Metabolismo energético das células

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  • Primeiramente gostaria de agradecer a disponibilidade do material na rede, pois estou iniciando a minha carreira agora e esses slides têm me dado muito suporte para ajudar nas construções dos meus próprios materiais de ensino. Parabéns pelo material montado está perfeito!
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  • Gostei imenso os slides de Biologia, dou aula de Biologia sem suporte, continuem nos ajudar. Estou no Moxico, Luena SDB.
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Metabolismo energético das células

  1. 1. Metabolismo Energético das Células Fotossíntese Quimiossíntese Respiração Celular Fermentação
  2. 2. 1. Introdução <ul><li>Reações endotérmicas </li></ul><ul><li>- Característica: Precisam receber energia </li></ul><ul><li>- Ex.:Fotossíntese e quimiossíntese </li></ul><ul><li>Reações exotérmicas </li></ul><ul><li>- Característica: Liberam energia </li></ul><ul><li>- Ex.:Respiração e fermentação </li></ul>
  3. 3. Reação Exotérmica Endotérmica Nível de energia Nível de energia Reagentes Produtos Reagentes Produtos
  4. 4. 1.1 ATP – Trifosfato de Adenosina <ul><li>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. </li></ul>
  5. 5. Molécula de ATP NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP) Adenosina di fosfato (ADP) Adenosina tri fosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose
  6. 6. ATP em ação A B Reação endotérmica Reação exotérmica C D Reação exotérmica Reação endotérmica ADP + Pi ATP e Calor e Calor REAÇÕES ACOPLADAS
  7. 7. 2. Fotossíntese <ul><li>É o principal processo autotrófico realizada pelos seres clorofilados, representados por plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias. </li></ul><ul><li>Os seres fotossintetizantes são fundamentais para a manutenção da vida em nosso planeta, pois são a base das cadeias alimentares e produzem oxigênio. </li></ul>6CO 2 + 12 H 2 O  LUZ E CLOROFILA  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 +6H 2 O Fórmula Geral
  8. 8. Caminho da Fotossíntese Célula clorofilada Membrana do tilacóide Esquema da molécula de clorofila Folha Granum Parede celular Cloroplasto Membrana externa Membrana interna Tilacóide Granum Estroma DNA Núcleo Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Complexo antena
  9. 9. 2.1 Etapas <ul><li>Fotoquímica (reação de claro) </li></ul><ul><li> Necessita de energia luminosa. </li></ul><ul><li>OBS.: A clorofila reflete a luz verde e absorve com maior eficiência os comprimento de onda das luzes azul e vermelha . </li></ul><ul><li>Química (reação de escuro) </li></ul><ul><li> Não necessita de luz, mas sim dos produtos formados na fase fotoquímica. </li></ul>
  10. 10. Fotossíntese em ação Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA E S T R O M A Glicose C L O R O P L A S T O Tilacóide Luz H 2 O CO 2 ADP NADP H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH 2 O 2
  11. 11. 2.2 Etapa Fotoquímica <ul><li>Ações : </li></ul><ul><li>Fotofosforilação e Fotólise da água </li></ul><ul><li>Reagentes : </li></ul><ul><li>Luz, H 2 O, ADP e NADP </li></ul><ul><li>Produtos : </li></ul><ul><li>O 2 / ATP / NADPH 2 </li></ul><ul><li>Local : </li></ul><ul><li>tilacóides </li></ul><ul><li>Fotofosforilação  adição de fostato (fosforilação) em presença de luz (foto) com a transferência da energia captada pela clorofila para as moléculas de ATP. </li></ul><ul><li>Fotólise da água  quebra da água por enzimas localizadas nos tilacóides, sob a ação da luz, liberando O 2 e formação de NADPH 2 </li></ul>
  12. 12. Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz ATP ADP 2 NADPH 2 4 H + + 4 e - + 2 H 2 O 4 H + + 2 NADP Luz Clorofila O 2
  13. 13. 2.3 Etapa Química <ul><li>Ações : </li></ul><ul><li>Ciclo das pentoses </li></ul><ul><li>Reagentes : </li></ul><ul><li>CO 2 , ATP e NADPH 2 </li></ul><ul><li>Produtos : </li></ul><ul><li>Carboidratos e H 2 O </li></ul><ul><li>Local : </li></ul><ul><li>Estroma </li></ul><ul><li>Ciclo de pentoses </li></ul><ul><li>proposto por Melvin Calvin (1961) </li></ul><ul><li>Fixação do carbono, elemento presente no meio abiótico que passa para o biótico </li></ul>
  14. 14. Equação da etapa química 6C O 2 + 12NADPH 2 + nATP C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + nADP + nP
  15. 15. 2.5 Observações <ul><li>As partes verdes das plantas, representadas principalmente pelas folhas, são as únicas capazes de realizar fotossíntese . </li></ul><ul><li>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) </li></ul><ul><li>Principais tipos de clorofila: </li></ul><ul><li>a  eucariontes e cianobactérias b  plantas e algas verdes </li></ul><ul><li>c  algas pardas e diatomáceas d  algas vermelhas </li></ul><ul><li>bacterioclorofila  bactérias fotossintetizantes </li></ul><ul><li>O açúcar produzido na fotossíntese parte serve para </li></ul><ul><ul><li>sintetizar outras moléculas orgânicas (sacarose, celulose) </li></ul></ul><ul><ul><li>utilizada pelas mitocôndrias (cerca de 50%), </li></ul></ul><ul><ul><li>reserva na forma de amido (raízes, tubérculos e frutos). </li></ul></ul>
  16. 16. 3. Quimiossíntese <ul><li>Processo em que a energia utilizada na formação de compostos orgânicos, a partir de gás carbônico(CO 2 ) e água (H 2 O), provém da oxidação de substâncias inorgânicas. </li></ul><ul><li>Principais bactérias quimiossintetizantes: </li></ul><ul><ul><ul><li>FERROBACTÉRIAS  oxidação de compostos de ferro. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>NITROBACTÉRIAS  oxidação da amônia (NH 3 ) ou de nitritos (NO 3 ) (importantes no ciclo do nitrogênio). </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Nitrossomas & Nitrobacter </li></ul></ul></ul></ul>
  17. 17. 4. Respiração <ul><li>Processo de síntese de ATP que envolve a cadeia respiratória. </li></ul><ul><li>Tipos </li></ul><ul><ul><li>AERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênios é o oxigênio . </li></ul></ul><ul><ul><li>ANAERÓBIA  em que o aceptor final de hidrogênio não é o oxigênio e sim outra substância (sulfato, nitrato) </li></ul></ul>
  18. 18. Respiração em Eucariontes Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA MITOCÔNDRIA CITOPLASMA 2 CO 2 Ciclo de Krebs 4 CO 2 2 ATP H 2 6 H 2 O CADEIA RESPIRATÓRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O 2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP
  19. 19. 4.1 Respiração Aeróbia <ul><li>Utilizadas por procariontes, protistas, fungos, plantas e animais. </li></ul><ul><li>Molécula principal: glicose . </li></ul><ul><li>Etapas: </li></ul><ul><ul><li>Glicólise ( não usa O 2 ). </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de Krebs </li></ul></ul><ul><ul><li>Cadeia respiratória (usa O 2 ) </li></ul></ul><ul><li>Obs.: </li></ul><ul><ul><li>Procariontes: glicólise e ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma e a cadeia respiratória na membrana. </li></ul></ul><ul><ul><li>Eucariontes: glicólise ocorre no citossol, e nas mitocôndrias o ciclo de Krebs (matriz) e a cadeia respiratória (cristas). </li></ul></ul>
  20. 20. 4.1.2 Glicólise <ul><li>Função: quebra de moléculas de glicose e formação do piruvato. </li></ul><ul><li>Local: citossol </li></ul><ul><li>Procedimento: </li></ul><ul><ul><li>Glicose  2 piruvato: liberação de hidrogênio e energia. </li></ul></ul><ul><ul><li>NAD  NADH :energia usada na síntese de ATP. </li></ul></ul><ul><li>O piruvato formado entra na mitocôndria e segue para o ciclo de Krebs. </li></ul>
  21. 21. Glicólise 1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação. 2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos. 3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH. 4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início. 5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato. P ~ 6 C ~ P 3 C Piruvato 3 C Piruvato Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 ADP ATP ADP ATP 3 C ~ P 3 C ~ P Pi Pi NAD P ~ 3 C ~ P NADH NAD P ~ 3 C ~ P NADH P ~ 3 C ADP ATP P ~ 3 C ADP ATP ADP ATP ADP ATP
  22. 22. 4.1.3 Ciclo de Krebs <ul><li>Nomes: ciclo do ácido cítrico ou ácido tricarboxílico. </li></ul><ul><li>Mentor: Hans Adolf Krebs , 1953) </li></ul><ul><li>Local : matriz mitocondrial </li></ul><ul><li>Procedimento : </li></ul><ul><ul><li>Piruvato  acetil : liberação de CO 2 e H. </li></ul></ul><ul><ul><li>Acetil  Acetil-coenzima A ( acetil-CoA ) : entra no ciclo de Krebs. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de Krebs: liberação de CO 2 , ATP, NADH, FADH 2 </li></ul></ul><ul><li>Obs.: todo o gás carbônico liberado na respiração provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs. </li></ul>
  23. 23. 4.1.4 Cadeia respiratória <ul><li>Função: formação de ATP </li></ul><ul><li>Local : crista mitocondrial </li></ul><ul><li>Procedimento : </li></ul><ul><ul><li>Fosforilação oxidativa :transferência de hidrogênios pelos citocromos, formando ATP e tendo como aceptor final o oxigênio e a formação de água </li></ul></ul><ul><li>Obs.: O rendimento energético para cada molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP. </li></ul>
  24. 24. Visão geral do processo respiratório em célula eucariótica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Total: 10 NADH 2 FADH 2 Citosol Crista mitocondrial Mitocôndria 1 ATP 1 ATP 1 NADH 1 NADH Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 6 O 2 6 H 2 O 32 ou 34 ATP 6 NADH 2 FADH 2 ATP 4 CO 2 2 CO 2 2 NADH 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs
  25. 25. 4.2 Respiração Anaeróbia <ul><li>Utilizada por bactérias desnitrificantes do solo como a Pseudimonas disnitrificans , elas participam do ciclo de nitrogênio devolvendo o N 2 para a atmosfera. </li></ul><ul><li>Molécula principal: glicose e nitrato. </li></ul><ul><li>Fórmula: </li></ul><ul><li>C 6 H 12 O 6 + 4NO 3  6CO 2 + 6H 2 O + N 2 + energia </li></ul>
  26. 26. 5. Fermentação <ul><li>Processo anaeróbio de síntese de ATP que ocorre na ausência de O 2 (solos profundos e regiões com teor de O 2 quase zero) e que não envolve a cadeia respiratória. </li></ul><ul><li>Aceptor final: composto orgânico. </li></ul><ul><li>Seres Anaeróbios: </li></ul><ul><ul><li>ESTRITOS: só realiza um dos processos anaeróbios(fermentação ou respiração anaeróbia) </li></ul></ul><ul><ul><li>Ex.: Clostridium tetani </li></ul></ul><ul><ul><li>FACULTATIVAS: realizam fermentação ou respiração aeróbia. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ex.: Sacharomyces cerevisiae </li></ul></ul><ul><li>Procedimento: </li></ul><ul><ul><li>Glicose degradada em substâncias orgânicas mais simples como : ácido lático (fermentação lática) e álcool etílico (fermentação alcoólica) </li></ul></ul>
  27. 27. 5.1 Fermentação Lática <ul><li>O piruvato é transformado em ácido lático. </li></ul><ul><li>Realizada por bactérias, fungos protozoários e por algumas células do tecido muscular humano. </li></ul><ul><li>Exemplos: </li></ul><ul><ul><li>Cãibra: fermentação devido à insuficiência de O 2 </li></ul></ul><ul><ul><li>Azedamento do leite. </li></ul></ul><ul><ul><li>Produção de conservas. </li></ul></ul>
  28. 28. Fermentação Lática Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH Ácido lático 3 C NAD Ácido lático 3 C NAD
  29. 29. 5.2 Fermentação Alcoólica <ul><li>O piruvato é transformado em álcool etílico. </li></ul><ul><li>Realizada por bactérias e leveduras. </li></ul><ul><li>Exemplos: </li></ul><ul><ul><li>Sacharomyces cerevisiae  produção de bebidas alcoólicas (vinho e cerveja) </li></ul></ul><ul><ul><li>Levedo  fabricação de pão. </li></ul></ul>
  30. 30. Fermentação Alcoólica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH CO 2 CO 2 Álcool etílico 3 C Álcool etílico 3 C NAD NAD
  31. 31. Fermentação Acética Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP NADH NADH Ácido acético 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O Ácido acético 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O Piruvato (3 C) Piruvato (3 C)
  32. 32. Resumo dos Tipos de fermentação e a respiração Glicose  ácido lático + 2 ATP Fermentação Lática Glicose  álcool etílico + CO 2 + 2 ATP Fermentação Alcoólica Glicose  ácido acético + CO 2 + 2 ATP Fermentação Acética Glicose + O 2  CO 2 + H 2 O + 36 ou 38 ATP Respiração

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