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METABOLISMO CELULAR
Professor Felipe Abs
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O que é ENERGIA???
Físicos – energia é a capacidadede realizar trabalhos;
Biólogos – energia é acapacidade de provocarmudanças;
É indispensável para os seresvivos;
METABOLISMO – processosque envolvem reaçõesquímicas.
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Metabolismo Celular
Anabolismo – Reação de armazenamento de energia ‐> SÍNTESE (formação) de compostos.
Catabolismo ‐> Liberação de energia ‐> decomposição (quebra) de moléculas.
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Reações QUÍMICAS...
Reações ENDOTÉRMICAS (endergônicas): a quantidade detotal de energia presente nas ligações dos produtos é maiorque a presente nos reagentes (combustão);
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Reações QUÍMICAS...
Reações EXOTÉRMICAS (exergônicas): a quantidade total deenergia presente nas ligações químicas dos produtos é menordo que a presente nos reagentes (fotossíntese).
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O ATP – Adenosina Trifosfato
Molécula responsável pela captação e armazenamento deenergia;
Composto por: Adenina + Ribose (açúcar) + 3 Fosfatos;
Produzido a partir do ADP (adenosina Difosfato);
Mas mestre, onde vem a energia?
From here my young apprentice ‐>
Ligações de alta energia
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Pay attention please!
“O mecanismo mais comum de fornecimento deenergia é a transferência de um fosfato do ATPpara outras moléculas, provocando alteraçõesnecessárias à realização do trabalho!”
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Respiração celular
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Etapas da respiração celular
“Processo da formação do ATP através da oxidação, utilizandoo oxigênio como agente oxidante”
Ocorre uma parte no citoplasma (Glicólise) e outra no interiorda mitocôndria (Ciclo de Krebs e Cadeia transportadora deelétrons);
Há a formação de no máximo 30 ATP!!!
Equação da respiração celular:
C6H12O6 + 6O2 + 30 ADP + 30 Pi→ 6CO2+ 6H2O + 30 ATP
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Respiração celular
Equação da respiração celular
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
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1ª ETAPAGLICÓLISE
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Glicólise
Quebra da molécula de glicose (C6H12O6) em duas moléculasde ácido pirúvico, ou piruvato (C3H4O3);
Apresenta um saldo de 2 ATP;
Processo anaeróbico ‐> fora das mitocôndrias;
Envolve um conjunto de 10 reações químicas.
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Glicose(C6H12O6)
P ~ 6 C ~ P
3 C ~P 3 C ~PNAD
ADP
ADP
NAD
ADP
ADP
NADH
ATP
ATP
NADH
ATP
ATP
Pi Pi
P ~ 3 C ~P
P ~ 3 C
P ~ 3 C ~P
P ~ 3 C
3 C Piruvato3 C Piruvato
2 moléculas de ATP sãoutilizadas para ativar umamolécula de glicose einiciar a reação
A molécula de glicoseativada pelo ATP dividi‐seem 2 moléculas de 3carbonos
Há a incorporação defosfato inorgânico (Pi) naformação do NADH
2 moléculas de ATP sãoliberadas, recuperando odébito inicial
Liberação de 2 ATP eformação de piruvato
2 ATP
2 ATP
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Glicólise
C6H12O6 2 C3H4O3
Consumo inicial ‐> 2 ATP; Produtos finais ‐> 4 ATP; Saldo ‐> 2 ATP por molécula de glicose.
“Na quebra da glicose, há a também a liberação de 4 e‐ (elétrons)altamente energizados e 4 íons H+. Desses 4 íons, 2 ficam livres nocitosol, enquanto os outros 2 e os 4 e‐ são capturados por duasmoléculas de NAD (aceptores de e‐), formando NADH.” (Amabis &Martho, 2009)
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O NAD e o FAD, são moléculas que possuem acapacidade de captar elétrons de alta energia(aceptores de elétrons), podendo,posteriormente, fornecer estes elétrons aossistemas responsáveis pela síntese de ATP.
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Ciclo de Krebs
Ocorre na matriz mitocondrial ‐> aeróbico;
1º passo – Transformação do piruvato em acetilliberação de CO2;
2º passo – entrada do acetil nas membranas damitocôndria;
3º passo – Chegada do Ácido pirúvico pelas membranas damitocôndria;
4º passo – reação química ‐> ácido pirúvico + coenzima A; 5º passo – formação da Acetilcoenzima A (acetil CoA); 6º ‐ passo oxidação completa da acetil CoA (9 reações).
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Atenção!
ATP GTP;
GTP possui a base nitrogenada GUANINA, sendo responsável pelaenergia usada na síntese de proteína
GTP
ATP
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3ª Etapa – Cadeia transportadora de elétrons
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Cadeia Transportadoras de elétrons
Local onde há a produção da maior parte do ATP narespiração celular;
Ocorre nas CRISTAS MITOCÔNDRIAIS;
Tem como principal característica, a utilização dos aceptoresde elétrons NADH E FADH2 e de citocromos;
Participação efetiva do oxigênio.
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Cadeia transportadora de elétrons
Os elétrons são transferidos de uma proteína para outra, aolongo de uma cadeia, onde há a perda gradativa de energia;
A energia liberada ao longo da cadeia é utilizada para aformação do ATP através da fosforilação oxidativa.
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Cadeia transportadora de elétrons
“A energia liberada pelos elétrons de alta energia obtidosatravés da molécula de glicose pode formar um máximo de26 ATP. Somando –se aos 2 ATP formados na glicólise e aos 2ATP formados no ciclo de Krebs (1 para cada acetil), tem‐seum total de 30 ATP que é o máximo formado pela respiraçãocelular, segundo pesquisas atuais” (Amabis e Martho, 2004).
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Fotossíntese
Processo responsável pela responsável pela taxa demanutenção de oxigênio na Terra.
Ocorre em duas etapas: Fase clara – FOTOUÍMICA Fase escura ‐ QUÍMICA
Equação da fotossíntese 6CO2 + 12H2O C6H12O6+ 6O2 + 6H2O
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FASE
CLARA
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Etapa Fotoquímica
Fotossistemas (Photosystems) ‐> São as estruturas presentesnos tilacóides responsáveis por captar energia.
Há dois fotossistemas: Fotossistema I e II;
Os fotossistemas são formados por: Complexo antena (captação de energia luminosa); Centros de reações (conversão de energia luminosa em química); Clorofilas (pigmentos fotossintetizantes)
Atuam na fosforilação cíclica e acíclica.
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FASE CLARA
Depende da presença da luz;
Ocorre nos tilacóides;
Transforma energia luminosa em energia química;
Os principais processos desta etapa são: Fotofosforilação cíclica e acíclica; Fotólise da água.
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FASE CLARA ‐ Fotofosforilação
Fotofosforilação acíclica
Atuação dos dois fotossistemas (I e II); Ocorre a fotólise da água (quebra da água pela luz) A energia luminosa captada pelo PSII é usada para a montagem da
molécula de ATP; A energia luminosa captada pelo fotossistema I é usada para a
formação do NADPH.
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FASE CLARA ‐ Fotofosforilação
Fotofosforilação cíclica Atuação do fotossistema I; Formação exclusiva de NADPH; Os elétrons são captados por aceptores como a ferrodoxina
(proteína que contém ferroem sua constituição), flavinas,citocromos e vitamina K.
Durante a sequência de aceptores, os elétrons vão perdendoenergia para o meio, ficando cada vez menos excitado;
O último aceptor de elétrons é o NADP+. Toda a energia liberadapelos elétrons durante a cadeia é usada para a formação de ATP
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FASE ESCURA – Etapa Química
Ocorre no estroma do cloroplastos e no citosol da bactérias;
Dispensável a presença de luz.
Tem como principal característica a formação decarboidratos, fato que ocorre través de um processochamado CICLO DE CALVIN–BENSON (Ciclo das pentoses);
Na fase escura, os produtos da fotofosforilação, são utilizadoscomo reagentes, juntamente com o gás carbônicoatmosférico.
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CICLO DE CALVIN–BENSON
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FASE ESCURA – Etapa Química
Ciclo das pentoses
1º Passo – uma molécula de CO2 é fixada em uma molécula deaçúcar fosforilado, a RIBULOSE 1,5 DIFOSFATO, originando umcomposto instável com 6 carbonos;
2º Passo – Este composto se decompõe imediatamenteoriginando duas moléculas de ácido fosfoglicérico.
3º Passo – Ocorrem reações inversas da glicólise que originam aglicose e regeneram a ribulose 1,5 difosfato para que o ciclorecomece.
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FASE ESCURA – Etapa Química
A enzima que catalisa as reações é denominada RUBISCO(enzima mais abundante );
“As moléculas de gliceraldeído‐3‐fosfato formadas no Ciclo deCalvin‐Benson podem seguir dois caminhos: a maioria sai doscloroplastos e transforma‐se em sacarose, no citosol; as quepermanecem nos cloroplastos são convertidas diretamenteem amido e armazenadas temporariamente no estroma,formando grãos de amido. Durante a noite, o amido étransformado em sacarose e sai para o citosol, onde éexportado pelo floema.’ (Amabis & Martho, 2009)
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PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO
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