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Fermentação e Respiração

O documento discute os processos metabólicos de catabolismo e anabolismo, as vias do metabolismo energético como glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória, e a produção e efeitos dos radicais livres no metabolismo aeróbico.

Metabolismo energético Prof. Emanuel
a) CATABOLISMO • Reações de degradação • Reações exotérmicas ou exergônicas • Ex. Respiração e Fermentação b) ANABOLISMO • Reações de síntese • Reações endotérmicas ou endergônicas • Ex. Fotossíntese e quimiossíntese Metabolismo  É o conjunto das reações químicas da célula Prof. Emanuel
Reação exergônica (libera energia) • Catabolismo • Respiração • Fermentação Reação endergônica (absorve energia) • Anabolismo • Movimentos • Transporte ativo Introdução ao metabolismo Prof. Emanuel
Classificação geral dos alimentos a) Alimentos energéticos • Carboidratos • Lipídios b) Alimentos plásticos • Proteínas c) Alimentos reguladores • Vitaminas • Sais minerais Prof. Emanuel
Transportadores de hidrogênioProf. Emanuel Liberação de íons H+ Metabolismo oxidativo Acidose NAD NADH2 Evita a acidose
a) NAD - Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo NAD + 2H+  NADH + H+ Transportadores de hidrogênio NAD OXIDADO A AH2 NADH2 REDUZIDO B BH2 Prof. Emanuel
Molécula energética ENZIMAS POSSUEM SÍTIOS ATIVOS PARA MOLÉCULAS ALTAMENTE ENERGÉTICAS E PARA O NAD O HIDROGÊNIO É TRANSFERIDO PARA O NAD O NADH PODE ENTÃO TRANSFERIR ESTE HIDROGÊNIO PARA OUTRAS MOLÉCULAS Transportadores de hidrogênioProf. Emanuel
NAD - Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo NAD (oxidado) NADH + H+ (reduzido) Prof. Emanuel
Transportadores de hidrogênio b) FAD – Flavina Adenina Dinucleotídeo FAD + 2H+  FADH2 Prof. Emanuel
FAD - Flavina Adenina Dinucleotídeo FAD (oxidado) FADH2 (reduzido) Prof. Emanuel
ATP – Adenosina trifosfato ATP – Energia prontamente utilizável ou energia metabólica Prof. Emanuel Adenosina = Adenina + Ribose Ligação fosfo-anidro (alta energia)
Açúcar Queima do açúcar ADP + P ATP e e ATP –Adenosina trifosfato Utilizada para as reações metabólicas Prof. Emanuel
Fermentação Prof. Emanuel
 Características gerais • Processo simples e primitivo • Via anaeróbica do catabolismo • Ocorre no hialoplasma • Ocorre a degradação parcial da molécula combustível (glicose) • O receptor final é um composto orgânico derivado da quebra da molécula combustível • Saldo energético: 2 ATP FERMENTAÇÃO Prof. Emanuel
C6H12O6 C3H4O3 C3H4O3 - 2 ATP + 4 ATP 2 ATP 2 NAD (Oxidado) 2 NADH2 Ac. Pirúvico ou piruvato (Reduzido) Glicólise ou via glicolítica É a quebra anaeróbica da glicose (6C) até a formação de duas moléculas de ácido pirúvico (3C) Prof. Emanuel
Glicólise ou via glicolítica Prof. Emanuel
C6H12O6 2 NAD 2 NADH2 2 ATP 2 C3H4O3 PiruvatoGlicose 2 C3H6O3 Lactato 2 NAD2 NADH2 • Produto final: Ácido lático ou lactato (3C) • Não ocorre descarboxilação do piruvato Tipos de fermentação  Fermentação Lática Prof. Emanuel
Tipos de fermentação • Efetuada por bactérias (Lactobacilos) • Utilizada na fabricação de laticínios e conservas Prof. Emanuel
• A produção de lactato na musculatura pode causar fadiga e dores musculares Tipos de fermentação Prof. Emanuel Produção de Lactato Fadiga muscular Atividade muscular com hipóxia
Glicose Glicose Piruvato Piruvato LactatoLactato Fígado Sangue Músculo • A maior parte do lactato vai para o sangue e depois é degradada no fígado - Ciclo de Cori Tipos de fermentação Prof. Emanuel Sangue
2 NAD 2 NADH2 2 ATP 2 C3H4O3 PiruvatoGlicose  Fermentação alcóolica ou etílica C6H12O6 2 CO2 2 C2H4O Aldeído acético 2 C2H6O Etanol 2 NADH2 2 NAD• Produto final: Etanol (2C) • Ocorre a descarboxilação do piruvato Tipos de fermentação Prof. Emanuel
• É efetuada por fungos Saccharomyces cerevisae (leveduras) Tipos de fermentação Prof. Emanuel Unicelulares Eucariontes Anaeróbicos facultativos
• Utilizada na produção de combustíveis,bebidas alcóolicas e na panificação Tipos de fermentação Prof. Emanuel
 Fermentação acética • Produz ácido acético • Efetuada por bactérias • Utilizada na produção de vinagre Pasteur (1822-1895) Tipos de fermentação Prof. Emanuel
Tipos de fermentação Prof. Emanuel
Respiração aeróbica Prof. Emanuel
• Via aeróbica do catabolismo • Ocorre a degradação total da glicose • Utiliza o oxigênio como receptor final • Saldo final: 36 ou 38 ATP • Associada com a produção de radicais livres Respiração Celular Prof. Emanuel  Características gerais
• Nos procariontes está associada com os mesossomos Respiração Celular Prof. Emanuel Mesossomo
• Etapas: a) Glicólise – Extra mitocondrial b) Ciclo de Krebs – Intramitocondrial c) Cadeia respiratória –Intramitocondrial • Equação: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP Respiração Celular Prof. Emanuel
• Organela exclusiva dos eucariontes • Delimitada por duas membranas lipoprotéicas • Preenchida pela matriz mitocondrial Mitocôndrias Prof. Emanuel Matriz mitocondrial: Água, sais, vitaminas, carboidratos, proteínas, Ácidos orgânicos, Ribossomos(70S), RNA e DNA Membrana interna Membrana externa Crista Matriz
Reprodução das mitocôndrias por fissão binária. (condrocinese) Mitocôndrias Prof. Emanuel
Mitocôndrias Prof. Emanuel Energia X Radicais livres SET H2O2 O2 -
2 NAD 2 NADH2 2 ATP 2 C3H4O3 PiruvatoGlicose C6 H12O6 • É a quebra da glicose até a formação de 2 moléculas de Piruvato • Ocorre no hialoplasma em anaerobiose A glicólise é uma via metabólica universal Glicólise Prof. Emanuel
Glicólise Prof. Emanuel Glicose Etanol ou lactato Anaeróbico Aeróbico Piruvato
Glicólise Prof. Emanuel Glicólise ATP NADH2 Piruvato Energia prontamente utilizável Cadeia respiratória Mitocôndria (Ciclo de Krebs)
• É a transição entre a glicólise e o ciclo de Krebs HIALOPLASMA MATRIZ MITOCONDRIAL 2 Piruvato (3C) 2 ACETILCoA (2C) 2 NAD 2 NADH2 2 CoA 2 CO2 • Ao passar pelo complexo enzimático Piruvato desidrogenase o Ac. Pirúvico sofre desidrogenação, descarboxilação e reage com a CoA originando a AcetilCoA, CO2 e NADH2 Acetilação ou D.O.P. Prof. Emanuel
Acetilação Prof. Emanuel D.O.P. CO2 NADH2 AcetilCoA Liberado para o meio Cadeia respiratória Ciclo de krebs
Ácido cítrico (6C) • Ocorre na matriz mitocondrial • Subtratos: AcetilCoA(2C), água, NAD, FAD, ácido oxaloacético(4C) O ácido cítrico sofre uma série de reações cíclicas de descarboxilações e desidrogenações originando novamente o oxaloacetato AcetilcoA (2C) + Ac. Oxaloacético (4C) Ciclo de Krebs Prof. Emanuel
Ac. Oxalo- acético (4c) AcetilCoA (2C) Ac. Cítrico (6C) Ac. Cetoglutárico (5C) Ac. Málico (4C) Ciclo de Krebs Prof. Emanuel NADH2 CO2 CO2 FADH2 1 ATPNADH2 NADH2
Ciclo de Krebs Prof. Emanuel
ATP Ciclo de Krebs Prof. Emanuel
Ciclo de Krebs Prof. Emanuel
Ciclo de Krebs Prof. Emanuel
Para cada molécula de AcetilcoA são produzidos: X 2 = Ciclo de Krebs Prof. Emanuel 1 ATP 2 CO2 3 NADH2 1 FADH2 2 ATP 4 CO2 6 NADH2 2 FADH2
Ciclo de Krebs e o anabolismo Prof. Emanuel
Glicólise Hialoplasma Via universal Glicose NAD 2 Piruvatos 2 NADH2 2 ATP Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial NAD/FAD 6 NADH2 2 ATP D.O.P. MitocôndriaNAD 2 AcetilCoA 2 NADH2 2 CO2 Piruvato AcetilCoA 4 CO2 H2O Balanço energético Prof. Emanuel 2 FADH2
a) Glicólise 2 ATP 2 NADH2 b) Acetilação 2 CO2 2 NADH2 c) Ciclo de krebs 2 ATP 6 NADH2 2 FADH2 4 CO2 2 6 6 2 18 4 X 3 X 3 X 3 X 2 38 ATP Balanço energético Prof. Emanuel
• Ocorre nas cristas mitocondriais • Os NADH2 e FADH2 produzidos na etapas anteriores são direcionados para a cadeia respiratória • O oxigênio é o aceptor final ocorrendo formação de água Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa Prof. Emanuel
• Proteínas da membrana mitocondrial interna participam da cadeia transportadora de elétrons • Ex. Citocromos Hipótese de Mitchell (gradiente quimio-osmótico) Prof. Emanuel
• Durante a cadeia respiratória ocorre o bombeamento de íons de hidrogênio (H+) para o espaço intermembranar criando um gradiente quimio-osmótico Hipótese de Mitchell (gradiente quimio-osmótico) Prof. Emanuel NADH2 NAD H+ H+ Cadeia respiratória
• Os íons (H+) obedecendo ao gradiente de concentração retornam para a matriz mitocondrial através de uma proteína ATPsintetase gerando energia para recarregar o ATP (fosforilação oxidativa) Hipótese de Mitchell (gradiente quimio-osmótico) Prof. Emanuel
Hipótese de Mitchell (gradiente quimio-osmótico) Prof. Emanuel
ATP sintetase Prof. Emanuel
Visão geral Prof. Emanuel
Visão geral Prof. Emanuel Glicose Glicólise Cadeia respiratória ATP ATP ATP
Visão geral Prof. Emanuel
Visão geral Prof. Emanuel
Visão geral Prof. Emanuel
Respiração anaeróbica Prof. Emanuel • Via anaeróbica do catabolismo • Utiliza outro composto inorgânico como receptor final (nitratos,sulfatos,compostos de ferro) • Efetuada por bactérias anaeróbicas  Características gerais
"O oxigênio constitui tanto um benefício quanto uma ameaça aos organismos. Os seres que capacitaram-se a usufruir seus benefícios desenvolveram ao longo da evolução uma série de defesas contra os seus perigos" Radicais livres Prof. Emanuel
SEM OXIGÊNIO: • Pelo metabolismo ANAERÓBIO, o saldo final de uma molécula de glicose é de 2 ATP • Incompatível com a organização pluricelular COM OXIGÊNIO: • Pelo metabolismo AERÓBIO, o saldo final de uma molécula de glicose é de 38 ATP • Compatível com a manutenção pluricelular • Produção de radicais livres Radicais livres Prof. Emanuel
• São compostos que apresentam, em sua órbita externa, um elétron desemparelhado. • São normalmente derivados do O2 (ERMO) • A instabilidade faz com que os radicais livres sejam altamente reativos Radicais livres Prof. Emanuel Radical livre
• Na cadeia respiratória, a maior parte do O2 origina água. • Quando a mitocôndria deixa escapar um elétron solitário, que é logo roubado pelo oxigênio surge o radical superóxido. • A superóxido dismutase estimula a transformação do superóxido em água oxigenada • A catalase dos peroxissomos decompõem a água oxigenada. Radicais livres Prof. Emanuel
 Fontes endógenas: • Cadeia respiratória • Ação dos peroxissomos • Liberação intensa de cortisol  Fontes exógenas: • Herbicidas, poluentes do ar, radiação UV, cigarro, álcool e dieta hipercalórica Radicais livres - Produção Prof. Emanuel
Radicais livres - Produção Prof. Emanuel
Radicais livres Prof. Emanuel  Efeitos positivos • Fagócitos do sistema imune utilizam radicais livres para destruir patógenos. Pseudópode Bactéria Neutrófilo Ação do radical superóxido
• Reação com os lipídios da membrana plasmática • Desnaturação protéica (colágeno) • Mutações gênicas somáticas (envelhecimento e câncer) e germinativas (transmitidas aos descendentes) • Reação com o LDL aumentando risco de acidentes vasculares • Alteração na produção de neurotransmissores Radicais livres Prof. Emanuel  Efeitos negativos
• Ingestão de compostos anti-oxidantes • Compostos flavonóides • Vitaminas C, E, Carotenóides • Zinco, cobre, selênio • Dieta de restrição calórica Radicais livres - Prevenção Prof. Emanuel
• Atividade física moderada • Redução dos níveis de stress Radicais livres - prevenção Prof. Emanuel