Processos de obtenção de energia - Parte II

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Processos de obtenção de energia - Parte II

  1. 1. PROCESSOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
  2. 2. METABOLISMO CELULAR <ul><li>Metabolismo  conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. </li></ul><ul><li>Reagentes Produtos </li></ul>Energia
  3. 3. DE ONDE VEM ESSA ENERGIA? <ul><li>A energia necessária para a realização de reações químicas do organismo vem da quebra de moléculas, principalmente carboidratos - glicose . </li></ul><ul><li>Outras moléculas também podem ser fonte de energia para a célula: lipídeos , proteínas e ácidos nucléicos . </li></ul>
  4. 4. ONDE A ENERGIA FICA ARMAZENADA? <ul><li>Nas ligações químicas entre os fosfatos da molécula de ATP. </li></ul><ul><li>ATP: Adenosina Tri-fosfato ou Trifosfato de Adenosina. </li></ul>
  5. 5. Adenina Pentose ATP Ribose P P P 2kcal/mol 7kcal/mol 7kcal/mol
  6. 6. COMO O ATP ARMAZENA ENERGIA? <ul><li>A energia liberada na quebra da glicose é armazenada nas ligações fosfato. </li></ul><ul><li>Quando a célula precisa de energia o ATP é quebrado em ADP + P, liberando energia. </li></ul>
  7. 7. Adenina Pentose ATP ADP + P Energia
  8. 8. SERES AUTÓTROFOS <ul><li>São aqueles que produzem o “próprio alimento”. </li></ul><ul><li>Eles são capazes de transformar energia. </li></ul><ul><li>Os autótrofos fotossintetizantes são capazes de transformar energia luminosa em energia química contida na molécula de glicose. </li></ul>
  9. 9. SERES HETERÓTROFOS <ul><li>Não “produzem o próprio alimento”. </li></ul><ul><li>Não conseguem transformar energia, logo precisam adquirir substratos que liberem energia quando são quebrados. </li></ul>
  10. 10. RESPIRAÇÃO CELULAR CAPÍTULO 09 Reações que resultam em liberação de energia através da quebra da molécula de glicose.
  11. 11. RESPIRAÇÃO CELULAR <ul><li>Pode ser de dois tipos: </li></ul><ul><li>Respiração anaeróbia  sem a utilização de O 2 , também chamada de FERMENTAÇÃO . </li></ul><ul><li>Respiração aeróbia  com a utilização de O 2 . </li></ul>
  12. 12. FERMENTAÇÃO <ul><li>Processo de degradação incompleta de substancias orgânicas com liberação de energia e realizada principalmente por fungos e bactérias. </li></ul><ul><li>A quebra de uma molécula de glicose gera apenas 2ATPs </li></ul>
  13. 13. FERMENTAÇÃO <ul><li>Os principais tipos são: </li></ul><ul><li>Fermentação Alcoólica </li></ul><ul><li>Fermentação Láctica </li></ul>
  14. 14. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA <ul><li>Realizada por leveduras (fungos unicelulares). </li></ul><ul><li>Produtos finais da quebra da glicose: CO 2 e Etanol (C 2 H 5 OH). </li></ul><ul><li>Utilização humana: produção de pães, bolos e bebidas alcoólicas. </li></ul>
  15. 16. FERMENTAÇÃO LÁCTICA <ul><li>Realizada por bactérias do leite. </li></ul><ul><li>Produto final da quebra da glicose: Ácido Láctico. </li></ul><ul><li>É empregada na preparação de iogurtes e queijos. </li></ul><ul><li>Também ocorre em nossos músculos em situações de grande esforço físico – fadiga muscular </li></ul>
  16. 18. RESPIRAÇÃO AERÓBIA <ul><li>Processo pelo qual a glicose é degradada em CO 2 e H 2 O na presença de oxigênio. </li></ul><ul><li>Rendimento: 38 ATPs por molécula de glicose quebrada. </li></ul><ul><li>Dividida em duas partes: </li></ul>
  17. 19. RESPIRAÇÃO AERÓBIA <ul><li>Fase anaeróbia (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma. </li></ul><ul><li>Fase aeróbia (oxidação do ácido pirúvico, ciclo de Krebs, fosforilação oxidativa e cadeia transportadora de elétrons) : requer a presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias </li></ul><ul><li>NÃO ESQUEÇA! Redução – reação química que leva ao ganho de energia. Oxidação – reação química que leva a perda de energia. </li></ul>
  18. 20. EQUAÇÃO GERAL <ul><li>C 6 H 12 O 6 + 6O 2  6CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP </li></ul>
  19. 21. GLICÓLISE – PROCESSO CITOPLASMÁTICO NAD : substância que atua como coenzima e que recebe elétrons e hidrogênios sendo reduzida a NADH 2 .
  20. 22. PROCESSOS MITOCONDRIAIS Membrana interna Membrana externa Matriz Mitocondrial Oxidação do ácido pirúvico Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa e cadeia respiratória Crista Mitocondrial
  21. 23. OXIDAÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO Importante! Duas moléculas de ácido pirúvico passam pelo processo de oxidação, produzindo duas moléculas de acetil - CoA
  22. 24. CICLO DE KREBS Importante! Duas moléculas de acetil - CoA passam pelo ciclo de Krebs. Portanto, os resultados apresentados devem ser considerados sempre em dobro.
  23. 25. FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA E CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS <ul><li>NADH 2 e FADH 2 sofrem oxidação (liberam H + ). </li></ul><ul><li>Os citocromos (moléculas transportadoras) transferem elétrons de um nível de maior energia para outro de menor energia. </li></ul><ul><li>- A liberação de energia permite a produção de ATPs (fosforilação = adição de Pi) </li></ul>
  24. 26. E O GÁS OXIGÊNIO? <ul><li>O gás oxigênio (O 2 ) é o aceptor final de hidrogênios que se soltam das moléculas de NADH 2 e FADH 2 . </li></ul><ul><li>A formação das moléculas de água (H 2 O) se dá porque os hidrogênios liberados são recebidos pelas moléculas de O 2 . </li></ul>
  25. 27. OS NUTRIENTES E O METABOLISMO ENERGÉTICO
  26. 28. SALDO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA <ul><li>Glicólise – 2 ATPs e 2 NADH 2 </li></ul><ul><li>Oxidação do ácido pirúvico – 2 NADH 2 </li></ul><ul><li>Ciclo de Krebs – 6 NADH 2 , 2 FADH 2 e 2 ATPs </li></ul><ul><li>Fosforilação oxidativa e cadeia respiratória </li></ul><ul><li>- cada NADH 2 gera 3 ATPs = 30 ATPs (10 NADH 2 ) </li></ul><ul><li>- cada FADH 2 gera 2 ATPs = 4 ATPs (2 FADH 2 ) </li></ul><ul><li>TOTAL = 38 ATPs </li></ul>
  27. 29. FOTOSSÍNTESE CAPÍTULO 10 Reações químicas que resultam na transformação da energia luminosa do sol em energia química orgânica
  28. 31. FOTOSSÍNTESE <ul><li>Energia luminosa transforma-se em energia química armazenada nas moléculas de glicídios produzidas no processo. </li></ul><ul><li>Ocorre em vegetais, algas e certas bactérias (cianobactérias) </li></ul><ul><li>21% do oxigênio atmosférico é produzido na fotossíntese. </li></ul>CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 Luz Clorofila
  29. 32. CLOROPLASTO: A SEDE DA FOTOSSÍNTESE <ul><li>Organela celular presente nos autótrofos fotossintetizantes eucariotos onde encontramos a clorofila. </li></ul><ul><li>Clorofila  pigmento necessário para a realização da fotossíntese. Associado apenas à membrana interna do cloroplasto – membrana tilacóide. Tem como átomo central o Magnésio (Mg). </li></ul>
  30. 33. Livro, pág. 286
  31. 34. FOTOSSÍNTESE <ul><li>Todo o processo é dividido em quatro etapas: </li></ul><ul><li>1) Absorção de luz </li></ul><ul><li>2) Transporte de elétrons </li></ul><ul><li>3) Produção de ATP </li></ul><ul><li>4) Fixação de carbono </li></ul><ul><li>As etapas 1, 2 e 3 são dependentes diretas da LUZ e, por isso, são chamadas de fotoquímicas. Constituem a fase clara. </li></ul><ul><li>A etapa 4 ou química não necessita de ativação luminosa para acontecer, mas utiliza os produtos provenientes da fase clara. Constitui a fase escura. </li></ul>
  32. 36. FASE CLARA – 1) ABSORÇÃO DE LUZ <ul><li>Luz </li></ul><ul><ul><li>Excitação dos elétrons da clorofila </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Elétrons capturados pelo aceptor Q </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Recuperação de elétrons perdidos pela clorofila a partir da decomposição da água </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>FOTÓLISE DA ÁGUA </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Moléculas de água decompõem-se em H + , elétrons e oxigênio. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>2 H 2 O ------ O 2 + 4 H + + 4 e - </li></ul></ul></ul></ul>
  33. 37. FOTÓ LISE DA ÁGUA <ul><li>Quebra da água pela energia da luz. </li></ul>
  34. 38. FASE CLARA – 2) TRANSPORTE DE ELÉTRONS <ul><li>Aceptor Q </li></ul><ul><ul><li>Transferência ------- ENERGIA </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Transferência ---------- ENERGIA </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Transferência -------- ENERGIA </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>NADP + : último aceptor de elétrons no cloroplasto </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>REUNINDO AS DUAS ETAPAS EM UMA REAÇÃO QUÍMICA </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>2 H 2 O + 2NADP + ------- O 2 + 2H + + 2NADPH </li></ul></ul></ul></ul>
  35. 39. e - A luz solar incide na molécula de clorofila. Essa molécula armazena essa energia e elétrons são liberados.
  36. 40. e - e - Esse elétron é passado para uma proteína transportadora presente na membrana dos tilacóides.
  37. 41. e - e - e - ATP ATP Dessa proteína, o elétron é passado para outras proteínas transportadoras presentes na membrana dos tilacóides. Quando o elétron pula de uma proteína para outra, energia é liberada e ATPs são produzidos.
  38. 42. NADP <ul><li>Aceptor intermediário de hidrogênios. </li></ul><ul><li>Essa molécula capta os hidrogênios liberados durante a fotólise da água e os passa para os carbonos que formarão a molécula de glicose. </li></ul><ul><li>NADP + H  NADPH </li></ul>
  39. 43. NADPH 2 H 2 O quebrada pela luz solar Molécula de Gás Oxigênio
  40. 44. VÍDEO – PROF. DORIVAL
  41. 45. 2) TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOTOSSISTEMAS <ul><li>Pigmentos fotossintetizantes </li></ul><ul><ul><li>Proteínas das membranas dos tilacóides </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Unidades de captação de luz: COMPLEXOS ANTENA </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Pigmentos reunidos – antena captadora de LUZ </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CLOROFILA a – área central – centro de reação </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Transferência dos elétrons excitados ao AceptorQ </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>FOTOSSISTEMAS I e II: conjunto formado pelo complexo antena, como o centro de reação e os aceptores de elétros. </li></ul></ul></ul>Livro, pág. 291
  42. 48. Livro, pág. 291, 292 e 293.
  43. 49. FASE CLARA – 3) PRODUÇÃO DE ATP <ul><li>FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA E CÍCLICA </li></ul><ul><ul><li>ACÍCLICA: envolve a participação dos dois fotossistemas; a energia luminosa captada pelo PSII é utilizada para a síntese de ATP, enquanto a luz captada pelo PSI é utilizada para a produção de NADPH. O elétron perdido é reposto pela quebra da água. </li></ul></ul><ul><ul><li>CÍCLICA: o elétron excitado e emitido pela clorofila do PSI é captado por um aceptor e transferido para uma cadeia transportadora de elétrons e em seguida retorna, com menor nível de energia, à mesma clorofila. </li></ul></ul>
  44. 51. Livro, pág. 293, 294 e 295
  45. 53. FASE ESCURA - 4) FIXAÇÃO DO CARBONO <ul><li>O NADPH e o ATP produzidos nas etapas iniciais da fotossíntese fornecem, respectivamente, hidrogênios e energia para a produção de glicídios a partir do gás carbônico. </li></ul><ul><li>Resumindo numa equação química: </li></ul><ul><li>CO 2 + 3ATP + 2NADPH + 2H + ----- (CH 2 O) + 3ADP + 3Pi + 2NADP + + H 2 O </li></ul>
  46. 54. 4) FIXAÇÃO DO CARBONO E O CICLO DAS PENTOSES <ul><li>Ocorre no estroma dos cloroplastos. </li></ul><ul><li>Série de reações químicas sequenciais, das quais participam o NADPH e o ATP produzidos nas fosforilações. </li></ul><ul><li>6 moléculas de CO2 reagem com 6 moléculas de RuBP (1.5-bifosfato de ribulose) e produzem no final duas moléculas de PGAL (gliceraldeído-3-fosfato), além de regenerar as 6 moléculas de RuBP. </li></ul><ul><li>As moléculas de PGAL produzidas combinan-se para originar outros glicídios. </li></ul>
  47. 55. VÍDEO – PROF. DORIVAL
  48. 56. Livro, pág. 296 e 297
  49. 57. FASE CLARA E FASE ESCURA
  50. 58. PGAL E OS NUTRIENTES <ul><li>1- PGAL transformado em sacarose no citosol </li></ul><ul><li>2 – PGAL no cloroplasto = amido armazenado </li></ul><ul><li>3 – PAGL – produção de glicídios </li></ul><ul><ul><ul><li>UTILIZAÇÃO IMEDIATA NAS MITOCÔNDRIAS = RESPIRAÇÃO </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Transformação em diversas substâncias orgânicas: aminoácidos, glicídios, gorduras, celulose; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Armazenamento na forma de amido </li></ul></ul></ul>
  51. 59. QUIMIOSSÍNTESE <ul><li>Processo que utiliza energia liberada por reações oxidativas de substâncias inorgânicas simples. </li></ul><ul><ul><li>Arqueas metanogênicas: obtêm energia a partir da reação entre H 2 e CO 2 com produção de CH 4 </li></ul></ul><ul><ul><li>Bactérias: Nitrosomonas e Nitrobacter </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vivem no solo e possuem importância fundamental no ciclo do nitrogênio no planeta. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Nitrossomonas obtêm energia por meio da oxidação do íon amônio presente no solo transformando-o em íon de nitrito </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Nitrobactérias obtêm energia por meio da oxidação do íon nitrito oxidando-o a íon nitrato </li></ul></ul></ul>Livro, pág. 298

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