ATP

Metabolismo Energético
das Células
Processos Exergônicos:
Respiração Celular
Fermentação
Introdução


Processos endergônicos
- Característica: Precisam receber energia.
- Ex.: Fotossíntese e quimiossíntese.
Processos exergônicos
- Característica: Liberam energia.
- Ex.: Respiração e fermentação.
Reação
Nível de
energia
Produtos
Reagentes
Endotérmica
Nível de
energia
Reagentes
Produtos
Exotérmica
ATP – Trifosfato de Adenosina
Esse composto armazena, em suas
ligações, fosfato, parte da energia
desprendida pelas reações exergônicas e
tem a capacidade de liberar, por hidrólise,
essa energia armazenada para promover
reações endergônicas.

Molécula de ATP
Adenina
Fosfato
Ribose
NUCLEOSÍDEO
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
ATP em ação
A
Calor
ATP
Calor
e
e
B
Reação
exotérmica
C
ADP + Pi
Reação
endotérmica
D
Reação
exotérmica
REAÇÕES ACOPLADAS
Reação
endotérmica
Transportadores de elétrons e
hidrogênios
Nos processos endergônicos (fotossíntese e
quimiossíntese) e exergônicos (fermentação
e respiração), ocorrem muitas reações de
oxido-redução (REDOX), ou seja, reações de
transferência de elétrons.
Nessas reações quem:
perde elétrons = sofre oxidação
ganha elétrons = sofre redução
Transportadores de elétrons e
hidrogênios


Os elétrons e hidrogênios extraídos da
oxidação das moléculas orgânicas são
capturados por transportadores: NAD+ e
FAD.
Formas
Formas
oxidadas
reduzidas
NAD+
→
NADH + H+
FAD
→
FADH2
Respiração


Processo de síntese de ATP que
envolve a cadeia respiratória.
Tipos
• AERÓBIA  em que o aceptor final de
•
hidrogênios é o oxigênio.
ANAERÓBIA  em que o aceptor final de
hidrogênio não é o oxigênio, e sim outra
substância (sulfato, nitrato).
Respiração em Eucariontes
CITOPLASMA
Glicose
(6 C)
C6H12O6
MITOCÔNDRIA
2 CO2
Piruvato
(3 C)
4 CO2
Ciclo
de
Krebs
H2
6 O2
Saldo de 2 ATP
2 ATP
Saldo de 32 ou 34 ATPs
FASE ANAERÓBIA
FASE AERÓBIA
6 H2 O
Respiração Aeróbia




Utilizada por procariontes, protistas, fungos, plantas e animais.
Molécula principal: glicose.
Etapas:
•
•
•
•
Glicólise (não usa O2-). Etapa anaeróbia
Formação do Acetil CoA
Ciclo de Krebs
Cadeia respiratória (usa O2)
Obs.:
• Procariontes: glicólise e ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma e a
•
cadeia respiratória na membrana.
Eucariontes: glicólise ocorre no citosol e, nas mitocôndrias, o
ciclo de Krebs (matriz) e a cadeia respiratória (cristas).
Glicólise
ATP
Glicose (6C)
C6H12O6
ADP
ATP
ADP
P~6C~P
3C~P
Pi
3C~P
NAD
NADH
P~3C~P
ADP
ATP
P~3C
ADP
ATP
3 C Piruvato
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.
NAD
Pi 3. Incorporação de fosfato
NADH
inorgânico e formação de NADH.
P~3C~P
ADP
4. Duas moléculas de ATP são
liberadas recuperando as
ATP
P~3C
duas utilizadas no início.
ADP
5. Liberação de duas moléculas de
ATP
ATP e formação de piruvato.
3 C Piruvato
Glicólise
Glicólise




Função: quebra de moléculas de glicose e formação
do piruvato (ácido pirúvico).
Local: citosol
Procedimento:
•
•
•
•
Glicose  2 piruvato: liberação de hidrogênio e energia.
2NAD  2NADH .
Produção:4 ATP
Gasto: 2ATP
Saldo energético: 2 ATP
O piruvato formado entra na mitocôndria e é
convertido em acetil CoA, que segue para o ciclo de
Krebs.
Formação do Acetil (matriz
mitocondrial)
• Piruvato  acetil : liberação de CO2 e H.
Ciclo de Krebs




Nomes: ciclo do ácido cítrico ou ácido tricarboxílico.
Mentor: Hans Adolf Krebs, 1953)
Local: matriz mitocondrial
Procedimento:
•
•
•
Acetil-coenzima A (acetil-CoA): entra no ciclo de Krebs.
Ciclo de Krebs: liberação de CO2, ATP, NADH, FADH2
Cada ciclo de Krebs forma: 1 ATP, 2CO2, 3NADH
e
1FADH2.

Obs.: Todo o gás carbônico liberado na respiração
provém da formação do acetil e do ciclo de Krebs.
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
Cadeia Respiratória


Cada NADH que chega na cadeia
respiratória irá “gerar” energia suficiente
para produzir 3ATP (2,5).
Cada FADH2 que chega na cadeia
respiratória irá “gerar” energia suficiente
para produzir 2 ATP (1,5).
Cadeia respiratória




Função: formação de ATP
Local: crista mitocondrial
Procedimento:
•
Fosforilação oxidativa:transferência de hidrogênios
pelos citocromos, formando ATP e tendo como
aceptor final o oxigênio e a formação de água
Obs.: O rendimento energético para cada
molécula de glicose é de36 ou 38 moléculas
de ATP.
Visão geral do processo respiratório
em célula eucariótica
Citosol
Glicose (6 C)
C6H12O6
1 ATP
1 NADH
Piruvato (3 C)
6 O2
1 ATP
32 ou 34
ATP
1 NADH
4 CO2
Piruvato (3 C)
2 CO2
2 ATP
2 NADH
Mitocôndria
6 NADH
2 acetil-CoA
(2 C)
Ciclo
de
Krebs
6 H2 O
2 FADH
Total:
10 NADH
2 FADH2
Crista mitocondrial
Respiração Anaeróbia



Utilizada por bactérias desnitrificantes do solo
como a Pseudimonas disnitrificans. Elas
participam do ciclo de nitrogênio devolvendo o
N2 para a atmosfera.
Molécula principal: glicose e nitrato.
Fórmula:
C6H12O6 + 4NO3  6CO2 + 6H2O + N2 + energia
Fermentação

Processo anaeróbio de síntese de ATP que ocorre na
ausência de O2 (solos profundos e regiões com teor de O2
quase zero) e que não envolve a cadeia respiratória.
Aceptor final: composto orgânico.

Seres Anaeróbios:

•
•

ESTRITOS: só realiza um dos processos anaeróbios
(fermentação ou respiração anaeróbia).
Ex.: Clostridium tetani
FACULTATIVAS: realizam fermentação ou respiração aeróbia.
Ex.: Sacharomyces cerevisiae
Procedimento:
•
Glicose degradada em substâncias orgânicas mais simples
como: ácido lático (fermentação lática) e álcool etílico
(fermentação alcoólica).
Fermentação Lática



O piruvato é transformado em ácido lático.
Realizada por bactérias (ex. lactobacilos),
fungos, protozoários e por algumas células
humanas (tecido muscular) em determinadas
condições.
Exemplos:
•
•
•
Fadiga muscular: fermentação devido à insuficiência
de O2.
Azedamento do leite.
Produção de iogurte, coalhadas.
Fermentação Lática
ATP
NAD
NADH
Piruvato (3 C)
Ácido
lático 3 C
Glicose (6 C)
C6H12O6
Piruvato (3 C)
Ácido
lático 3 C
NADH
Glicólise
ATP
NAD
Fermentação Alcoólica



O piruvato é transformado em álcool etílico e
CO2.
Realizada por bactérias e leveduras.
Exemplos:
• Sacharomyces cerevisiae  produção de
bebidas alcoólicas (vinho e cerveja).
• Levedo  fabricação de pão.
Fermentação Alcoólica
ATP
NAD
NADH
Álcool
etílico 3 C
Piruvato (3 C)
CO2
Glicose (6 C)
C6H12O6
CO2
Piruvato (3 C)
Álcool
etílico 3 C
NADH
Glicólise
ATP
NAD
Resumo dos Tipos de Fermentação
e a Respiração
Fermentação Lática
Glicose  ácido lático + 2 ATP
Fermentação Alcoólica
Glicose  álcool etílico + CO2 + 2 ATP
Fermentação Acética
Glicose  ácido acético + CO2 + 2 ATP
Respiração
Glicose + O2  CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP