Processos de obtenção de energia - Parte II

Processos de obtenção de energia - Parte II

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  PROCESSOS DE OBTENÇÃODE ENERGIA
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  METABOLISMO CELULAR Metabolismo  conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Reagentes Produtos Energia
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  DE ONDE VEMESSA ENERGIA? A energia necessária para a realização de reações químicas do organismo vem da quebra de moléculas, principalmente carboidratos - glicose . Outras moléculas também podem ser fonte de energia para a célula: lipídeos , proteínas e ácidos nucléicos .
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  ONDE A ENERGIAFICA ARMAZENADA? Nas ligações químicas entre os fosfatos da molécula de ATP. ATP: Adenosina Tri-fosfato ou Trifosfato de Adenosina.
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  Adenina Pentose ATPRibose P P P 2kcal/mol 7kcal/mol 7kcal/mol
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  COMO O ATPARMAZENA ENERGIA? A energia liberada na quebra da glicose é armazenada nas ligações fosfato. Quando a célula precisa de energia o ATP é quebrado em ADP + P, liberando energia.
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  Adenina Pentose ATP ADP + P Energia
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  SERES AUTÓTROFOS Sãoaqueles que produzem o “próprio alimento”. Eles são capazes de transformar energia. Os autótrofos fotossintetizantes são capazes de transformar energia luminosa em energia química contida na molécula de glicose.
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  SERES HETERÓTROFOS Não“produzem o próprio alimento”. Não conseguem transformar energia, logo precisam adquirir substratos que liberem energia quando são quebrados.
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  RESPIRAÇÃO CELULAR CAPÍTULO09 Reações que resultam em liberação de energia através da quebra da molécula de glicose.
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  RESPIRAÇÃO CELULAR Podeser de dois tipos: Respiração anaeróbia  sem a utilização de O 2 , também chamada de FERMENTAÇÃO . Respiração aeróbia  com a utilização de O 2 .
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  FERMENTAÇÃO Processo dedegradação incompleta de substancias orgânicas com liberação de energia e realizada principalmente por fungos e bactérias. A quebra de uma molécula de glicose gera apenas 2ATPs
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  FERMENTAÇÃO Os principaistipos são: Fermentação Alcoólica Fermentação Láctica
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  FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Realizadapor leveduras (fungos unicelulares). Produtos finais da quebra da glicose: CO 2 e Etanol (C 2 H 5 OH). Utilização humana: produção de pães, bolos e bebidas alcoólicas.
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  FERMENTAÇÃO LÁCTICA Realizadapor bactérias do leite. Produto final da quebra da glicose: Ácido Láctico. É empregada na preparação de iogurtes e queijos. Também ocorre em nossos músculos em situações de grande esforço físico – fadiga muscular
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  RESPIRAÇÃO AERÓBIA Processopelo qual a glicose é degradada em CO 2 e H 2 O na presença de oxigênio. Rendimento: 38 ATPs por molécula de glicose quebrada. Dividida em duas partes:
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  RESPIRAÇÃO AERÓBIA Faseanaeróbia (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma. 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 NÃO ESQUEÇA! Redução – reação química que leva ao ganho de energia. Oxidação – reação química que leva a perda de energia.
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  EQUAÇÃO GERAL C6 H 12 O 6 + 6O 2  6CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP
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  GLICÓLISE – PROCESSOCITOPLASMÁTICO NAD : substância que atua como coenzima e que recebe elétrons e hidrogênios sendo reduzida a NADH 2 .
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  PROCESSOS MITOCONDRIAIS Membranainterna Membrana externa Matriz Mitocondrial Oxidação do ácido pirúvico Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa e cadeia respiratória Crista Mitocondrial
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  OXIDAÇÃO DO ÁCIDOPIRÚVICO Importante! Duas moléculas de ácido pirúvico passam pelo processo de oxidação, produzindo duas moléculas de acetil - CoA
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  CICLO DE KREBSImportante! Duas moléculas de acetil - CoA passam pelo ciclo de Krebs. Portanto, os resultados apresentados devem ser considerados sempre em dobro.
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  FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA ECADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS NADH 2 e FADH 2 sofrem oxidação (liberam H + ). Os citocromos (moléculas transportadoras) transferem elétrons de um nível de maior energia para outro de menor energia. - A liberação de energia permite a produção de ATPs (fosforilação = adição de Pi)
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  E O GÁSOXIGÊNIO? O gás oxigênio (O 2 ) é o aceptor final de hidrogênios que se soltam das moléculas de NADH 2 e FADH 2 . A formação das moléculas de água (H 2 O) se dá porque os hidrogênios liberados são recebidos pelas moléculas de O 2 .
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  OS NUTRIENTES EO METABOLISMO ENERGÉTICO
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  SALDO ENERGÉTICO DARESPIRAÇÃO AERÓBIA Glicólise – 2 ATPs e 2 NADH 2 Oxidação do ácido pirúvico – 2 NADH 2 Ciclo de Krebs – 6 NADH 2 , 2 FADH 2 e 2 ATPs Fosforilação oxidativa e cadeia respiratória - cada NADH 2 gera 3 ATPs = 30 ATPs (10 NADH 2 ) - cada FADH 2 gera 2 ATPs = 4 ATPs (2 FADH 2 ) TOTAL = 38 ATPs
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  FOTOSSÍNTESE CAPÍTULO 10Reações químicas que resultam na transformação da energia luminosa do sol em energia química orgânica
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  FOTOSSÍNTESE Energia luminosatransforma-se em energia química armazenada nas moléculas de glicídios produzidas no processo. Ocorre em vegetais, algas e certas bactérias (cianobactérias) 21% do oxigênio atmosférico é produzido na fotossíntese. CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + O 2 Luz Clorofila
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  CLOROPLASTO: A SEDEDA FOTOSSÍNTESE Organela celular presente nos autótrofos fotossintetizantes eucariotos onde encontramos a clorofila. Clorofila  pigmento necessário para a realização da fotossíntese. Associado apenas à membrana interna do cloroplasto – membrana tilacóide. Tem como átomo central o Magnésio (Mg).
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  Livro, pág. 286
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  FOTOSSÍNTESE Todo oprocesso é dividido em quatro etapas: 1) Absorção de luz 2) Transporte de elétrons 3) Produção de ATP 4) Fixação de carbono As etapas 1, 2 e 3 são dependentes diretas da LUZ e, por isso, são chamadas de fotoquímicas. Constituem a fase clara. A etapa 4 ou química não necessita de ativação luminosa para acontecer, mas utiliza os produtos provenientes da fase clara. Constitui a fase escura.
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  FASE CLARA –1) ABSORÇÃO DE LUZ Luz Excitação dos elétrons da clorofila Elétrons capturados pelo aceptor Q Recuperação de elétrons perdidos pela clorofila a partir da decomposição da água FOTÓLISE DA ÁGUA Moléculas de água decompõem-se em H + , elétrons e oxigênio. 2 H 2 O ------ O 2 + 4 H + + 4 e -
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  FOTÓ LISE DAÁGUA Quebra da água pela energia da luz.
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  FASE CLARA –2) TRANSPORTE DE ELÉTRONS Aceptor Q Transferência ------- ENERGIA Transferência ---------- ENERGIA Transferência -------- ENERGIA NADP + : último aceptor de elétrons no cloroplasto CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS REUNINDO AS DUAS ETAPAS EM UMA REAÇÃO QUÍMICA 2 H 2 O + 2NADP + ------- O 2 + 2H + + 2NADPH
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  e - Aluz solar incide na molécula de clorofila. Essa molécula armazena essa energia e elétrons são liberados.
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  e - e- Esse elétron é passado para uma proteína transportadora presente na membrana dos tilacóides.
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  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.
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  NADP Aceptor intermediáriode hidrogênios. Essa molécula capta os hidrogênios liberados durante a fotólise da água e os passa para os carbonos que formarão a molécula de glicose. NADP + H  NADPH
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  NADPH 2 H2 O quebrada pela luz solar Molécula de Gás Oxigênio
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  VÍDEO – PROF.DORIVAL
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  2) TRANSPORTE DEELÉTRONS E FOTOSSISTEMAS Pigmentos fotossintetizantes Proteínas das membranas dos tilacóides Unidades de captação de luz: COMPLEXOS ANTENA Pigmentos reunidos – antena captadora de LUZ CLOROFILA a – área central – centro de reação Transferência dos elétrons excitados ao AceptorQ FOTOSSISTEMAS I e II: conjunto formado pelo complexo antena, como o centro de reação e os aceptores de elétros. Livro, pág. 291
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  Livro, pág. 291,292 e 293.
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  FASE CLARA –3) PRODUÇÃO DE ATP FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA E CÍCLICA 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. 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.
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  Livro, pág. 293,294 e 295
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  FASE ESCURA -4) FIXAÇÃO DO CARBONO 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. Resumindo numa equação química: CO 2 + 3ATP + 2NADPH + 2H + ----- (CH 2 O) + 3ADP + 3Pi + 2NADP + + H 2 O
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  4) FIXAÇÃO DOCARBONO E O CICLO DAS PENTOSES Ocorre no estroma dos cloroplastos. Série de reações químicas sequenciais, das quais participam o NADPH e o ATP produzidos nas fosforilações. 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. As moléculas de PGAL produzidas combinan-se para originar outros glicídios.
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  VÍDEO – PROF.DORIVAL
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  Livro, pág. 296e 297
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  FASE CLARA EFASE ESCURA
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  PGAL E OSNUTRIENTES 1- PGAL transformado em sacarose no citosol 2 – PGAL no cloroplasto = amido armazenado 3 – PAGL – produção de glicídios UTILIZAÇÃO IMEDIATA NAS MITOCÔNDRIAS = RESPIRAÇÃO Transformação em diversas substâncias orgânicas: aminoácidos, glicídios, gorduras, celulose; Armazenamento na forma de amido
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  QUIMIOSSÍNTESE Processo queutiliza energia liberada por reações oxidativas de substâncias inorgânicas simples. Arqueas metanogênicas: obtêm energia a partir da reação entre H 2 e CO 2 com produção de CH 4 Bactérias: Nitrosomonas e Nitrobacter Vivem no solo e possuem importância fundamental no ciclo do nitrogênio no planeta. Nitrossomonas obtêm energia por meio da oxidação do íon amônio presente no solo transformando-o em íon de nitrito Nitrobactérias obtêm energia por meio da oxidação do íon nitrito oxidando-o a íon nitrato Livro, pág. 298