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Metabolismo Energético

O documento discute os processos de nutrição e liberação de energia nas células, incluindo a fotossíntese, quimiossíntese, respiração e fermentação. A fotossíntese usa a luz solar para produzir glicose a partir de CO2 e H2O, enquanto a quimiossíntese usa a oxidação de compostos inorgânicos. A respiração quebra totalmente a glicose para liberar energia na forma de ATP, e a fermentação quebra parcialmente

Educação◦
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Metabolismo Energético Professor Rodrigo Nogueira
TTIIPPOOSS DDEE NNUUTTRRIIÇÇÃÃOO Fotossíntese: energia usada é a luz. Ex: plantas, algas e algumas bactérias. Autótrofa ou autotrófica (do grego auto: por si só; sozinha e tróphos: alimento) – o ser vivo fabrica seu próprio alimento usando substâncias inorgânicas e energia vindas do ambiente. Quimiossíntese: energia usada vem da quebra de substâncias inorgânicas, onde há liberação de elétrons. Ex: algumas bactérias. Heterótrofa ou heterotrófica (do grego hetero: diferente e tróphos: alimento) – o ser vivo busca seu alimento em outro ser vivo ou em restos destes. Por ingestão: o alimento é ingerido e posteriormente digerido. Ex: animais e protozoários. Por absorção: o alimento é digerido e posteriormente absorvido. Ex: fungos, bactérias, protozoários.
Metabolismo Energético Celular • Reações químicas entre moléculas reagentes dão origem ao produto. • Reações endergônicas: precisam receber energia. Ganha mais P Ex.: fotossíntese e quimiossítese • Reações exergônicas: perda de P. • Funcionamento do ATP como moeda energética.
Reações Exergônicas e Endergônicas
ATP – a moeda energética das células
•ATP = Adenosina Trifosfato. •Trata-se de um ribonucleotídeo de Adenina associado a três radicais Fosfato. As ligações entre os Fosfatos são de Alta energia. Adenina Ribose ATP Ligação de Alta Energia
Molécula de ATP NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP) Adenosina difosfato (ADP) Adenosina trifosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose
ATP(Adenosina Trifosfato)
A ATP Calor B ADP + Pi Reação endotérmica Calor Reação exotérmica Reação exotérmica C D e e REAÇÕES ACOPLADAS Reação exotérmica Reação endotérmica ATP em ação
AA FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE MATÉRIA INORGÂNICA 6CO2 + 12H2O MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C6H12O6 Luz Solar Energia Luminosa CLOROFILA ENERGIA QUÍMICA + 6 H2O 6O2 EEnneerrggiiaa LLuummiinnoossaa CCLLOORROOFFIILLAA 6CO2 + 12H2O EEnneerrggiiaa QQuuíímmiiccaa C6H12O6 + 6 H2O + 6O2
FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE BBAACCTTEERRIIAANNAA  Realizada por algumas espécies de bactérias autótrofas.  O pigmento que capta energia luminosa é um tipo específico de clorofila: a bacterioclorofila.  Como não utiliza a água como doador de hidrogênio, e sim substâncias como o H2 e o H2S não há liberação de oxigênio.
FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE BBAACCTTEERRIIAANNAA MATÉRIA INORGÂNICA 6CO2 + 12H2S MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C6H12O6 Luz Solar Energia Luminosa BACTERIOCLOROFILA ENERGIA QUÍMICA + 6 H2O 1122 SS EEnneerrggiiaa LLuummiinnoossaa BBAACCTTEERRIIOOCCLLOORROOFFIILLAA EEnneerrggiiaa QQuuíímmiiccaa 6CO2 + 12H2SS C6H12O6 + 6 H2O + 12 S
QQUUIIMMIIOOSSSSÍÍNNTTEESSEE  PPrroocceessssoo eemm qquuee aa eenneerrggiiaa uuttiilliizzaaddaa nnaa ffoorrmmaaççããoo ddee ccoommppoossttooss oorrggâânniiccooss,, pprroovvéémm ddaa ooxxiiddaaççããoo ddee ssuubbssttâânncciiaass iinnoorrggâânniiccaass ddiivveerrssaass..  AAss ssuubbssttâânncciiaass ooxxiiddaaddaass ssããoo ddiiffeerreenntteess ppaarraa ooss ddiiffeerreenntteess ttiippooss ddee bbaaccttéérriiaass qquuiimmiioossssiinntteettiizzaanntteess..
QQUUIIMMIIOOSSSSÍÍNNTTEESSEE MATÉRIA INORGÂNICA 6CO2 + 12H2O MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C6H12O6 Oxidação de Compostos Inorgânicos ENERGIA QUÍMICA 6O2 + 6 H2O 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6O2 SSuubbssttaanncciiaa iinnoorrggâânniiccaa ++ OO22 SSuubbssttâânncciiaa iinnoorrggâânniiccaa ooxxiiddaaddaa ++ EEnneerrggiiaa QQuuíímmiiccaa
Processos ddee IInnccoorrppoorraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa –– pprroodduuççããoo ddee gglliiccoossee FOTOSSÍNTESE BACTERIANA (CO2 + H2) GLICOSE C6H12O6 www.bioloja.com FOTOSSÍNTESE (CO2 + H2O) QUIMIOSSÍNTESE ( CO2 + H2O ) Bacterioclorofila OO22 Clorofila Reações de Oxidação E OO22
 As formas ddee vviiddaa hheetteerroottrróóffiiccaass qquueebbrraamm,, nnoo iinntteerriioorr ddee ssuuaass ccéélluullaa,, aa mmoollééccuullaass oorrggâânniiccaass ccoonnttiiddaass nnooss aalliimmeennttooss qquuee ccoonnssoommeemm..  OOss aauuttóóttrrooffooss qquueebbrraamm mmoollééccuullaass oorrggâânniiccaass qquuee eelleess mmeessmmooss pprroodduuzziirraamm..
PPrroocceessssooss ddee LLiibbeerraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa  AA qquueebbrraa ddaa mmoollééccuullaa oorrggâânniiccaa ppaarraa lliibbeerraarr eenneerrggiiaa ppooddee ssee ddaarr ddee dduuaass mmaanneeiirraass:: – RReessppiirraaççããoo:: qquueebbrraa ccoommpplleettaa ddaa mmoollééccuullaa ddee gglliiccoossee nnaa pprreesseennççaa ddee ooxxiiggêênniioo.. – FFeerrmmeennttaaççããoo:: qquueebbrraa ppaarrcciiaall ddaa mmoollééccuullaa ddee gglliiccoossee nnaa aauussêênncciiaa ddee ooxxiiggêênniioo..
Processos de LLiibbeerraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa:: rreessppiirraaççããoo  AA rreessppiirraaççããoo ccoorrrreessppoonnddee àà ddeeggrraaddaaççããoo ccoommpplleettaa ddaa mmoollééccuullaa ddee gglliiccoossee oorriiggiinnaannddoo ggááss ccaarrbbôônniiccoo ee áágguuaa..  OO ssaallddoo eenneerrggééttiiccoo éé ddee 3366 oouu 3388 mmoollééccuullaass ddee AATTPP..  AA rreessppiirraaççããoo aaccoonntteeccee nnoo cciittooppllaassmmaa ddooss pprrooccaarriioonntteess.. NNooss eeuuccaarriioonntteess tteemm iinníícciioo nnoo cciittooppllaassmmaa,,ccoonnttiinnuuaa ee tteerrmmiinnaa nnaass mmiittooccôônnddrriiaass ..
Processos ddee LLiibbeerraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa:: rreessppiirraaççããoo  AA pprreesseennççaa ddee ááttoommooss ddee ooxxiiggêênniioo éé ccoonnddiiççããoo bbáássiiccaa ppaarraa aa rreessppiirraaççããoo ee aa oorriiggeemm ddooss mmeessmmooss ppeerrmmiittee iiddeennttiiffiiccaarr ddooiiss ttiippooss ddiiffeerreenntteess ddeessssee pprroocceessssoo:: – RReessppiirraaççããoo AAeerróóbbiiaa –– qquuaannddoo oo ooxxiiggêênniioo ccoonnssuummiiddoo éé oo OO22 ((ggááss ooxxiiggêênniioo)).. – RReessppiirraaççããoo AAnnaaeerróóbbiiaa –– qquuaannddoo oo ooxxiiggêênniioo ccoonnssuummiiddoo tteemm oorriiggeemm eemm ssuubbssttâânncciiaass iinnoorrggâânniiccaass ccoommoo ccaarrbboonnaattooss,, nniittrraattooss,, eettcc.
Respiração AAeerróóbbiiaa ee AAnnaaeerróóbbiiaa Respiração Com O2 Nitritos / Nitratos / Carbonatos Resp. Aeróbia Rep. Anaeróbia Quebra total da Glicose – C6H12O6 Quebra total da Glicose – C6H12O6 ENERGIA 38 ATP Matéria inorgânica CO2 e H2O ENERGIA 36 ATP Matéria Inorgânica CO2 e H2O  A respiração aeróbia é realizada por muitos procariontes, protistas, fungos e pelas plantas e animais.  A respiração anaeróbia é realizada por apenas alguns tipos de bactérias.
Processos de LLiibbeerraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa:: FFeerrmmeennttaaççããoo  AA ffeerrmmeennttaaççããoo ccoorrrreessppoonnddee àà ddeeggrraaddaaççããoo ppaarrcciiaall ddaa mmoollééccuullaa ddee gglliiccoossee oorriiggiinnaannddoo ssuubbssttâânncciiaass mmaaiiss ssiimmpplleess ppoorréémm aaiinnddaa oorrggâânniiccaass ee ppoorrttaannttoo rriiccaass eemm eenneerrggiiaa..  OO ssaallddoo eenneerrggééttiiccoo ddeessssee pprroocceessssoo éé ddee 22 mmoollééccuullaass ddee AATTPP Þ 1199 vveezzeess mmeennooss rreennttáávveell qquuee aa rreessppiirraaççããoo..
Processos de LLiibbeerraaççããoo ddee EEnneerrggiiaa:: FFeerrmmeennttaaççããoo OO pprroodduuttoo ffiinnaall oobbttiiddoo ddeetteerrmmiinnaa oo ttiippoo ddee ffeerrmmeennttaaççããoo rreeaalliizzaaddaa:: • FFeerrmmeennttaaççããoo aallccooóólliiccaa –– áállccooooll eettíílliiccoo ee ggááss ccaarrbbôônniiccoo • FFeerrmmeennttaaççããoo llááttiiccaa –– áácciiddoo llááttiiccoo OOss ddiivveerrssooss ttiippooss ddee ffeerrmmeennttaaççããoo ssããoo uuttiilliizzaaddooss ppeelloo hhoommeemm nnaa pprroodduuççããoo ddee bbeebbiiddaass,, aalliimmeennttooss ee ccoommbbuussttíívveeiiss..
FFeerrmmeennttaaççããoo FERMENTAÇÃO Sem Oxigênio ALCOÓLICA LÁTICA Álcool Etílico Gás Carbônico 2 ATP de Energia Ácido Lático 2 ATP de Energia
A Degradação ddaa MMaattéérriiaa OOrrggâânniiccaa:: rreessuummoo GLICOSE Com Oxigênio Sem Oxigênio RESPIRAÇÃO FERMENTAÇÃO QUEBRA TOTAL QUEBRA PARCIAL ENERGIA 38 ATP MATÉRIA INORGÂNICA MATÉRIA INORGÂNICA ENERGIA 2 ATP MATÉRIA ORGÂNICA
RReesspp.. AAeerróóbbiiaa CCOO22 ++ HH22OO RRRERESSEEPPSSIIPPRRIIRARAÇAÇAÇÃÇÃOÃOÃOO 3388AATTPP AAllccooóólliiccaa –– CCOO22 ++ áállccooooll eettíílliiccoo FFeerrmm.. LLááttiiccaa –– aacc.. LLááttiiccaa CC66HH1122OO66 Resp. Anaeróbia CO2 + H2O 36 ATP CCaarrbboonnaattooss FFoossffaattooss,, eettcc OO22 CC66HH1122OO66 FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE BBAACCTTEERRIIAANNAA FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE BBAACCTTEERRIIAANNAA QQQQUUUIUIMMIIMMIIOOIIOOSSSSSSÍÍSSNNÍÍNTNTEETTSSEEEESSEE FFEEFFRREERMRMMMEENNEENTNTAATTÇAÇAÇÃÇÃOÃOÃOO FFOOFFOOTTOOTTOOSSSSSSÍÍSSNNÍÍNTNTEETTSSEEEESSEE GGGGLLIILLCCIICOCOOOSSEESSEE CCOO22 ++ HH22 CCLLOORROOFFIILLAA BBAACCTTEERRIIOOCCLLOORROOFFIILLAA CCOO22 ++ HH22 CCOO22 ++ HH22 OO OO GGLLIICCOOSSEE OOxxiiddaaççããoo ddee ccoommppoossttooss iinnoorrggâânniiccooss SSeemm ooxxiiggêênniioo VVIISSÃÃOO GGEERRAALL CC66HH1122OO66
Fotossíntese • Principal processo autotrófico realizado por seres clorofilados. • Fórmula básica: • 6 CO2 + 12 H2O luz e clorofila C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Organismos fotossintetizadores • Plantas verdes; • Microalgas (diatomáceas e as euglenoidinas); • Cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Caminho da Fotossíntese Célula clorofilada Esquema da molécula de Membrana do tilacóide clorofila Folha Granum Parede celular Membrana externa Cloroplasto Membrana interna Tilacóide Granum DNA Estroma Núcleo Cloroplasto Vacúolo Tilacóide Complexo antena
Cloroplastos Função:Realizar FOTOSSÍNTESE - captação de energia luminosa para transformação em energia química. - gás carbônico (CO2) e água (H2O) reagem formando glicose ( C6H12O6) e gás oxigênio(O2)
CCLLOORROOPPLLAASSTTOOSS EE FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE
LOCALIZAÇÃO DDOOSS CCLLOORROOPPLLAASSTTOOSS Os cloroplastos localizam-se nas partes verdes de plantas e algas. Nas plantas superiores, geralmente se localiza nas folhas, órgão vegetal responsável em captar luz e gás carbônico e realizar a fotossíntese. cloroplastos vistos no microscópio óptico
Cloroplastos realizam a fotossíntese. Para isso é necessária a presença de um pigmento verde chamado clorofila, presente nessas organelas exclusivas de algas e plantas. Acredita-se que os cloroplastos eram bactérias que ao longo da evolução se associaram as células eucariontes. cloroplasto visto no microscópio eletrônico
Etapas • Fotoquímica (reação de claro)  Necessita de energia luminosa. OBS.: A clorofila reflete a luz verde e absorve com maior eficiência os comprimento de onda das luzes azul e vermelha. • Química (reação de escuro)  Não necessita de luz, mas sim dos produtos formados na fase fotoquímica.
Etapas da Fotossíntese
CLOROPLASTO Fotossíntese em ação Luz H2O CO2 Tilacóide Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMIC A ADP NADP H2O C6H12O6 ATP NADPH2 O2 ESTROMA Glicose
O NADP é um transportador de átomos de hidrogênio liberados pela quebra da água. Ele captura hidrogênio na fase clara se convertendo em NADPH e fornece esse hidrogênio na fase escura para a formação da glicose, voltando a se converter em NADP. glicose A água é quebrada (sofre fotólise) e libera átomos de hidrogênio e oxigênio. Os átomos de oxigênio se unem para formar o gás oxigênio. O ADP é um transportador de energia. Ele recolhe a energia luminosa do ambiente para que ocorra um processo chamado de fosforilação, onde há a união de mais um átomo de fósforo (com absorção de energia) ao ADP, transformando-o em ATP que fornece essa energia para que as reações da fase escura ocorram. Gás carbônico fornece produtos (C e O) para que junto com os hidrogênios vindos da água ocorra a formação da glicose. Glicose será usada no processo de respiração celular. Fase clara Fase escura
Etapa Fotoquímica • Ações: Fotofosforilação e Fotólise da água • Reagentes: Luz, H2O, ADP e NADP • Produtos: O2 / ATP / NADPH2 • Local: tilacóides Fotofosforilação  adição de fostato (fosforilação) em presença de luz (foto) com a transferência da energia captada pela clorofila para as moléculas de ATP. Fotólise da água  quebra da água por enzimas localizadas nos tilacóides, sob a ação da luz, liberando O2 e formação de NADPH2
FATORES DE INFLUÊNCIA DDAA FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE COMPRIMENTO DE ONDA (nm) TAXA DE FOTOSSÍNTESE LUZ É o principal fator de influência da taxa de fotossíntese. A luz branca é formada pela união das sete cores do espectro visível. Dessas sete cores, a planta absorve melhor os comprimentos de onda que representam as cores vermelho e azul, sendo que a cor verde é pouco absorvida pela folha.
Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz Luz 2 H2O 4 H+ + 4 e- + Clorofila Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz ADP ATP O2 2 NADPH2 4 H+ + 2 NADP
FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA FONTE: http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/metabolismo/fotoss.jpg
FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA Fonte: http://curlygirl.no.sapo.pt/imagens/luminosa.jpg
NADP- nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato- Transportador de hidrogênio. e- elétros H+ prótons
Etapa Química • Ações: Ciclo das pentoses • Reagentes: CO2, ATP e NADPH2 • Produtos: Carboidratos e H2O • Local: Estroma Ciclo de pentoses proposto por Melvin Calvin (1961) Fixação do carbono, elemento presente no meio abiótico que passa para o biótico
Equação da etapa química 6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP
CCIICCLLOO DDEE CCAALLVVIINN Fonte:http://www.netxplica.com/figuras_netxplica/exanac/ciclo.calvin.completo.1. png
RESUMO DO PROCESSO FOTOSSÍNTESE 12H2O ETAPA CLARA LOCAL: ETAPA ESCURA LOCAL: 1122NNAADDPPHH22 Tilacóides 1188AATTPP Estroma 6 H2 6O O 2 Glicídio (C6H1206) 6CO2 LUZ
PASSO A PASSO DDAA FFOOTTOOSSSSÍÍNNTTEESSEE A luz é absorvida pela clorofila e sua energia é usada num processo chamado de fosforilação – a incorporação de mais um átomo de fósforo a molécula de ADP (adenosina difosfato) que é transformada em ATP (adenosina trifosfato). A água é quebrada (sofre fotólise) em átomos de hidrogênio e oxigênio. Os átomos de hidrogênio são “capturados” pelo NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que se transforma em NADPH. O átomo de oxigênio se junta a outro e se transforma em gás oxigênio. F ASE CL ARA F ASE ES CURA O gás carbônico é convertido em glicose usando-se os átomos de hidrogênio vindos do NADPH e a energia da molécula de ATP produzidos durante a fase clara. O NADPH ao deixar os hidrogênios vira NADP e o ATP se transforma em ADP. O NADP e o ADP voltam para a etapa clara para novamente serem convertidos.
Fatores limitantes da Fotossíntese • Intensidade luminosa; • Concentração de CO2; • Temperatura; • Fatores internos: Genética, posição das folhas, nutrição e etc.
IINNTTEENNSSIIDDAADDEE LLUUMMIINNOOSSAA
COMPENSAÇÃO E SSAATTUURRAAÇÇÃÃOO LLUUMMIINNOOSSAA Situação x Situação B Situação A Ponto de compensação luminosa é quando a taxa de fotossíntese é igual a taxa de respiração. Nesse ponto a planta produz a mesma quantidade de gás oxigênio que ela própria consome. Ponto de saturação luminosa é quando a taxa de fotossíntese é freada e não aumenta independente do aumento da quantidade de luz que é fornecida a planta. y planta libera gás oxigênio e cresce. planta consome gás oxigênio e definha.
CCOONNCCEENNTTRRAAÇÇÃÃOO DDEE CCOO22
TTEEMMPPEERRAATTUURRAA
FATORES QUE AFETAM A TAXA DE FOTOSSÍNTESE DA PLANTA  Eficiência fisiológica da planta C3, C4 e CAM Variações dentro de cada grupo  Intensidade e qualidade da luz Radiação fotossinteticamente ativa (RFA) incidente: Regiões temperadas = 2000 mmol/m2 ´ s (pleno sol no verão) (Mckenzie et al., 1999) Região Tropical = 2500 mmol/m2 ´ s (pleno sol em Capinópolis- MG, nov/2000) Região Nordeste @ 3000 mmol/m2 ´ s (pleno sol na época seca, Sobral, 2009)  Teor de nutrientes do solo Manejado via fertilização Possibilidade do uso de plantas tolerantes
Disponibilidade de água Temperatura Concentração de dióxido de carbono na atmosfera  Área foliar (quantidade e qualidade) Capacidade síntese de compostos orgânicos f(área foliar) Dilema: folhas novas Þ mais consumidas
CICLO C4 E CAM(METABOLISMO ÁCIDO DAS CRASSULÁCEAS)  Ciclo C4 = Forma o ácido oxaloacético (4C) e depois concertido em ácido málico (Não o acumulam). O ácido Málico libera o CO2 .  EX. Milho, cana-de-açúcar, e outras gramíneas tropicais.  CAM= Fixam o CO2 durante à noite, mantendo os estômatos fechados durante o dia , evitando a perda d’água. Economizam mais água.  Formam também o ácido oxaloacético e málico. (o Acumulam).  EX. Cactos e outras plantas suculentas.
C4 CAM CAM
Exemplos de Vegetais de acordo com o metabolismo energético C3 Leguminosas de clima temperado (trevos...) Gramíneas de clima temperado (azevém anual, azevém perene, festuca...) Leguminosas de clima tropical (fisiologia C3 mas temp. ótima >; leucena, cunhã, estilosantes, desmodium, calopogônio...) C4 Gramíneas de clima tropical (cana-de-açúcar, milho, sorgo, milheto...) CAM Cactáceas palma forrageira (Opuntia ficus-indica, Nopalea cochenilifera) mandacaru (Cereus jamacaru) xique-xique (Cereus gounellei) facheiro (Pilosocereus pachycladus) Bromeliáceas macambira (Bromelia laciniosa) sisal (Agave sisalana)
C4
CAM (fosfoenolpirúvico carboxilase)
Quimiossíntese • Processo em que a energia utilizada na formação de compostos orgânicos, a partir de gás carbônico(CO2) e água (H2O), provém da oxidação de substâncias inorgânicas. • Principais bactérias quimiossintetizantes: • FERROBACTÉRIAS  oxidação de compostos de ferro. • NITROBACTÉRIAS  oxidação da amônia (NH3) ou de nitritos (NO3) (importantes no ciclo do nitrogênio). – Nitrossomas & Nitrobacter
CADEIA ALIMENTAR NNAASS PPRROOFFUUNNDDEEZZAASS “fumarola” exalando sulfeto de hidrogênio DDOO OOCCEEAANNOO bactérias que fazem quimiossíntese vermes se alimentam das bactérias outros seres se alimentam dos vermes
Respiração • Processo de síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória. • Tipos – AERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênios é o oxigênio. – ANAERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênio não é o oxigênio e sim outra substância (sulfato, nitrato)
Respiração em Eucariontes CITOPLASMA MITOCÔNDRIA Glicose (6 C) C6H12O6 Glicose (6 C) C6H12O6 2 CO2 4 CO2 Ciclo de Krebs 2 ATP H2 CADEIA RESPIRATÓRIA FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA 6 H2O Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP
Respiração Aeróbia • Utilizadas por procariontes, protistas, fungos, plantas e animais. • Molécula principal: glicose. • Etapas: – Glicólise (não usa O2). – Ciclo de Krebs – Cadeia respiratória (usa O2) • Obs.: – Procariontes: glicólise e ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma e a cadeia respiratória na membrana. – Eucariontes: glicólise ocorre no citossol, e nas mitocôndrias o ciclo de Krebs (matriz) e a cadeia respiratória (cristas).
Respiração Aeróbia Glicólise • Função: quebra de moléculas de glicose e formação do piruvato. • Local: citossol • Procedimento: – Glicose  2 piruvato: liberação de hidrogênio e energia. – NAD  NADH :energia usada na síntese de ATP. • O piruvato formado entra na mitocôndria e segue para o ciclo de Krebs.
Glicólise Glicose (6C) C6H12O6 Glicose (6C) C6H12O6 P ~ 6 C ~ P ATP ADP ATP ADP 1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação. 3 C ~ P 3 C ~ P NNAADDHH ADP AATTPP 3 C Piruvato 3 C Piruvato 2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos. Pi NAD Pi NNAADDHH P ~ 3 C ~ P NAD P ~ 3 C ~ P 3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH. P ~ 3 C ADP AATTPP P ~ 3 C 4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início. ADP AATTPP ADP AATTPP 5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato.
Respiração Aeróbia Ciclo de Krebs • Nomes: ciclo do ácido cítrico ou ácido tricarboxílico. • Mentor: Hans Adolf Krebs, 1953) • Local: matriz mitocondrial • Procedimento: – Piruvato  acetil : liberação de CO2 e H. – Acetil  Acetil-coenzima A (acetil-CoA) : entra no ciclo de Krebs. – Ciclo de Krebs: liberação de CO2, ATP, NADH, FADH2 • Obs.: todo o gás carbônico liberado na respiração provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs.
Respiração Aeróbia Cadeia respiratória • Função: formação de ATP • Local: crista mitocondrial • Procedimento: – Fosforilação oxidativa:transferência de hidrogênios pelos citocromos, formando ATP e tendo como aceptor final o oxigênio e a formação de água • Obs.: O rendimento energético para cada molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP.
Citosol Visão geral do processo respiratório 32 ou 34 ATP Crista mitocondrial Glicose (6 C) C6H12O6 Glicose (6 C) C6H12O6 Mitocôndria em célula eucariótica Total: 10 NADH 2 FADH2 11 AATTPP 11 AATTPP 11 NNAADDHH 11 NNAADDHH PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) 6 O2 6 H 2O 4 CO2 22 AATTPP 66 NNAADDHH 22 FFAADDHH 2 CO2 22 NNAADDHH 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs
Respiração Anaeróbia • Utilizada por bactérias desnitrificantes do solo como a Pseudimonas disnitrificans, elas participam do ciclo de nitrogênio devolvendo o N2 para a atmosfera. • Molécula principal: glicose e nitrato. • Fórmula: C6H12O6 + 4NO3  6CO2 + 6H2O + N2 + energia
Fermentação • Processo anaeróbio de síntese de ATP que ocorre na ausência de O2(solos profundos e regiões com teor de O2 quase zero) e que não envolve a cadeia respiratória. • Aceptor final: composto orgânico. • Seres Anaeróbios: – ESTRITOS: só realiza um dos processos anaeróbios(fermentação ou respiração anaeróbia) Ex.: Clostridium tetani – FACULTATIVAS: realizam fermentação ou respiração aeróbia. Ex.: Sacharomyces cerevisiae • Procedimento: – Glicose degradada em substâncias orgânicas mais simples como : ácido lático (fermentação lática) e álcool etílico (fermentação alcoólica)
Fermentação Lática • O piruvato é transformado em ácido lático. • Realizada por bactérias, fungos protozoários e por algumas células do tecido muscular humano. • Exemplos: – Cãibra: fermentação devido à insuficiência de O2 – Azedamento do leite. – Produção de conservas.
Fermentação Lática Glicose (6 C) C6H12O6 Glicose (6 C) C6H12O6 Glicólise AATTPP AATTPP NADH PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) NADH NAD Ácido lático 3 C Ácido lático 3 C NAD
Fermentação Alcoólica • O piruvato é transformado em álcool etílico. • Realizada por bactérias e leveduras. • Exemplos: – Sacharomyces cerevisiae  produção de bebidas alcoólicas (vinho e cerveja) – Levedo  fabricação de pão.
Fermentação Alcoólica Glicose (6 C) C6H12O6 Glicose (6 C) C6H12O6 Glicólise AATTPP AATTPP NADH PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) NADH CO2 CO2 NAD Álcool etílico 3 C Álcool etílico 3 C NAD
Fermentação Acética Glicose (6C) C6H12O6 Glicose (6C) C6H12O6 Glicólise AATTPP AATTPP NADH NADH Ácido acético 3 C NAD NADH2 CO2 NAD NADH2 H2O Ácido acético 3 C CO2 H2O PPiirruuvvaattoo ((33 CC)) PPiirruuvvaattoo ((33 CC))
Resumo dos Tipos de fermentação e a respiração Fermentação Lática Glicose ® áácciiddoo llááttiiccoo ++ 22 AATTPP Fermentação Alcoólica Glicose ® álcool etílico + CO 2 + 2 ATP Fermentação Acética Glicose ® ácido acético + CO 2 + 2 ATP Respiração Glicose + O 2 ® CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP