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Fermentação

Respiração Celular

Fotossíntese

Professor Fernando Stuchi

Alimento e Energia

CarboidratosLipídiosProteínas

Substância pouco energéticaRespiração CelularFermentação

ENERGIA QUIMICA (ATP)

Todos alimentos energéticos (carboidratos, lipídios e proteínas), podem ser oxidados pelascélulas, liberando grande quantidade de energia livre.

Essa energia será consumida por diversas reações do corpo, tais como:

1. Transportes de moléculas nas células;2. Contração dos músculos;3. Produção de hormônios, substâncias e estruturas celulares;4. Condução dos impulsos nervosos;5. Divisão celular e crescimento.


A energia liberada na oxidação dos alimentos é armazenada em moléculaschamadas Trifosfato de adenosina (ATP).

Trifosfato de Adenosina (ATP)

Para formar a molécula energética ATP, aenergia é usada para converter o difosfato

de adenosina (ADP) em ATP.

ATP

ADP + P

ATP

Adenosina ( adenina + ribose) Trifosfato (3 fósfatos)

Difosfato de adenosina (ADP)Adenosina + 2 fosfatos

EnergiaEnergia


Fosforilação

Resumo de Metabolismo Energético


Os seres vivos podem apresentar dois tipos básicos de células:

Seres Procariontes (Reino Monera – Bactérias e cianobactérias)– apresentamestrutura mais simples (ausência de núcleo organizado e organelasmembranosas) e são unicelulares (1 célula).

Seres Eucariontes (Reino Protista/ Fungi / Vegetal / Animal) – apresentamestrutura mais complexa (núcleo organizado, organelas membranosas) epodem ser uni ou pluricelulares (várias células).

Conceitos Celulares

Em relação a obtenção do alimento, os seresvivos se dividem em: Heterótrofos – Não produzem seu

próprio alimento.

Autótrofos – Produzem seu próprioalimento, através da fotossíntese ouquimiossíntese (algas, plantas,cianobactérias)


Célula ProcarionteProfessor Fernando Stuchi

Células Eucarionte AnimalProfessor Fernando Stuchi

Célula Eucarionte VegetalProfessor Fernando Stuchi

Processo de obtenção de energia por meio da oxidação incompleta da glicose,sem o uso do oxigênio (processo anaeróbico).

Fermentação

Observando a fórmula da fermentação alcoólica, grande parte da energia fica retida namolécula de etanol, liberando apenas 2 moléculas de ATP.

Esse tipo de fermentação ocorre nos fungos e bactérias, que são utilizados no meiocomercial como fonte de bebidas alcoólicas, massas, pães e combustível (álcool).

Existem outros tipos de fermentação, tais como:• Fermentação Láctica – produção de iogurtes, ocorre nos seres aeróbicos quando falta

oxigênio (liberação extra de energia na falta de oxigênio)• Fermentação Acética – Produção de vinagres.


Processo de obtenção de energia por meio da oxidação completa das moléculasenergéticas (principalmente a glicose), com uso do oxigênio.

Respiração Celular

Observando a fórmula da respiração celular, toda a glicose foi oxidada, liberando 38moléculas de ATP no final do processo.

As organelas responsável pela respiração celular são as mitocôndrias. Portanto seresmais desenvolvidos (eucariontes), produzem constantemente grande quantidade deenergia diária para manter-se vivo.

Nutrientes (digestão)Oxigênio (Inspiração) Células (possuem mitocôndrias)

Energia

Correntesanguínea

Dióxido deCarbono(CO2)

CorrentesanguíneaPulmõesExpiração


MitocôndriaProfessor Fernando Stuchi

Célula Eucarionte Vegetal

Célula Eucarionte Animal

Célula ProcarionteProfessor Fernando Stuchi

A primeira fase da respiração celular chama-seglicólise ou via glicolítica, que resume-se nas seguintescaracterísticas: Processo anaeróbico (ausência de oxigênio);

É a quebra da molécula de glicose, transferindo a energiadessa quebra para a molécula de ATP;

Para ocorrer essa quebra, utiliza-se 2 moléculas de ATP,formando-se 2 moléculas de Piruvatos (acido pirúvico) + 2moléculas de NADH + 4 moléculas de ATP. As moléculas dePiruvato e NADH irão dirigir-se para as mitocôndrias paracontinuar o processo de respiração celular.

Respiração Celular - Glicólise (2ATP)

1 glicose 2 Piruvatos + 2 NADH + 4ATP2 ATP

(6 C ) ( 3 C )

Liberação demuita energia

A coenzima NAD+ resgata parteda energia liberada em forma deelétrons, formando NADH, que

irá dirigir-se para asmitocôndrias a fim de auxiliarna próxima fase energética.

O ciclo de Krebs também chamado de ciclo do ácido cítrico ocorre na matrizmitocondrial e utiliza oxigênio no processo de quebra do ácido pirúvico.

O ácido pirúvico (3c) se descarboxila e perde um carbono na forma de CO2,formando uma nova molécula de 2 carbonos (Acetil). Com a integração de umaenzima rica em vitaminas, chamada de coenzima A que agiliza a reação, forma-se aAcetilcoenzima A.

A quebra do ácido pirúvico libera energia, que é resgata pela molécula NAD,tornando-se NADH+. Não se esqueça que entram na mitocôndria dois ácidospirúvicos, portanto formam-se duas moléculas de Acetilcoenzima A e dois NADH+.

Respiração Celular – Ciclo de Krebs (2ATP)

Acetil

Respiração Celular –Ciclo de Krebs (2ATP)A função do ciclo deKrebs é alongar o processode quebra da molécula deglicose, liberando grandequantidade de energia;

Reparem na figura que acada redução de carbono nacadeia, forma-se CO2 eenergia que é transportadapelas coenzimas NAD eFAD;

Durante o ciclo as duasmoléculas de Ácido pirúvicoliberam : 2 moléculas de ATP;

8 moléculas de NADH+

2 moléculas de FADH+

Respiração Celular – Cadeia Respiratória (34 ATP) Nessa fase as energias contidas nas coenzimas NADH+ e FADH+ serão utilizadaspara síntese de grande quantidade de ATP. O processo ocorre nas cristasmitocondriais, sendo auxiliado por proteínas que localizam-se na membranamitocondrial, com presença de oxigênio.

NADp redutase FADp redutase Citocromo credutase

Citocromo coxidase

ATP sintase

Ubiquinona

Os elétrons (energia) liberados pelo NADH+ e FADH+ são atraídos pelo oxigênio darespiração. Mas para os elétrons chegarem até o oxigênio devem passar pelas proteínas de

membrana mitocondrial, liberando assim grande quantidade de energia. Por isso que aCadeia respiratória também é chamada de Cadeia transportadora de elétrons. Os elétrons

ao chegarem no O2 liberam energia para formação da H2O, juntando aos H2.

Respiração Celular – Cadeia Respiratória (34 ATP)

NADp redutase FADp redutase Citocromo credutase

Citocromo coxidase

ATP sintase

Ubiquinona

A energia liberada no processo bombeia o H+ para parte externa da membranamitocondrial, na parte interna da membrana fica com carga negativa. Dessaforma o H+ é atraído para região interna, mas para retornar obrigatoriamentepassa pela proteína ATP síntase, que ao girar libera ATP.

Cada NADH+ tem energia para produzir 3 moléculas de ATP e cada FADH2tem energia para produzir 2 moléculas de ATP. Para unir ADP + P (íon fosfato) naformação do ATP, ocorre um processo chamado de fosforilação, que ocorre coma quebra da glicose na presença do oxigênio, por isso chamamos de fosforilaçãooxidativa.

Fosforilação oxidativa

Saldo Total da Respiração Celular:

1. Glicólise

2 ATP

2 NADH2+ 6 ATP

2. Ciclo de Krebs

2 ATP

8 NADH2+

2 FADH2+

3. Cadeia Respiratória

6ATP (2 NADH2+) + 24ATP (8 NADH2) + 4ATP (2 FADH2+) = 34 ATP

Respiração Celular – Saldo Energético

24 ATP

4 ATP

________________________________________________________________________

TOTAL - 2 ATP + 2ATP + 34 ATP = 38 moléculas de ATP

1.Glicólise (Hialoplasma) – É uma etapa comum para a fermentação e respiraçãocelular. Glicose é degradada em 2 moléculas de ácido pirúvico, que penetram namitocôndria. (liberação de 2ATP)

2.Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial) – O ácido pirúvico é degradado em ácidoacetoacético, liberando hidrogênios (H2) e dióxido de carbono(CO2). (Liberaçãode 2ATP).

3.Cadeia Respiratória (Crista Mitocôndrial) - Os hidrogênios são transportadospela substância NADPH2, combinam-se com oxigênio, formando água e energia.(Liberação de 34 ATP)

Fases da Respiração Celular

Glicose 2 Ácidos Pirúvicos

2ATP

Ácido Pirúvico AcetilCoA (Ácido Acetoacético)

2ATP

Co2 / H2

H2 O2

H20NADPH2 34 ATP


Resumo Respiração Celular

C6H12O6 + 6O2 + 38ADP CO2 + H2O + 38ATP

2ATP

2 ATP

34 ATP

Equação Geral da Fotossíntese ( Glicólise / Ciclo de Krebs / Cadeia Respiratória)


Processo que consiste na absorção da luz, gás carbônico e água, resultando naformação de carboidratos (glicose), água e oxigênio.

A fotossíntese possui as seguintes características:

• Processo Endotérmico (absorve energia);

• Ocorrem em seres clorofilados (autótrofos) – Produtores;

• Processo responsável pela formação de matéria orgânica rica em energia.

FotossínteseProfessor Fernando Stuchi

A estrutura responsável pela ‘fotossíntese são os cloroplastos.Cloroplastos

Tilacóide


GRANAS

Fases da Fotossíntese

• Absorção da luz pelos cloroplastos(clorofila);

• Formação de moléculas de ATP,NADPH2;

• Quebra da molécula de água,liberando O2.

• Utilização dos produtos da faseluminosa;

• Absorção do dióxido de carbono(CO2);

• Formação do carboidrato (CH2O)


Tilacóides (clorofila) Estroma (não possui clorofila)

Essa fase ocorre a utilização da energia luminosa para formar energia química(ATP / NADPH) que serão utilizadas para a síntese da molécula de açúcar na etapaquímica (fase escura) da fotossíntese;

Ocorre nos tilacóides que apresentam abundância de clorofila, que através daabsorção da luz solar, produz a energia necessária para a formação do compostoorgânico (açúcar).

A etapa fotoquímica é dividida em:

1. Fotólise da água - Quebra da água através da energia luminosa, liberandooxigênio e hidrogênio para o meio;

2. Fotofosforilação - Formação de moléculas energéticas (ATP / NADPH) atravésda energia luminosa. A fotofosforilação é dividida em dois tipos:

Fase Clara - Fotoquímica

Fotofosforilação

Acíclica – Quando as moléculas energéticas (ATP / NADPH) sãoproduzidas por determinada clorofila e logo em seguida outro tipode clorofila utiliza essa energia para seu trabalho

Cíclica – Quando somente a molécula energética ATP éproduzida e utilizada pela mesma clorofila.


1

1 - Fotólise da água – A energia luminosa (fótons) da luz solar quebra a molécula deágua, liberando oxigênio e hidrogênio. Nessa quebra são liberadas duas moléculas deelétrons que juntamente com a energia luminosa enriquece a clorofila P680 deenergia (Fotossistema II).2 – A clorofila fica altamente energizada e os elétrons se distanciam , (lembre-se queátomos energizados distanciam-se do núcleo).

2



1

3 – Com a queda de energia da clorofila, os elétrons tendem a retornar. Porém esseselétrons são conduzidos por proteínas transportadoras (Feofitina / Plastoquinina /citocromo / Plastocianina) para outra clorofila, a P700. Durante esse transporteocorre um bombeamento de prótons de hidrogênio (H+) para dentro dos tilacóides,produzindo ATP (fotofosforilação acíclica – formação de ATP com ação da luz). Esseprocesso é chamado de fotofosforilação acíclica pois os elétrons liberados pelaclorofila p680 dirigem-se para outra clorofila p700, caso esses elétrons retornassempara a mesma clorofila, o processo é chamado de fotofosforilação cíclica.

2


3

Fotofosforilação Cíclica1. Produz somente ATP2. Os elétrons produzidos

pela clorofila retornampara a mesma, tornando-aextremamente estável.

Fotofosforilação Acíclica1. Produz somente ATP e

NADPH2. Os elétrons produzidos

pela clorofila dirigem-separa outra clorofila, dessaforma a clorofilaprecursora da energia ficaextremamente instável eutiliza a energia solar e daquebra da água para repora energia perdida.


1

4 – Com os elétrons conduzidos da clorofila p680, a clorofila p700 (Fotossistema I) ficaextremamente energizada co o auxílio da energia luminosa e os elétrons distanciam-se. Quando a clorofila perde energia os elétrons são conduzidos para a formação demoléculas energéticas (NADPH). Repare que para a formação de ATP e de NADPHutilizamos prótons H+, esse elemento é fruto da quebra da água (fotólise da água) noinício do ciclo. As moléculas energéticas (ATP e NADPH) são utilizadas na etapaquímica da fotossíntese para a síntese do composto orgânico (açúcar).

2


3

4

Ciclo de Calvin –Etapa química

Fase Escura / Etapa química

Utilização das moléculas energéticas (ATP / NADPH) produzidas na fase clara, para asíntese de açucares, aminoácidos e ácidos graxos; Essa fase ocorre no estroma dos cloroplastos; Embora não utilize diretamente a energia luminosa para a síntese de compostosorgânicos, a fase escura desfruta de moléculas energéticas que foram sintetizadas dafase clara com o uso da energia luminosa.

Lembre-se que oscompostos orgânicos

produzidos pelosautótrofos serão utilizados

pelas mitocôndrias(respiração celular) a fim

de produzir abundantemoléculas energéticas

(ATP / NADPH / FADPH)para sua sobrevivência.

Ciclo de Calvin – Etapa química

Fase clara

Início do ciclo3 moléculas de CO2

3 moléculas de ribulose(RuBP) – 5 carbonos

3 moléculas instáveis – 6carbonos

Ação da proteínaRubisco

6 moléculas defosfoglicerato (PGA) – 3

carbonos

ATP

NADPH

6 moléculas degliceraldeído – 3

carbonos

1 molécula – síntese deaçucares / amido /

aminoácidos e ácidosgraxos e glicerol

5 moléculas degliceraldeído – 3

carbonos

ATP Ciclo de KalvinEstroma

Relação Respiração e Fotossíntese


Obrigado pela paciência !!!


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