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OBTENÇÃO DE ENERGIA
Biologia e Geologia
10º Ano
2009/2010
Metabolismo celular
   A fotossíntese assegura o fluxo
    energético que se inicia no Sol e
    continua através dos seres vivos.

   Os compostos orgânicos sintetízados
    durante a fotossíntese são altamente
    energéticos, no entanto não podem ser
    utilizados directamente nos processos
    bioquímicos que ocorrem no interior das
    células, pelo que têm que ser
    degradados de forma a libertar a
    energia formando ATP, a qual já pode
    ser utilizada.
Metabolismo celular
       Nas células ocorrem muitas reacções químicas essenciais à vida.

       Ao conjunto de todas essas reacções dá-se o nome de Metabolismo
        celular, podendo no entanto distinguir-se dois tipos:

                                      Metabolismo



                              Catabolismo      Anabolismo



Compostos       orgânicos    são                      Reacções onde ocorre fiormação
decompostos em moléulas mais                          de moléculas mais complexas a
simples, ocorrendo libertação de                      partir de moléculas simples,
energia.                                              havendo consumo de energia.
ATP
   A libertação de energia dos compostos
    orgânicos faz-se por etapas.

       Caso contrário a libertação de calor seria
        tal que se tornaria incompativel com a vida.

       Assim a obtenção de energia dá-se através
        de uma sequência de reacções em cadeia
        nas quais a energia vai sendo libertada e
        acumulada em compostos energéticos
        intermédios como o ATP.

       De facto o ATP é o composto energético
        intermédio mais comum nos seres vivos,
        sendo por isso considerado o transportador
        universal de energia, a nível celular.
Transportadores e aceptores
   Existem diversas vias catabólicas capazes de transferir a energia contida nos
    compostos orgânicos para moléculas de ATP.

   Nestas intervêm compostos como o NAD que transporta protões e electrões do
    hidrogénio desde o substracto (composto orgânico incial) até a um aceptor final.

   Se o aceitador (aceptor) final for uma molécula inorgânica, o conjunto destas
    reacções denomina-se de respiração.
       Se a aceptor for o oxigénio dá-se o caso particular da respiração aeróbia.

       Se o aceptor final for outro composto inorgânico como por exemplo o Nitrato, o Sulfato
        ou o Dióxido de Carbono estamos perante a respiração anaeróbia.

   Por outro lado se não existir um aceptor final externo, mas sim um derivado do
    substracto inicial, como por exemplo o piruvato, então estamos perante o caso da
    fermentação.
Respiração vs Fermentação
   Seres vivos simples como algumas
    bactérias, utilizam a fermentação como via
    única    de      obtenção    de    energia,
    denominam-se anaeróbios obrigatórios.

   No caso do Homem, e de outros seres vivos
    como       as      leveduras,      utiliza
    preferencialmente a respiração aeróbia,
    pois através dela retira grandes
    quantidades de energia.

   No entanto e perante uma situação de
    ausência desse gás, concentrações baixas
    ou ainda situações onde é necessário
    energia extra, alguns destes seres vivos
    são capazes de realizar fermentação
    como uma via alternativa, por isso se
    denominam de anaeróbios facultativos.
Fermentação
Fermentação

   No ínicio do século XIX, Louis Pasteur
    realizou uma série de experiências com
    leveduras, com vista a conhecer melhor o
    processo de fermentação.

       As leveduras são fungos (eucariontes)
        unicelulares com grande capacidade de
        multiplicação   perante as condições
        necessárias.
           Meios ricos em açucares;
           Temperaturas amenas.

       A velocidade de reprodução das leveduras
        varia por exemplo com:
           Quantidade de substracto;
           Quantidade de produto final resultante.
Fermentação
   Pasteur            Verifica-se que o
                        processo       aeróbio
    realizou            deverá     ser    mais
    várias              rentável
                        quantidade
                                    pois
                                           de
                                             a
    experiências,       levedeuras final é
    uma       das       muito maior do queno
                        caso anaeróbio.
    mais simples
    foi aquela         Outro facto visível é
    em        que       que um dos produtos
                        finais da fermentação
    apenas              (anaeróbia) é um
    variou      a       álcool etílico, razão
                        pelo       qual    se
    presença ou         denomina a este
    não        de       processo,
                        fermentação
    oxigénio.           alcoólica.
Fermentação
   A fermentação levada a cabo pelas levedura é responsável
    pela produção/transformação de muitos dos produtos
    alimentares humanos.

    A fermentação é um processo simples e, em termos
    evolutivos, primitivo.

   Ocorre no hialoplasma das células e divide-se em:
       Glicólise – conjunto de reacções que degradam a glicose até
        ácido pirúvico ou piruvato.

       Redução do piruvato – conjunto de reacções que conduzem à
        formação dos produtos de fermentação.
Glicolise
   A glicose é uma molécula quimicamente
    inerte, assim para que a sua degradação
    se inicie é necessário activa-la através de
    energia fornecida pelo ATP. (FASE DE
    ACTIVAÇÃO)

   De seguida ocorre uma sequência de
    reacções até à formação de ácido pirúvico
    com formação de ATP e NADH. (FASE DE
    RENDIMENTO)

   Assim para activar cada glicose é
    necessário o gasto de 2 ATP com o ganho
    de 4 ATP e 2 NADH.

   O Rendimento é assim de 2ATPs e 2NADHs.

   Formando-se por cada glicose 2 Piruvatos.
Redução do Piruvato
   Os NADH formados durante a fase de activação,
    vão agora ser utilizados para reduzir o piruvato
    em condições de anaerobiose.

   O produto final varia de fermentação para
    fermentação .
     Fermentação alcoólica – álcool etílico;
     Fermentação lactica – ácido láctico;
     Fermentação acética – ácido acético;
     Fermentação butírica – ácido butírico.
Fermentação alcoólica e láctica.
Respiração
Mitocôndrias
   Bactérias     e    leveduras    não
    apresentam       grandes     gastos
    energéticos, pelo que a fermentação
    serve perfeitamente.

   No entanto em células mais evoluídas
    as necessidades energéticas são
    superiores, pelo que em células
    eucariontes    surgiram   organelos
    especializados – as mitocôndrias –
    na oxidação completa do ácido
    pirúvico, o que permite aproveitar
    muito mais a glicose.

   A processo é tão intenso e completo
    que o produto final obtido é
    extremamente simples, o CO2.
Respiração aeróbia
   Uma vez que este processo ocorre na presença
    de Oxigénio,    denomina-se de Respiração
    Aeróbia.

   Etapas da Respiração Aeróbia

       Glicólise
           (Citoplasma)
       Formaçaõ do Acetil-CoA
          (Mitocôndrias)
       Ciclo de Krebs
           (Mitocôndrias)
       Cadeia Transportadora (Fosforilação oxidativa)
           (Crista Interna das Mitocôndrias)
Glicólise e formação do Acetil-CoA



• A glicólise é uma etapa comum à fermentação e à respiração.
    • Por cada molécula de Glicose formam-se:
          • 2 moléculas de NADH;
          • 4 moléculas de ATP (embora se gastem 2 para activar a Glicose);
          • 2 moléculas de Ácido Piruvico.
• Na presença de Oxigénio o Ácido Pirúvico entra na Mitocôndria sofrendo uma
  descarboxilação e é oxidado (perda de um H+ o qual é utilizado para reduzir NAD+
  a NADH).
• Ao composto assim formado junta-se um cofactor denominado de Coenzima A,
  formando-se por cada molécula de ácido pirúvico um molécula de Acetilcoenzima A
  (Acetil-CoA).
    • Assim por cada molécula de Glicose formam-se:
          • 2 moléculas de Acetil-CoA;
          • 2 moléculas de NADH;
          • 2 moléculas de CO2.
Ciclo de Krebs
   O Ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, é
    um conjunto de reacções metabólicas que
    leva à completa oxidação do Acetil-CoA,
    isto é, da glicose.

   Decorre na matriz da mitocôndria.

   É catalizada por uma série de enzimas
    onde se destacam as:
       Descarboxilase;
       Desidrogenase (cataliza as reacções de
        oxidação-redução que levam à formação do
        NADH).


   Por cada molécula de Glicose têm que
    ocorrer dois ciclos de Krebs, pois formam-se
    dois Acetil-CoA, e por cada volta é gasto
    um.
Ciclo de Krebs
   O ciclo inicia-se com a junção de uma
    molécula de Acetil-CoA (2C) com uma
    molécula de ácido oxaloacético (4C),
    formando-se um composto de seis
    carbonos, o Ácido Cítrico.

   De      seguida     ocorrem       duas
    descarboxilações e duas oxidações, com
    a formação de 2 CO2 e 2 NADH.

   Ocorre agora uma fosforilação de ADP
    em ATP.

   Para terminar ocorrem duas oxidações
    com a formação de um NADH e um
    FADH2.

   Depois deste processo forma-se um
    composto de quatro carbonos, ácido
    oxaloacético.
Ciclo de Krebs
   Por cada molécula de Glicose, no final de dois
    ciclos de Krebs formam-se:

     Seis   moléculas de NADH;

     Duas   moléculas de FADH2;
       Transportador   de electrões e protões semelhante ao NADH.
     Duas   moléculas de ATP;

     Duas   moléculas de CO2.
Cadeia Transportadora
   As moléculas de NADH e FADH2 formadas nas
    etapas anteriores vão agora transportar os
    electrões      até      uma      série      de
    aceptores/transportadores de electrões que se
    encontram na membrana interna da mitocôndria.

   Estas    proteinas    aceptoras          encontram-se
    organizadas de acordo com               a afinidade
    crescente para com os electrões.
       O que permite um fluxo contínuo e unidireccional dos
        electrões na cadeia.


   Existem 4 proteínas transportadoras, às quais se
    dá o nome de Complexo I, II, III e V.

   Sendo que o aceitador final de electrões é o
    Oxigénio.
Cadeia transportadora
   Os NADH e os FADH2 ao chegarem à cadeia transportadora,
    cedem os electrões que transportam, sendo por isso oxidados.

   No caso do NADH:

       O Complexo I que tem afinidade para electrões mais energéticos, ao
        receber 2 electrões bombeia protões da matriz mitocondrial para o
        espaço intermembranar.
           Ao fazer isso os electrõe perdem parte da sua energia.

       Os electrões passam então para o Complexo II, que não bombeia
        protões, mas faz com que os electrões percam alguma energia

       De seguida, os electrões com uma energia mais baixa, passam para o
        transportador seguinte, Complexo III, que também bombeia mais protões
        para o espaço intermembranar, fazendo com que os electrões perca mais
        um pouco de energia.


       Os electrões agora ainda menos energéticos, passam para o ultimo
        transportador, Complexo IV, que também bombeia protões, fazendo com
        que os electrões percam ainda mais energia.


       Nesta fase os electrões passa para o aceitador final que é o Oxigénio,
        que a receber duas cargas negativas junta-se também a dois protões e
        forma uma molécula de água.
Cadeia transportadora
   Os protões transportados pelos Complexos I, III e
    IV, acumulam-se no espaço intermembranar e ai
    permanecem devido ao facto da membrana ser
    impermeavel aos protões.

   Desta forma cria-se um desequilíbrio entre os dois
    lados da membrana, que tem que ser eliminado
    fazendo passar protões para a matriz.

   Assim existem ATPases na membrana interna da
    mitocôndria que permitem a passagem desses
    protões.

   Por cada protão que passa pela ATPase gera-se
    um ATP, por fosforilação de ADP.

   Como cada NADH acaba por ser responsável
    pelo bombeamento de 3 protões para o lado
    intermembranar, então cada NADH é responsável
    pela fosforilação de 3 ATPs.
Cadeia transportadora
   O FADH2 só transfere os electrões para o
    Complexo II, o qual não transporta protões
    para o espaço intermembranar.

   Os electrões passa, então para o Complexo
    III e aí leva ao bombeamento de protões,
    fazendo com que os electrões percam
    energia.

   Estes passam para o Complexo IV, que
    bombeia mais protões, e os electrões
    passam então para o Oxigénio levando à
    formação de água.

   Neste caso só houve bombeamento de 2
    protões, os quais ao passarem pela
    ATPsintetase levam à formação de 2 ATP.
Síntese de ATP
   Para verificar quanto ATP cada mólecula de Glicose pode originar temos que
    nos lembrar que se formaram:

       6 NADH no Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial);
       2 FADH2 no Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial);
       2 NADH na Glicólise (Citoplasma/Hialoplasma);
       2 NADH na formação do Acetil-CoA (Matriz Mitcondrial).

       Todos estes vão ser utilizados na cadeia respiratória para sintetizar ATP…

           No entanto existe um problema para os NADH provenientes da Glicólise, pois a membrana
            interna da mitocôndria é impermeável ao NADH do hialoplasma.

           Os electrões transportados então por esses NADH são normalmente cedidos a FAD
            existentes na matriz mitocondrial, ou em algumas situações para NAD+ da matriz
            mitocondrial.

           Geram-se assim duas situações.
Síntese de ATP
   Situação 1                                       Situação 2
       Por molécula de glicose:                         Por molécula de glicose:
           Os NADH da glicólise cedem os                    Os NADH da glicólise cedem os
            electrões ao FAD.                                 electrões ao NAD+.

           2NADH (Glicólise ) que se                        2NADH (Glicólise ) que se
            transformam em 2FADH2;                            transformam em 2NADH;
           2NADH (Acetil-CoA);                              2NADH (Acetil-CoA);
           6NADH (Ciclo de Krebs)                           6NADH (Ciclo de Krebs)
           2FADH2 (Ciclo de Krebs)                          2FADH2 (Ciclo de Krebs)
                4ATP+6ATP+18ATP+4ATP
                                                                 6ATP+6ATP+18ATP+4ATP
                  TOTAL na C.T.: 32 ATP
                                                                   TOTAL na C.T.: 34 ATP
                                                                       Total da Respiração:
                  Total da Respiração:
                                                              34ATP(C.T.)+4ATP(Glicólise)+2(C.K.)
          32ATP(C.T.)+4ATP(Glicólise)+2(C.K.)                                 40ATP
                         38ATP                             No entanto são gastos 2ATP para activar a
        No entanto são gastos 2ATP para activar             Glicose, logo o rendimendo é de 38ATP.
           a Glicose, logo o rendimendo é de
                         36ATP.
Balanço Energético

NADH + H+   NAD + + 2H+ + 2e -




                    FAD           NAD+




                  36 ATP         38 ATP
Respiração aeróbia… visão geral
Respiração vs Fermentação
Respiração vs Fermentação
   Respiração (aerobiose)                    Fermentação (anaerobiose)

       Processo mais eficaz de retirar           Processo pouco eficaz de retirar
        energia      dos     compostos             energia      dos      compostos
        orgânicos;                                 orgânicos;

       No caso da Glicose pode gerar             No caso da glicose gera 2 ATPs,
        até 38 ATPs, o que representa              apenas 2% da energia contida
        40% da energia contida na                  na molécula de glicose;
        molécula;
                                                  Os produtos    finais como por
       Verifica-se que muita da energia           exemplo        álcool      etílico
        se perde sobre a forma de calor,           (fermentação   alcóolica) contém
        a qual pode ser utilizada pelos            ainda muita     energia química
        seres vivos para manterem o                potencial.
        corpo quente.
                                                  Degração incompleta da Glicose
       Degradação      completa     da
        Glicose.
Vias metabólicas
   Na ausência de Glicose,
    os organismos podem
    recorrer    a      outros
    compostos     orgânicos
    como prótidos e lípidos.

   Nesses   casos    tanto
    prótidos como lípidos
    têm que ser convertidos
    em           compostos
    precedentes ao Ciclo de
    Krebs.

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  • 1. OBTENÇÃO DE ENERGIA Biologia e Geologia 10º Ano 2009/2010
  • 2. Metabolismo celular  A fotossíntese assegura o fluxo energético que se inicia no Sol e continua através dos seres vivos.  Os compostos orgânicos sintetízados durante a fotossíntese são altamente energéticos, no entanto não podem ser utilizados directamente nos processos bioquímicos que ocorrem no interior das células, pelo que têm que ser degradados de forma a libertar a energia formando ATP, a qual já pode ser utilizada.
  • 3. Metabolismo celular  Nas células ocorrem muitas reacções químicas essenciais à vida.  Ao conjunto de todas essas reacções dá-se o nome de Metabolismo celular, podendo no entanto distinguir-se dois tipos: Metabolismo Catabolismo Anabolismo Compostos orgânicos são Reacções onde ocorre fiormação decompostos em moléulas mais de moléculas mais complexas a simples, ocorrendo libertação de partir de moléculas simples, energia. havendo consumo de energia.
  • 4. ATP  A libertação de energia dos compostos orgânicos faz-se por etapas.  Caso contrário a libertação de calor seria tal que se tornaria incompativel com a vida.  Assim a obtenção de energia dá-se através de uma sequência de reacções em cadeia nas quais a energia vai sendo libertada e acumulada em compostos energéticos intermédios como o ATP.  De facto o ATP é o composto energético intermédio mais comum nos seres vivos, sendo por isso considerado o transportador universal de energia, a nível celular.
  • 5. Transportadores e aceptores  Existem diversas vias catabólicas capazes de transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP.  Nestas intervêm compostos como o NAD que transporta protões e electrões do hidrogénio desde o substracto (composto orgânico incial) até a um aceptor final.  Se o aceitador (aceptor) final for uma molécula inorgânica, o conjunto destas reacções denomina-se de respiração.  Se a aceptor for o oxigénio dá-se o caso particular da respiração aeróbia.  Se o aceptor final for outro composto inorgânico como por exemplo o Nitrato, o Sulfato ou o Dióxido de Carbono estamos perante a respiração anaeróbia.  Por outro lado se não existir um aceptor final externo, mas sim um derivado do substracto inicial, como por exemplo o piruvato, então estamos perante o caso da fermentação.
  • 6. Respiração vs Fermentação  Seres vivos simples como algumas bactérias, utilizam a fermentação como via única de obtenção de energia, denominam-se anaeróbios obrigatórios.  No caso do Homem, e de outros seres vivos como as leveduras, utiliza preferencialmente a respiração aeróbia, pois através dela retira grandes quantidades de energia.  No entanto e perante uma situação de ausência desse gás, concentrações baixas ou ainda situações onde é necessário energia extra, alguns destes seres vivos são capazes de realizar fermentação como uma via alternativa, por isso se denominam de anaeróbios facultativos.
  • 8. Fermentação  No ínicio do século XIX, Louis Pasteur realizou uma série de experiências com leveduras, com vista a conhecer melhor o processo de fermentação.  As leveduras são fungos (eucariontes) unicelulares com grande capacidade de multiplicação perante as condições necessárias.  Meios ricos em açucares;  Temperaturas amenas.  A velocidade de reprodução das leveduras varia por exemplo com:  Quantidade de substracto;  Quantidade de produto final resultante.
  • 9. Fermentação  Pasteur  Verifica-se que o processo aeróbio realizou deverá ser mais várias rentável quantidade pois de a experiências, levedeuras final é uma das muito maior do queno caso anaeróbio. mais simples foi aquela  Outro facto visível é em que que um dos produtos finais da fermentação apenas (anaeróbia) é um variou a álcool etílico, razão pelo qual se presença ou denomina a este não de processo, fermentação oxigénio. alcoólica.
  • 10. Fermentação  A fermentação levada a cabo pelas levedura é responsável pela produção/transformação de muitos dos produtos alimentares humanos.  A fermentação é um processo simples e, em termos evolutivos, primitivo.  Ocorre no hialoplasma das células e divide-se em:  Glicólise – conjunto de reacções que degradam a glicose até ácido pirúvico ou piruvato.  Redução do piruvato – conjunto de reacções que conduzem à formação dos produtos de fermentação.
  • 11. Glicolise  A glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para que a sua degradação se inicie é necessário activa-la através de energia fornecida pelo ATP. (FASE DE ACTIVAÇÃO)  De seguida ocorre uma sequência de reacções até à formação de ácido pirúvico com formação de ATP e NADH. (FASE DE RENDIMENTO)  Assim para activar cada glicose é necessário o gasto de 2 ATP com o ganho de 4 ATP e 2 NADH.  O Rendimento é assim de 2ATPs e 2NADHs.  Formando-se por cada glicose 2 Piruvatos.
  • 12. Redução do Piruvato  Os NADH formados durante a fase de activação, vão agora ser utilizados para reduzir o piruvato em condições de anaerobiose.  O produto final varia de fermentação para fermentação .  Fermentação alcoólica – álcool etílico;  Fermentação lactica – ácido láctico;  Fermentação acética – ácido acético;  Fermentação butírica – ácido butírico.
  • 15. Mitocôndrias  Bactérias e leveduras não apresentam grandes gastos energéticos, pelo que a fermentação serve perfeitamente.  No entanto em células mais evoluídas as necessidades energéticas são superiores, pelo que em células eucariontes surgiram organelos especializados – as mitocôndrias – na oxidação completa do ácido pirúvico, o que permite aproveitar muito mais a glicose.  A processo é tão intenso e completo que o produto final obtido é extremamente simples, o CO2.
  • 16. Respiração aeróbia  Uma vez que este processo ocorre na presença de Oxigénio, denomina-se de Respiração Aeróbia.  Etapas da Respiração Aeróbia  Glicólise (Citoplasma)  Formaçaõ do Acetil-CoA (Mitocôndrias)  Ciclo de Krebs (Mitocôndrias)  Cadeia Transportadora (Fosforilação oxidativa) (Crista Interna das Mitocôndrias)
  • 17. Glicólise e formação do Acetil-CoA • A glicólise é uma etapa comum à fermentação e à respiração. • Por cada molécula de Glicose formam-se: • 2 moléculas de NADH; • 4 moléculas de ATP (embora se gastem 2 para activar a Glicose); • 2 moléculas de Ácido Piruvico. • Na presença de Oxigénio o Ácido Pirúvico entra na Mitocôndria sofrendo uma descarboxilação e é oxidado (perda de um H+ o qual é utilizado para reduzir NAD+ a NADH). • Ao composto assim formado junta-se um cofactor denominado de Coenzima A, formando-se por cada molécula de ácido pirúvico um molécula de Acetilcoenzima A (Acetil-CoA). • Assim por cada molécula de Glicose formam-se: • 2 moléculas de Acetil-CoA; • 2 moléculas de NADH; • 2 moléculas de CO2.
  • 18. Ciclo de Krebs  O Ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, é um conjunto de reacções metabólicas que leva à completa oxidação do Acetil-CoA, isto é, da glicose.  Decorre na matriz da mitocôndria.  É catalizada por uma série de enzimas onde se destacam as:  Descarboxilase;  Desidrogenase (cataliza as reacções de oxidação-redução que levam à formação do NADH).  Por cada molécula de Glicose têm que ocorrer dois ciclos de Krebs, pois formam-se dois Acetil-CoA, e por cada volta é gasto um.
  • 19. Ciclo de Krebs  O ciclo inicia-se com a junção de uma molécula de Acetil-CoA (2C) com uma molécula de ácido oxaloacético (4C), formando-se um composto de seis carbonos, o Ácido Cítrico.  De seguida ocorrem duas descarboxilações e duas oxidações, com a formação de 2 CO2 e 2 NADH.  Ocorre agora uma fosforilação de ADP em ATP.  Para terminar ocorrem duas oxidações com a formação de um NADH e um FADH2.  Depois deste processo forma-se um composto de quatro carbonos, ácido oxaloacético.
  • 20. Ciclo de Krebs  Por cada molécula de Glicose, no final de dois ciclos de Krebs formam-se:  Seis moléculas de NADH;  Duas moléculas de FADH2;  Transportador de electrões e protões semelhante ao NADH.  Duas moléculas de ATP;  Duas moléculas de CO2.
  • 21. Cadeia Transportadora  As moléculas de NADH e FADH2 formadas nas etapas anteriores vão agora transportar os electrões até uma série de aceptores/transportadores de electrões que se encontram na membrana interna da mitocôndria.  Estas proteinas aceptoras encontram-se organizadas de acordo com a afinidade crescente para com os electrões.  O que permite um fluxo contínuo e unidireccional dos electrões na cadeia.  Existem 4 proteínas transportadoras, às quais se dá o nome de Complexo I, II, III e V.  Sendo que o aceitador final de electrões é o Oxigénio.
  • 22. Cadeia transportadora  Os NADH e os FADH2 ao chegarem à cadeia transportadora, cedem os electrões que transportam, sendo por isso oxidados.  No caso do NADH:  O Complexo I que tem afinidade para electrões mais energéticos, ao receber 2 electrões bombeia protões da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar.  Ao fazer isso os electrõe perdem parte da sua energia.  Os electrões passam então para o Complexo II, que não bombeia protões, mas faz com que os electrões percam alguma energia  De seguida, os electrões com uma energia mais baixa, passam para o transportador seguinte, Complexo III, que também bombeia mais protões para o espaço intermembranar, fazendo com que os electrões perca mais um pouco de energia.  Os electrões agora ainda menos energéticos, passam para o ultimo transportador, Complexo IV, que também bombeia protões, fazendo com que os electrões percam ainda mais energia.  Nesta fase os electrões passa para o aceitador final que é o Oxigénio, que a receber duas cargas negativas junta-se também a dois protões e forma uma molécula de água.
  • 23. Cadeia transportadora  Os protões transportados pelos Complexos I, III e IV, acumulam-se no espaço intermembranar e ai permanecem devido ao facto da membrana ser impermeavel aos protões.  Desta forma cria-se um desequilíbrio entre os dois lados da membrana, que tem que ser eliminado fazendo passar protões para a matriz.  Assim existem ATPases na membrana interna da mitocôndria que permitem a passagem desses protões.  Por cada protão que passa pela ATPase gera-se um ATP, por fosforilação de ADP.  Como cada NADH acaba por ser responsável pelo bombeamento de 3 protões para o lado intermembranar, então cada NADH é responsável pela fosforilação de 3 ATPs.
  • 24. Cadeia transportadora  O FADH2 só transfere os electrões para o Complexo II, o qual não transporta protões para o espaço intermembranar.  Os electrões passa, então para o Complexo III e aí leva ao bombeamento de protões, fazendo com que os electrões percam energia.  Estes passam para o Complexo IV, que bombeia mais protões, e os electrões passam então para o Oxigénio levando à formação de água.  Neste caso só houve bombeamento de 2 protões, os quais ao passarem pela ATPsintetase levam à formação de 2 ATP.
  • 25. Síntese de ATP  Para verificar quanto ATP cada mólecula de Glicose pode originar temos que nos lembrar que se formaram:  6 NADH no Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial);  2 FADH2 no Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial);  2 NADH na Glicólise (Citoplasma/Hialoplasma);  2 NADH na formação do Acetil-CoA (Matriz Mitcondrial).  Todos estes vão ser utilizados na cadeia respiratória para sintetizar ATP…  No entanto existe um problema para os NADH provenientes da Glicólise, pois a membrana interna da mitocôndria é impermeável ao NADH do hialoplasma.  Os electrões transportados então por esses NADH são normalmente cedidos a FAD existentes na matriz mitocondrial, ou em algumas situações para NAD+ da matriz mitocondrial.  Geram-se assim duas situações.
  • 26. Síntese de ATP  Situação 1  Situação 2  Por molécula de glicose:  Por molécula de glicose:  Os NADH da glicólise cedem os  Os NADH da glicólise cedem os electrões ao FAD. electrões ao NAD+.  2NADH (Glicólise ) que se  2NADH (Glicólise ) que se transformam em 2FADH2; transformam em 2NADH;  2NADH (Acetil-CoA);  2NADH (Acetil-CoA);  6NADH (Ciclo de Krebs)  6NADH (Ciclo de Krebs)  2FADH2 (Ciclo de Krebs)  2FADH2 (Ciclo de Krebs) 4ATP+6ATP+18ATP+4ATP 6ATP+6ATP+18ATP+4ATP TOTAL na C.T.: 32 ATP TOTAL na C.T.: 34 ATP Total da Respiração: Total da Respiração: 34ATP(C.T.)+4ATP(Glicólise)+2(C.K.) 32ATP(C.T.)+4ATP(Glicólise)+2(C.K.) 40ATP 38ATP No entanto são gastos 2ATP para activar a No entanto são gastos 2ATP para activar Glicose, logo o rendimendo é de 38ATP. a Glicose, logo o rendimendo é de 36ATP.
  • 27. Balanço Energético NADH + H+ NAD + + 2H+ + 2e - FAD NAD+ 36 ATP 38 ATP
  • 30. Respiração vs Fermentação  Respiração (aerobiose)  Fermentação (anaerobiose)  Processo mais eficaz de retirar  Processo pouco eficaz de retirar energia dos compostos energia dos compostos orgânicos; orgânicos;  No caso da Glicose pode gerar  No caso da glicose gera 2 ATPs, até 38 ATPs, o que representa apenas 2% da energia contida 40% da energia contida na na molécula de glicose; molécula;  Os produtos finais como por  Verifica-se que muita da energia exemplo álcool etílico se perde sobre a forma de calor, (fermentação alcóolica) contém a qual pode ser utilizada pelos ainda muita energia química seres vivos para manterem o potencial. corpo quente.  Degração incompleta da Glicose  Degradação completa da Glicose.
  • 31. Vias metabólicas  Na ausência de Glicose, os organismos podem recorrer a outros compostos orgânicos como prótidos e lípidos.  Nesses casos tanto prótidos como lípidos têm que ser convertidos em compostos precedentes ao Ciclo de Krebs.