Transformação e utilização de energia pelos seres vivos
De onde provém a energia para a realização de
actividades vitais?

• ATP – Adenosina
  TriFosfato – é a
  fonte imediata d...
• Mas só a oxidação de compostos orgânicos
  garante a renovação constante de ATP.
Metabolismo Celular
Anabolismo

• Conjunto de reacções químicas que
  conduzem à biossíntese de moléculas
  complexas a partir de moléculas ma...
Catabolismo

• Conjunto de reacções de degradação
  de moléculas complexas em moléculas
  mais simples. Os produtos são ma...
Adenosina Trifosfato: ATP
          Trifosfato:
Como é utilizado o ATP na célula?




• A hidrólise do ATP (reacção de catabolismo)
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Estrutura do ADP e do ATP
NAD+ e NADH




• Existem diversas vias metabólicas capazes
  de transferir a energia contida nos
  compostos orgânicos pa...
Aceptor final de electrões
• Se o aceptor final for uma molécula inorgânica: Respiração.
• Se o aceptor for o O2: Respiraç...
Anaeróbios Facultativos
Primeiras formas de vida…

• Os primeiros seres vivos
  unicelulares, existentes na
  Terra, apareceram muito
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Anaeróbios obrigatórios

• Anaeróbios
  obrigatórios: seres
  vivos para o quais a
  presença de O2 é
  tóxica.
Células fotossintéticas

• Posteriormente apareceram
  seres vivos com capacidade
  fotossintética. Estes
  possuem capaci...
Experiência de Pasteur – pág.170

• Leveduras + glicose foram colocadas
  em presença e ausência de O2
• A multiplicação d...
Experiência de Pasteur – pág.170

• Resultados:
  – Cheiro a álcool, na ausência de O2
    (anaerobiose)
  – Subida da tem...
Experiência de Pasteur – pág.170
Experiência de Pasteur – pág.170

• Estudos realizados por Pasteur permitiram
  verificar que a fermentação alcoólica esta...
Rendimento energético


 Condições do meio      Quantidade de       Quantidade de
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Leveduras…

• As leveduras são seres aeróbios facultativos.
• São capazes de mobilizar energia da glicose
  em meio aeróbi...
Leveduras…

• Em aerobiose os produtos finais são
  moléculas simples: H2O e CO2.
• As leveduras aproveitam mais energia
 ...
Fermentação e Respiração aeróbia

Fermentação alcoólica        Respiração aeróbia


                                    +O...
Fermentação alcoólica
• C6H12O6 -> 2 CH3CH2OH                       + 2CO2 + energia
    (glicose)                (etanol)...
Fermentação
Glicólise – etapa comum à fermentação e
à respiração aeróbia – Ficha de trabalho
Ficha de Trabalho
1. A glicose é uma molécula inerte que
   necessita de 2 moléculas de ATP para ser
   activada – fase de...
Glicólise – ocorre no hialoplasma
Distribuição energética

                                               Energia libertada sob a
                          ...
Redução do piruvato/ ácido pirúvico
           piruvato/
Fermentação



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              alcoólica    leveduras

Fermentação
                 ...
Ficha de
trabalho




           2. Que fenómeno permite a reciclagem de NAD+?
Ficha de Trabalho

1. Aspectos comuns: 2 moléculas de NADH
   são oxidadas; são produzidas 2 moléculas
   de ATP.
   Difer...
Fermentação alcoólica
• Glicose -> 2Etanol + 2CO2 + 2ATP
• Após a glicólise, o ácido pirúvico sofre
          glicólise,
 ...
Fermentação láctica

• Glicose -> 2Ácido láctico + 2ATP
• Após a glicólise, o ácido pirúvico sofre
           glicólise,
 ...
Fermentação utilizada pelo Homem…
Fermentação utilizada pelo Homem…

• As leveduras que
  transformam as
  uvas em vinho
  encontram-
  encontram-se nas
  c...
Fermentação utilizada pelo Homem…
Células musculares
Respiração aeróbia
Na respiração ocorrem reações redox




                                 •   1 – mexilhão vivo + azul de
                 ...
Os tecidos vivos libertam CO2?

• Como procederia,
  experimentalmente,
  para resolver este
  problema?
Exercício




1.   Qual a origem das moléculas de ácido pirúvico que entram nas mitocôndrias?
                            ...
Ficha de trabalho
Ficha de Trabalho
1. Glicólise.
   Glicólise.
2. No hialoplasma.
       hialoplasma.
3. 3 fases: formação de AcetilCoA, Ci...
Respiraçao Aeróbia
Respiração Aeróbia
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
Respiração Aeróbia
Ficha de Trabalho
Ficha de Trabalho

1. Cada molécula transportadora de
   electrões tem maior afinidade para os
   electrões do que o trans...
Cadeia transportadora de electrões e
fosforilação oxidativa
Balanço energético – Ficha de Trabalho



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FermentaçãO E RespiraçãO
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FermentaçãO E RespiraçãO

  1. 1. Transformação e utilização de energia pelos seres vivos
  2. 2. De onde provém a energia para a realização de actividades vitais? • ATP – Adenosina TriFosfato – é a fonte imediata de energia para as actividades celulares. • É produzido durante a fotossíntese.
  3. 3. • Mas só a oxidação de compostos orgânicos garante a renovação constante de ATP.
  4. 4. Metabolismo Celular
  5. 5. Anabolismo • Conjunto de reacções químicas que conduzem à biossíntese de moléculas complexas a partir de moléculas mais simples. simples. As moléculas sintetizadas são mais ricas sob o ponto de vista energético do que as moléculas que lhes deram origem. Globalmente as reacções de anabolismo são endoenergéticas, endoenergéticas, já que há consumo de energia.
  6. 6. Catabolismo • Conjunto de reacções de degradação de moléculas complexas em moléculas mais simples. Os produtos são mais simples. pobres em energia do que os reagentes. Globalmente as reacções de catabolismo são exoenergéticas, já que exoenergéticas, há libertação de energia. energia.
  7. 7. Adenosina Trifosfato: ATP Trifosfato:
  8. 8. Como é utilizado o ATP na célula? • A hidrólise do ATP (reacção de catabolismo) catabolismo) liberta energia – Reacção exoenergética. exoenergética. • A síntese de ATP (reacção de anabolismo) consome energia – reacção endoenergética. endoenergética.
  9. 9. Estrutura do ADP e do ATP
  10. 10. NAD+ e NADH • Existem diversas vias metabólicas capazes de transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP. Nestas vias intervêm compostos como o NAD, que transportam protões (H+) e electrões (e-) do hidrogénio até um aceptor (e final.
  11. 11. Aceptor final de electrões • Se o aceptor final for uma molécula inorgânica: Respiração. • Se o aceptor for o O2: Respiração aeróbia. (maioria dos animais aeróbia. e plantas) • Se o aceptor final for o NO3- ou o SO42-, sem intervenção do O2: Respiração anaeróbia (bactérias sulfurosas e nitrificantes) nitrificantes) • Se não há aceptor final: Fermentação (os electrões são captados por uma molécula orgânica que deriva do substrato inicial).
  12. 12. Anaeróbios Facultativos
  13. 13. Primeiras formas de vida… • Os primeiros seres vivos unicelulares, existentes na Terra, apareceram muito antes do O2 na atmosfera terrestre. Estes seres metabolizavam os produtos orgânicos na ausência deste gás, por fermentação.
  14. 14. Anaeróbios obrigatórios • Anaeróbios obrigatórios: seres vivos para o quais a presença de O2 é tóxica.
  15. 15. Células fotossintéticas • Posteriormente apareceram seres vivos com capacidade fotossintética. Estes possuem capacidade de produzir O2 e de o libertar para a atmosfera. Alguns seres adquiriram a capacidade de utilizar o O2 como aceptor final de electrões, rentabilizando a degradação da glicose.
  16. 16. Experiência de Pasteur – pág.170 • Leveduras + glicose foram colocadas em presença e ausência de O2 • A multiplicação das leveduras necessita de energia que provém da degradação da glicose. • Parte da energia dissipa-se sob a forma dissipa- de calor. Por isso a temperatura sobe. • Na presença de O2, o aumento da temperatura é ainda maior.
  17. 17. Experiência de Pasteur – pág.170 • Resultados: – Cheiro a álcool, na ausência de O2 (anaerobiose) – Subida da temperatura (mais acentuada na presença de O2 - aerobiose) aerobiose) – Água de cal fica turva na presença de CO2 (turvação mais acentuada na em condições de aerobiose) aerobiose)
  18. 18. Experiência de Pasteur – pág.170
  19. 19. Experiência de Pasteur – pág.170 • Estudos realizados por Pasteur permitiram verificar que a fermentação alcoólica estava sempre associada ao crescimento de leveduras, mas que se estas fossem expostas a quantidades importantes de oxigénio produziriam (em vez de álcool e dióxido de carbono) água e dióxido de carbono. Destas observações, Pasteur concluiu que a fermentação é o mecanismo utilizado pelos seres vivos para produzir energia na ausência de oxigénio.
  20. 20. Rendimento energético Condições do meio Quantidade de Quantidade de glicose consumida indivíduos formados (g) (g) Com oxigénio 1 0,60 (aerobiose) Sem oxigénio 1 0,02 (anaerobiose)
  21. 21. Leveduras… • As leveduras são seres aeróbios facultativos. • São capazes de mobilizar energia da glicose em meio aeróbio ou anaeróbio. • Em anaerobiose (sem O2) produzem, além do CO2, álcool etílico (etanol). – fermentação alcoólica. • O etanol é um composto orgânico ainda muito rico em energia potencial, que não é metabolizada.
  22. 22. Leveduras… • Em aerobiose os produtos finais são moléculas simples: H2O e CO2. • As leveduras aproveitam mais energia proveniente da degradação da glicose, o que conduz a um aumento muito mais significativo da quantidade de leveduras.
  23. 23. Fermentação e Respiração aeróbia Fermentação alcoólica Respiração aeróbia +O2 Etanol H2O Calor Calor Energia utilizável Energia utilizável CO2 CO2
  24. 24. Fermentação alcoólica • C6H12O6 -> 2 CH3CH2OH + 2CO2 + energia (glicose) (etanol) (dióxido de carbono) Respiração aeróbia • C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + energia (glicose) (oxigénio) (dióxido (água) de carbono)
  25. 25. Fermentação
  26. 26. Glicólise – etapa comum à fermentação e à respiração aeróbia – Ficha de trabalho
  27. 27. Ficha de Trabalho 1. A glicose é uma molécula inerte que necessita de 2 moléculas de ATP para ser activada – fase de activação. A fase de activação. rendimento ocorre quando há fosforilação de 4 moléculas de ATP através do aldeído fosfoglicérico. fosfoglicérico. 2. São necessárias 2 moléculas de ATP para activar a glicose. 3. O NAD+ vai ser reduzido pelo aldeído fosfoglicérico que, por sua vez, fica oxidado. 4. O saldo energético é de 2ATP.
  28. 28. Glicólise – ocorre no hialoplasma
  29. 29. Distribuição energética Energia libertada sob a forma de calor 2ATP 3% 2% 2NADH 16% 2Ácido Pirúvico 79% Distribuição da energia da glicose pelas moléculas constituídas durante a glicólise
  30. 30. Redução do piruvato/ ácido pirúvico piruvato/
  31. 31. Fermentação Realizada por alcoólica leveduras Fermentação Realizada por láctica bacilos lácticos
  32. 32. Ficha de trabalho 2. Que fenómeno permite a reciclagem de NAD+?
  33. 33. Ficha de Trabalho 1. Aspectos comuns: 2 moléculas de NADH são oxidadas; são produzidas 2 moléculas de ATP. Diferenças: Na fermentação alcoólica produzem- produzem-se 2 moléculas de etanol (2C) e 2 de CO2.Há formação de acetaldeído (produto intermédio). Na fermentação láctica apenas se produz 2 moléculas de ácido láctico (3C). 2. A glicólise permite reciclar as moléculas de NAD+, reduzindo-as a NADH. reduzindo-
  34. 34. Fermentação alcoólica • Glicose -> 2Etanol + 2CO2 + 2ATP • Após a glicólise, o ácido pirúvico sofre glicólise, uma descarboxilação, libertando-se o descarboxilação, libertando- CO2. Forma-se um composto com 2C – Forma- aldeído acético que, por redução, forma o etanol. Esta redução é providenciada pelo NADH formado durante a glicólise. glicólise. • Etanol: ainda é um composto altamente energético • Rendimento: 2ATP
  35. 35. Fermentação láctica • Glicose -> 2Ácido láctico + 2ATP • Após a glicólise, o ácido pirúvico sofre glicólise, uma redução pelo NADH (formado durante a glicólise) originando o ácido glicólise) láctico. • Rendimento: 2ATP
  36. 36. Fermentação utilizada pelo Homem…
  37. 37. Fermentação utilizada pelo Homem… • As leveduras que transformam as uvas em vinho encontram- encontram-se nas cascas das uvas.
  38. 38. Fermentação utilizada pelo Homem…
  39. 39. Células musculares
  40. 40. Respiração aeróbia
  41. 41. Na respiração ocorrem reações redox • 1 – mexilhão vivo + azul de metileno • 2 – mexilhão previamente cozido + azul de metileno • 3 – azul de metileno O Azul de metileno funciona como oxidante, ficando reduzido – torna-se por isso incolor.
  42. 42. Os tecidos vivos libertam CO2? • Como procederia, experimentalmente, para resolver este problema?
  43. 43. Exercício 1. Qual a origem das moléculas de ácido pirúvico que entram nas mitocôndrias? mitocôndrias? 2. Quantas moléculas de CO2 se formam por cada molécula de glicose? 3. Na matriz mitocondrial ocorrem oxirreduções. Fundamente a afirmação. oxirreduções. 4. Onde ocorre a oxidação das moléculas transportadoras de hidrogénios? 5. Se se marcasse radioactivamente o oxigénio utilizado, em que composto final iria aparecer?
  44. 44. Ficha de trabalho
  45. 45. Ficha de Trabalho 1. Glicólise. Glicólise. 2. No hialoplasma. hialoplasma. 3. 3 fases: formação de AcetilCoA, Ciclo de Krebs e AcetilCoA, Cadeia transportadora de electrões. 4. Ciclo de Krebs e Cadeia transportadora de electrões. 5. Na Cadeia transportadora de Electrões e fosforilação. fosforilação. 6. O O2 recebe electrões e hidrogeniões, ficando hidrogeniões, reduzido. É transformado em água. 7. Na respiração aeróbia produzem-se 38ATP, produzem- enquanto que na fermentação apenas se produzem 2ATP.
  46. 46. Respiraçao Aeróbia
  47. 47. Respiração Aeróbia
  48. 48. Ciclo de Krebs
  49. 49. Ciclo de Krebs
  50. 50. Respiração Aeróbia
  51. 51. Ficha de Trabalho
  52. 52. Ficha de Trabalho 1. Cada molécula transportadora de electrões tem maior afinidade para os electrões do que o transportador anterior, de modo que o fluxo de electrões é unidireccional. 2. O aceptor final dos electrões é o O2. 3. A água provém do O2, que recebe hidrogeniões e electrões.
  53. 53. Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa
  54. 54. Balanço energético – Ficha de Trabalho 4 4 2 34 40 4 2 2 38 2

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