matriz mitocondrial.  Principal objetivo: fornecimento de hidrogênios para o funcionamento da cadeia respiratória (cadeia transportadora de elétrons).  Participação de um outro aceptor intermediário de hidrogênios: FAD  Rendimento energético: 2 ATP
  • 11.
  • 12.
  • 13. Na ausência de glicose, a célula pode utilizar outras moléculas para a realização da respiração celular, como aminoácidos (proteínas) e ácidos graxos (lipídios), com a participação da Coenzima- A. Os compostos intermediários obtidos a partir dessas moléculas entrarão no ciclo de Krebs. INTEGRAÇÃO METABÓLICA Ciclo de Krebs e outras vias de oxidação do metabolismo energético
  • 14. INTEGRAÇÃO METABÓLICA Ciclo de Krebs e outras vias de oxidação do metabolismo energético
  • 15. CADEIA RESPIRATÓRIA Ocorre nas cristas mitocondriais.  Via metabólica de fosforilação oxidativa ( = produção de ATP, por meio de reações de oxidação). Os elétrons dos hidrogênios do NADH e do FADH2 são transportados por proteínas carreadoras (citocromos), localizadas nas cristas mitocondriais. Durante este transporte, os carreadores de elétrons alternam entre o estado oxidado e reduzido, conforme doam ou recebam elétrons.  A energia dos elétrons é utilizada para bombear íons H+ da matriz mitocondrial para o espaço entre as membranas mitocondriais.
  • 16. CADEIA RESPIRATÓRIA  Esse gradiente iônico é utilizado por uma enzima (ATP sintase) para produção de ATP, enquanto os íons H+ retornam do espaço intermembranar para a matriz mitocondrial.  Quimiosmose: acoplamento do gradiente iônico com a síntese de ATP.  Ao final, os elétrons atravessam a cadeia respiratória e chegam até o aceptor final, que é o oxigênio.  Oxigênio se combina com os hidrogênios, formando água.  Rendimento energético: 26 ATP(Maior rendimento da respiração celular).
  • 17.
  • 18. A enzima ATP sintase da cadeia respiratória trabalha como uma bomba de íons funcionando ao contrário. Em vez de hidrolisar ATP para bombear íons contra seus gradientes de concentração, na respiração celular, a ATP sintase usa a energia de um gradiente iônico já existente para impulsionar a síntese de ATP. No caso, esse gradiente de concentração é gerado pela diferença na concentração de íons H+ nas extremidades opostas da membrana interna da mitocôndria. Esse processo no qual a energia armazenada em forma de um gradiente de íons H+ através da membrana é utilizada para a síntese de ATP é chamado de quimiosmose (do grego, osmos = esforço). A ATP SINTASE DA CADEIA RESPIRATÓRIA
  • 19. Em procariotos, as proteínas carreadoras da cadeia transportadora de elétrons estão na membrana plasmática
  • 20. RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA RENDIMENTO ENERGÉTICO TOTAL EQUAÇÃO GERAL C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP Aceptor final de elétrons Ciclo de Krebs Resultado da combinação dos elétrons e hidrogênios com o oxigênio, ao final da cadeia respiratória
  • 21.
  • 23. Quadro comparativo entre Respiração Aeróbia e Fermentação • Quebra incompleta de glicose. • Produto oxidado é parcialmente decomposto, não liberando toda a energia disponível. Sobram resíduos energéticos. • Não utiliza O². • Não há formação de água. • Formação de um menor número de moléculas de ATP. • Glicólise + redução do piruvato, formando ácido lático, etanol). • Ocorre com algumas bactérias, leveduras, vermes intestinais, células musculares e hemácias. • Local das reações: citosol. Fermentação • Quebra completa de glicose. • Produto oxidado totalmente decomposto em CO² e H²O, liberando toda energia. • Exige a presença de O². • Há formação de água como produto final. • Formação de um maior número de moléculas de ATP. • Glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. • Ocorre na maioria dos seres vivos. • Local das reações: citosol mitocôndrias (eucariontes). Respiração Aeróbica
  • 24. Exercícios (Pág. 297) Etapa I – glicólise (ocorre no citosol); Etapa II – ciclo de Krebs (ocorre na matriz mitocondrial); Etapa III – cadeia respiratória (ocorre nas cristas mitocondriais).

Notas do Editor

  1. Como as células procarióticas são desprovidas de mitocôndrias (organela citoplasmática), tanto a glicólise quanto o ciclo de Krebs ocorrem no hialoplasma da célula, enquanto a cadeia respiratória acontece próximo à face interna da membrana plasmática.
  2. O combustível glicose é oxidado (perde elétrons e hidrogênios) e o oxigênio é reduzido (ganha elétrons e hidrogênios). Os elétrons perdem energia ao longo do caminho e essa energia liberada (reação catabólica) é usada para sintetizar ATP.
  3. O piruvato entra na mitocôndria por transporte ativo. A coenzima A é uma substância derivada de uma vitamina do complexo B (ácido pantotênico), capaz de ativar uma enzima que catalisará a reação do acetil ao oxaloacetato, reação fundamental para o ciclo.