respiração celular

BIOLOGIA - 1° AnoA respiração aeróbica e a obtenção de energia

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia

Ensino Médio, 1ª SérieA RESPIRAÇÃO AERÓBICA E A OBTENÇÃO DE

ENERGIA


Metabolismo• Conjunto de reações químicas que ocorrem

no organismo.

• Ex.: biossíntese de nucleotídeos e aminoácidos, degradação de ácidos graxos.


Seres Produtores

• Também chamados de AUTÓTROFOS.

• São capazes de produzir o próprio “alimento” através do processo da FOTOSSÍNTESE.


Seres Consumidores

• Também chamados HETERÓTROFOS.

• Não produzem seu próprio alimento e precisam se alimentar de autótrofos ou outros heterótrofos para obter energia necessária à sua sobrevivência (1).

http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCcQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.hidro.ufcg.edu.br%2Ftwiki%2Fpub%2FCienciasdoAmbiente%2FCASemestreAtual%2FNecessidadesBC3A1sicasdosSeresVivos20031.ppt&ei=Mal1T7eOE4Le0QGIvozQDQ&usg=AFQjCNE


Como a energia é armazenada na célula?

Nas ligações fosfato da molécula de ATP.

Imagem: Marcus / Public Domain


ATP• ATP = Adenosina tri-fosfato;• Armazena nas suas ligações fosfatos à energia

liberada na quebra da glicose;• Quando a célula precisa de energia para

realizar alguma reação química, as ligações entre os fosfatos são quebradas, a energia é liberada e utilizada no metabolismo celular.


ATP• Essa molécula é formada pela união de uma

adenina e uma ribose aderida a três radicais fosfato.

Imagem: NEUROtiker / Public Domain


Aceptores intermediários de H+

• NAD e FAD;

• São aceptores intermediários de hidrogênio, ligando-se a prótons (H+) “produzidos” durante as etapas da respiração e cedendo-os para o oxigênio, que é aceptor final de hidrogênios.


NAD



FAD



Processos de liberação de energia:• AeróbiosAeróbios: ocorre com a participação do

oxigênio. Ele é o aceptor final de elétrons e hidrogênios;

• AnaeróbiosAnaeróbios: Também chamado de FERMENTAÇÃO. Acontece sem a utilização de oxigênio. Os aceptores finais dependem do tipo de fermentação.


• Fases:1. Anaeróbia (glicólise): não necessita de

oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma;

2. Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias.

Respiração Aeróbica


PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE Quebra da molécula de glicose

C 6H12O6

(2) C3H4O3

4H+

NAD e FAD

-Moléculas Carregadoras de H+

- Cada molécula carrega 2 átomos de H+

ÁCIDO PIRÚVICO

- 2NAD + 2H2 = 2NADH2

- FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS

- SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO

PRODUTOS DA GLICÓLISE

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MITOCÔNDRIAS

CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA

MITOCÔNDRIAS

CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA

HIALOPLASMA GLICÓLISEHIALOPLASMA GLICÓLISE

IMPORTANTE

Imagem: MesserWoland eSzczepan1990 / GNU Free Documentation License


RESPIRAÇÃO CELULAR• 1ª etapa: os carboidratos e lipídeos, principalmente a glicose

e os ácidos graxos, são as principais substâncias quebradas para a respiração celular.

• A glicose é quebrada no citosol em um processo chamado glicólise, onde se formam duas moléculas de ácido pirúvico, liberando uma certa quantidade de energia (4 moléculas de ATP), que produz 2 moléculas de NADH2 e consome oxigênio.

C6H12O6 2 C3H4O3

Glicose Ác. pirúvico


Glicólise• Quebra da glicose em:

– 2 moléculas de piruvato + NADH + ATP

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em: S

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• Após a formação dos ácidos pirúvicos, eles entram na mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e descarboxilases;

• Logo, são liberadas moléulas de CO2 pela célula e

hidrogênios que são capturados pelo NAD;

• O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a nova molécula (Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs .

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Mitocôndria

MatrizMitocondrial

MembranaExterna

MembranaInterna

CristaMitocondrial

Imagem: Mariana Ruiz / Public Domain


Mitocôndria• Formada por 2 membranas;• A membrana externa é lisa e controla a

entrada/saída de substâncias da organela;• A membrana interna contém inúmeras pregas

chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons;

• A cavidade interna é preenchida por uma matriz viscosa, onde podemos encontrar várias enzimas envolvidas com a respiração celular, DNA, RNA e pequenos ribossomos. É nessa matriz mitocondrial que ocorre o ciclo de Krebs (2).

http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCcQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.icb.ufmg.br%2Fbiq%2Fprodabi6%2Fhomepages%2Fpatricia%2Fbiopaty%2Fpaginas%2Fres_celular.ppt&ei=7ql1T4vXLqX00gGNoPS3DQ&usg=AFQjCNFmu2-u4e-mbWGJ_jIuFYaftuyGRg&


RESPIRAÇÃO CELULAR• 2ª etapa: o ácido pirúvico entra na

mitocôndria e é convertido em acetil-coenzima A, que então é metabolizada pelo ciclo do ácido cítrico (Ciclo de Krebs);

• Nessa etapa, uma quantidade de energia é liberada, sendo uma pequena parte utilizada para converter 3 NAD+ em 3 NADH (3).

http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCcQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.icb.ufmg.br%2Fbiq%2Fprodabi6%2Fhomepages%2Fpatricia%2Fbiopaty%2Fpaginas%2Fres_celular.ppt&ei=7ql1T4vXLqX00gGNoPS3DQ&usg=AFQjCNFmu2-u4e-mbWGJ_jIuFYaftuyGRg&


RESPIRAÇÃO CELULAR

• No Ciclo de Krebs, a Acetil CoA sofre uma série de modificações que acabam produzindo ácido oxaloacético, para assim recomeçar o ciclo;

• Essas reações liberam 2 moléculas de CO2 e produzem 3 moléculas de NADH e 1 molécula de FADH2.


Ciclo de Krebs

• São liberados vários hidrogênios, que são então capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH2 e FADH2;

• Ocorre também liberação de energia resultando na formação de ATP.


CICLO DE KREBSContinuação da quebra da molécula glicose com

descarboxilações e desidrogenações

ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA PRODUTOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS POR CADA

ÁCIDO PIRÚVICO

- 3 NADH2

- 1 FADH2

- 1 ATP

COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO, O

RESULTADO FINAL É:

- 6 NADH2

- 2 FADH2

- 2 ATP

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Imagem: Minutemen / Public Domain


RESPIRAÇÃO CELULAR

• 3ª etapa: Depois, os elétrons de alta energia percorrem a cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória, que é composta por complexos enzimáticos, onde os elétrons cedem energia e produzem 36 mols de ATP por mol de glicose consumida.

• Esse processo é chamado fosforilação oxidativa e ocorre na membrana interna da mitocôndria (4).

http://www.slideshare.net/biogeraldo/mitocndrias-8593554


Cadeia Transportadora de Elétrons

• Ocorre nas cristas mitocondriais;• Também chamado de Fosforilação Oxidativa. • É um sistema de transferência de elétrons

provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula de oxigênio.



• Os elétrons são passados de molécula para molécula presentes nas cristas mitocondriais chamados CITOCROMOS;

• Quando o elétron “pula” de um citocromo para outro, até chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre liberação de energia, que é convertida em ATP (5).



Imag

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CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS

NADH2

FADH2

MEMBRANA DAS CRISTAS MITOCONDRIAIS

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ELÉTRONS

RESULTADO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR A

PARTIR DE UMA GLICOSE

- GLICÓLISE – 2 ATP+ 2 NADH2 (2 + 2X3) = 8 ATP

- CICLO KREBS – 1 ATP+ 3 NADH2 (2X3X3+2) = 20 ATP

1 FADH2 (2X2) = 4 ATP

- CoA – 1 NADH2 (2X3) = 6 ATP

- AO FINAL DA CADEIA 8 + 6 + 20 + 4 = 38 ATP

OBS - NA MITOCÔNDRIA SÃO 2 AC. PIRÚVICOS

ORIGINA 3 ATP

ORIGINA 2 ATP

ADP + PiATP

Imagem: TimVickers / Public Domain


Fermentação• É o processo de degradação incompleta de

substâncias orgânicas com liberação de energia, realizada principalmente por fungos e bactérias;

• Existem diversos tipos de fermentação, que variam quanto ao produto final;

• No processo de fermentação, o aceptor final de hidrogênios é o produto final (6).


Fermentação• Pode ser de dois tipos:

• Fermentação Alcoólica;Fermentação Alcoólica;• Fermentação Láctica.Fermentação Láctica.


Fermentação Alcoólica• Produtos Finais: etanol, CO2 e 2 ATPs;

• Realizada por leveduras que são utilizadas na produção, pouco eficaz , no que diz respeito à liberação de energia, pois uma molécula de glicose só rende 2 ATPs.


Fermentação Alcoólica• Utilização pelo homem:

Produção de bebidas alcoólicas

Imagem: Christian / Public Domain Imagem: Marius Fiskum / CreativeCommons Attribution 3.0 Unported

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Fermentação Alcoólica

• Utilização pelo homem:

Produção de pães e bolos - fermento biológicoImagem: ShadowWolf13 / CreativeCommons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Imagem: Bangin / GNU Free Documentation License


Fermentação Alcoólica

Imagem: SEE-PE


Fermentação Láctica• Realizada por bactérias do leite, é empregada

na preparação de iogurtes e queijos;• Também ocorre em nossos músculos em

situações de grande esforço físico;• Também rende 2 ATPs por molécula de glicose

(7).


Fermentação Láctica

• Utilização pelo homem:

Produção queijos e iogurtesImagem: Christian Bauer / CreativeCommons Attribution 2.0 Generic

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Exercícios1. (UCSal-BA) Tendo ocorrido uma anomalia nos

mitocôndrios de uma célula, qual dos seguintes processos celulares será, provavelmente, o primeiro a sofrer alteração?

a) Glicólise

b) Mitose

c) Ciclo de Krebs

d) Síntese de proteína

e) Síntese de ácidos nucleicos

Imagem: MesserWoland eSzczepan1990 / GNU Free Documentation License


Exercícios2. (Cesgranrio-RJ) No exercício muscular intenso, torna-

se insuficiente o suprimento de oxigênio. A liberação de energia pelas células processa-se, dessa forma, em condições relativas de anaerobiose, a partir da glicose. O produto principalmente acumulado nessas condições é:

a) Ácido pirúvico

b) Ácido láctico

c) Ácido acetoacético

d) Etanol

e) Ácido cítrico

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Exercícios3. Em que a fermentação

difere do metabolismo aeróbico?

A fermentação difere da aerobiose por ser um processo mais primitivo, com um rendimento energético menor, já que o combustível usado não é totalmente metabolizado.


Sites e outros recursos na internet• Animações em biologia celular:

– Glicólise: www.johnkyrk.com/glycolysis.pt.html (animação interativa que permite a visualização de todas as etapas de glicólise);

– Ciclo de Krebs: www.johnkyrk.com/krebs.pt.html (animação interativa que permite a visualização de todas as etapas do ciclo de Krebs).


Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso

5 Marcus / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenos

intriphosphat.gif23/03/2012

7 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenosintriphosphat.svg

23/03/2012

9 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NAD%2B_phys.svg

23/03/2012

10 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FADH2.svg

23/03/2012

13a LadyofHats / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal_mitochondrion_diagram_en.svg

27/03/2012

14 MesserWoland e Szczepan1990 / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:P_Cell.svg

23/03/2012

16 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201217 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201218 Mariana Ruiz / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagra

m_of_a_human_mitochondrion_blanc.png23/03/2012

23 Minutemen / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclo_de_Krebs.svg

23/03/2012

27 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201228 TimVickers / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitoch

ondrial_electron_transport_chain%E2%80%94Etc4_pt.svg

23/03/2012

Tabela de Imagens


Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso

32.a Christian / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cocktai

l_Caipirinha_raw.jpg23/03/2012

32.b Marius Fiskum / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

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23/03/2012

32.c André Karwath aka Aka / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_Wine_Glas.jpg

23/03/2012

33.a ShadowWolf13 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

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23/03/2012

33.b Bangin / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bread_rolls.JPG

23/03/2012

34 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201236.a SEE-PE http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swiss_

cheese_cubes.jpg26/03/2012

36.b Feuerrabe / Creative Commons Attribution 3.0 Germany

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yoghurt_and_Soy_Yoghurt_red.JPG

26/03/2012

37 MesserWoland e Szczepan1990 / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:P_Cell.svg

26/03/2012

38 Scoobytrash e Rafaelgarcia / GNU Free Documentation License

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26/03/2012

Tabela de Imagens

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