Metabolismo energético das células
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Metabolismo Energético das Células
FotossínteseQuimiossíntese
Respiração CelularFermentação
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1. Introdução Reações endotérmicas
- Característica: Precisam receber energia
- Ex.:Fotossíntese e quimiossíntese
Reações exotérmicas
- Característica: Liberam energia
- Ex.:Respiração e fermentação
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Exotérmica
Endotérmica
Nível de energia
Nível de energia
Reagentes
Produtos
Reagentes
Produtos
Reação
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1.1 ATP – Trifosfato de Adenosina
Este composto armazena, em suas ligações fosfato, parte da energia desprendida pelas reações exotérmicas e tem a capacidade de
liberar, por hidrólise, essa energia armazenada para promover reações
endotérmicas.
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NUCLEOSÍDEO
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
Adenina
Fosfato
Ribose
Molécula de ATP
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A
B ADP + Pi
ATP
Reação endotérmica
Reação exotérmica
C
D
e
Calor
e
Calor
REAÇÕES ACOPLADAS
Reação exotérmica
Reação endotérmica
ATP em ação
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2. Fotossíntese É o principal processo autotrófico realizada pelos
seres clorofilados, representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias.
Os seres fotossintetizantes são fundamentais para a manutenção da vida em nosso planeta, pois são a base das cadeias alimentares e produzem oxigênio.
6CO2 + 12 H2O LUZ E CLOROFILA C6H12O6 + 6O2+6H2O
Fórmula Geral
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Célula clorofilada
Membrana do tilacóide
Esquema da molécula de
clorofila
Folha
Granum
Parede celular
Cloroplasto
Membrana externa
Membrana interna
Tilacóide
GranumEstroma
DNA
Núcleo
VacúoloCloroplasto
Tilacóide
Complexo antena
Caminho da Fotossíntese
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2.1 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.
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CLOROPLASTO
Tilacóide
Etapa IIQUÍMICA
Etapa IFOTOQUÍMIC
A
Luz H2O CO2
ADP
NADP
H2OC6H12O6
ATP
NADPH2
O2
ESTROMA
Glicose
Fotossíntese em ação
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2.2 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
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Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz
Luz
Clorofila
Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz
ATPADP
O2
2 NADPH2
4 H+ + 4 e- +2 H2O
4 H+ + 2 NADP
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2.3 Etapa Química Ações:
Ciclo das pentoses Reagentes:
CO2, ATP e NADPH2
Produtos:Carboidratos e H2O
Local: Estroma
Ciclo de pentosesproposto por Melvin Calvin (1961)Fixação do carbono, elemento presente no meio abiótico que passa para o biótico
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6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP
Equação da etapa química
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2.5 Observações As partes verdes das plantas, representadas principalmente
pelas folhas, são as únicas capazes de realizar fotossíntese. O oxigênio liberado pela fotossíntese realizada pelos
eucariontes e cianobactérias provém da água, e não do gás carbônico (Cornelius van Niel em 1930 bactéria vermelhas sulfurosas)
Principais tipos de clorofila: a eucariontes e cianobactérias b plantas e algas verdesc algas pardas e diatomáceas d algas vermelhasbacterioclorofila bactérias fotossintetizantes
O açúcar produzido na fotossíntese parte serve para• sintetizar outras moléculas orgânicas (sacarose, celulose) • utilizada pelas mitocôndrias (cerca de 50%),• reserva na forma de amido (raízes, tubérculos e frutos).
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3. 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
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4. 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)
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MITOCÔNDRIACITOPLASMA
Glicose(6 C)
C6H12O6
2 CO2
Ciclo de
Krebs
4 CO2
2 ATP
H2
FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA
6 H2O
CADEIA
RESPIRATÓRIA
Saldo de 32 ou 34 ATPs
6 O2
Piruvato (3 C)
GLICÓLISE
Saldo de 2 ATP
Respiração em Eucariontes
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4.1 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).
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4.1.2 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.
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P ~ 6 C ~ P
3 C Piruvato 3 C Piruvato
Glicose (6C) C6H12O6
ADP
ATP
ADP
ATP
1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação.
3 C ~ P 3 C ~ P
2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos.
PiPi NAD
P ~ 3 C ~ PNADH
NAD
P ~ 3 C ~ PNADH
3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH.
P ~ 3 C
ADP
ATPP ~ 3 C
ADP
ATP4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início.
ADPATP
ADPATP
5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato.
Glicólise
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4.1.3 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.
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4.1.4 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.
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Citosol
Crista mitocondrial
Mitocôndria
Glicose (6 C) C6H12O6
Total: 10
NADH 2
FADH2
1 ATP1 ATP
1 NADH 1 NADH
Piruvato (3 C) Piruvato (3 C)
6 O2
6 H2O
32 ou 34 ATP
6 NADH
2 FADH
2 ATP
4 CO2
2 CO2
2 NADH
2 acetil-CoA (2 C)
Ciclo de
Krebs
Visão geral do processo respiratório em célula eucariótica
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4.2 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
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5. 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)
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5.1 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.
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Glicólise
Glicose (6 C) C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
Ácido lático 3 C
NAD
Ácido lático 3 C
NAD
Fermentação Lática
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5.2 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.
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Glicólise
Glicose (6 C) C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
CO2
CO2
Álcool etílico 3 C
Álcool etílico 3 C
NAD
NAD
Fermentação Alcoólica
![Page 31: Metabolismo energético das células](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042607/559f62271a28ab5e528b4868/html5/thumbnails/31.jpg)
Glicólise
Glicose (6C) C6H12O6
ATP
ATP
NADH
NADH
Ácido acético
3 C
CO2
NAD NADH2
H2O
Ácido acético
3 CCO2
NAD NADH2
H2O
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
Fermentação Acética
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Glicose → ácido lático + 2 ATP
Fermentação Lática
Glicose → álcool etílico + CO2 + 2 ATP
Fermentação Alcoólica
Glicose → ácido acético + CO2 + 2 ATP
Fermentação Acética
Glicose + O2 → CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP
Respiração
Resumo dos Tipos de fermentação e a respiração