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BIOENERGÉTICA

Equipe de Biologia

Leonardo da Vinci

• Conceito – Conjunto de reações metabólicas (catabolismo + anabolismo)

envolvidas nos processos de transformação de energia.

METABOLISMO ENERGÉTICO

Energia contida nos nutrientes

Carboidratos

Lipídeos Proteínas

Produtos

CO2

H2O NH3

Energia Química

Moléculas

precursoras

Aminoácidos

Monossacarídeos Ácidos graxos Nucleotídeos

Macromoléculas

celulares

Proteínas

Polissacarídeos Lipídeos

Ácidos nucleicos

CATABOLISMO

ANABOLISMO

METABOLISMO ENERGÉTICO

Energia contida nos nutrientes

Carboidratos

Lipídeos Proteínas

Produtos

CO2

H2O NH3

Energia Química

CATABOLISMO

• CATABOLISMO

– Quebra (degradação) de moléculas orgânicas

– Reações Exergônicas/Exotérmicas • Ocorre a produção/liberação de energia química/energia térmica (calor)

– Exemplos • Respiração celular (aeróbia ou anaeróbia)

• Fermentação

METABOLISMO ENERGÉTICO

• ANABOLISMO

– Síntese (produção) de moléculas orgânicas

– Reações Endergônicas/Endotérmicas • Ocorre o acúmulo/absorção de energia química/energia térmica (calor)

– Exemplos • Quimiossíntese

• Fotossíntese

Energia Química

Moléculas

precursoras

Aminoácidos

Monossacarídeos Ácidos graxos Nucleotídeos

Macromoléculas

celulares

Proteínas

Polissacarídeos Lipídeos

Ácidos nucleicos

ANABOLISMO

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Adenosina Trifosfato (ATP)

– Nucleosídeo de Adenina com três fosfatos

– Ocorre liberação da energia contida nas ligações entre os fosfatos quando são quebradas.

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Reações acopladas

– A energia liberada por uma reação é utilizada em outra • Reações complementares, energeticamente falando

– O ATP torna-se uma molécula de transferência de energia • Liberação de energia de forma gradual, evitando o superaquecimento

• Formação de ATP

– Ocorre através de reações de óxido-redução

• Durante as reações do metabolismo energético ocorre a liberação de:

– Elétrons com alto nível energético

– Átomos de Hidrogênio (prótons)

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Formação de ATP

– Transportadores de Hidrogênio:

• NAD (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo)

• NADP (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo fosfato)

• FAD (Flavina-Adenina-Dinucleotídeo)

METABOLISMO ENERGÉTICO

Forma OXIDADA Forma REDUZIDA

Ganho de Hidrogênio e Elétrons

NAD+

NADP+

FAD

NADH

NADPH

FADH2

• Metabolismo Energético da Glicose

– Processos Anabólicos

• 1. Quimiossíntese

• 2. Fotossíntese (oxígena)

• 3. Fotossíntese bacteriana (anoxígena)

– Processos Catabólicos

• 1. Fermentação Lática

• 2. Fermentação Alcoólica

• 3. Fermentação Acética

• 4. Respiração aeróbia

• 5. Respiração anaeróbia

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Anabólicos da Glicose

– 1. Quimiossíntese • Produção de matéria orgânica utilizando energia da oxidação de

substâncias inorgânicas

• Realizada por algumas bactérias

– Sulfobactérias: oxidam compostos do enxofre

» Gás sulfíidrico (H2S)

– Ferrobactérias: oxidam compostos de ferro

» Carbonato de Ferro (FeCO3) ou Sulfato Ferroso (FeSO4)

– Nitrobactérias: oxidam compostos de nitrogênio

» Amônia (NH3) ou Nitrito (NO2-)

• Reação química:

METABOLISMO ENERGÉTICO

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Anabólicos da Glicose

– 2. Fotossíntese Oxígena (libera oxigênio)

• Produção de matéria orgânica utilizando a energia da luz

• Realizada por plantas, algas e cianobactérias

• Importância:

– Produção de alimento (base da cadeia alimentar)

– Sequestro de carbono da atmosfera

– Liberação de O2 para a atmosfera

• Reação química: » Equação geral:

» Equação balanceada:

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Anabólicos da Glicose

– 2. Fotossíntese Oxígena (libera oxigênio)

• Etapas da Fotossíntese Oxígena – 2.1 Etapa Fotoquímica (de claro)

• Depende diretamente da luz

• Ocorre no interior dos tilacoides

• Reações químicas:

– A) Fotólise da Água: H2O O2 + H+ + e-

– B) Fotofosforilação: ADP + NADP+ ATP + NADPH

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Etapas da Fotossíntese Oxígena – 2.2 Etapa Química (de escuro)

• Não depende diretamente da luz

• Ocorre no estroma

• Reações químicas (ciclo de Calvin-Benson):

– Síntese de carboidratos: CO2 + NADPH + ATP C6H12O6 + H2O + NADP+ + ADP

» Fixação de carbono

• CO2 + Ribulose Bifosfato (RuBP)

• Rubisco

» Redução

• Gasto de ATP e NADPH

• Produção de:

• Com 1 ciclo = uma triose

• Com 2 ciclos = uma hexose (glicose)

» Regeneração da RuBP

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Etapas da Fotossíntese Oxígena – RESUMO

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Anabólicos da Glicose

– 3. Fotossíntese Anoxígena (não libera oxigênio)

• Produção de matéria orgânica utilizando a energia luminosa

• Realizada apenas por bactérias fotossintetizantes (bacterioclorofila)

– Sulfobactérias púrpuras

• Reação química: » Equação geral:

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Catabólicos da Glicose

– Fermentação • Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs)

– Liberação de um produto final

» Ácido lático

» Álcool etílico (etanol)

» Ácido acético (vinagre)

• Realizada por:

– Anaeróbios estritos

– Anaeróbios facultativos

• Ocorre no citoplasma da célula

• Reação química: Glicólise

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Catabólicos da Glicose – 1. Fermentação Lática

• Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs)

– Sem participação de oxigênio

– Liberação de Ácido Lático

– SEM liberação de CO2

• Realizada por:

– Algumas bactérias

– Alguns protozoários

– Alguns fungos (leveduras)

– Células musculares (humano)

• Ocorre no citoplasma da célula

• Reação química: Glicólise

» Equação geral:

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Catabólicos da Glicose – 2. Fermentação Alcoólica

• Quebra parcial da glicose para produção de ATP (saldo de 2 ATPs)

– Sem participação de oxigênio

– Liberação de Álcool Etílico (Etanol)

– COM liberação de CO2

• Realizada principalmente por:

– Algumas bactérias

– Alguns fungos (leveduras)

• Ocorre no citoplasma da célula

• Reação química: Glicólise

» Equação geral:

METABOLISMO ENERGÉTICO

• Processos Catabólicos da Glicose – 3. Fermentação Acética

• Oxidação parcial e aeróbia do Álcool Etílico (Etanol)

– COM participação de oxigênio

– Liberação de Ácido Acético (vinagre)

• Realizada por:

– Acetobactérias

• Ocorre no citoplasma da célula

• Reação química:

METABOLISMO ENERGÉTICO