FERMENTAÇÃO E RESPIRAÇÃO

Bioenergética
Ramo da biologia que estuda os
processos de absorção e liberação de
energia pelos seres vivos.
Fotossíntese
açúcares
água
ATP – A Moeda Energética
Moléculas
complexas
Calor
Calor
ATP
e
Moléculas
simples
Reação
exotérmica
e
ADP + Pi
Reação
endotérmica
Biomoléculas
Reação
exotérmica
REAÇÕES ACOPLADAS
Moléculas
precursoras
Reação
endotérmica
Reações de Oxidação e redução
O fluxo de elétrons nas reações de oxiredução é o responsável por todo o
trabalho realizado pelos organismos.
NAD
NADH+H+
FAD
FADH2
NAD e FAD
• NAD: Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo
• FAD: Flavina Adenina Dinucleotídeo
Forma oxidada
NAD
NADH+H+
FAD
FADH2
Forma reduzida
Transportadores de elétrons
Hidrossolúveis: NAD e FAD
Lipossolúveis: Ubiquinona,
Plastoquinona, Citocromos e
Proteínas Fe-S
Glicólise
É a oxidação da molécula de glicose
que ocorre no citoplasma em dez
reações enzimáticas, produzindo duas
moléculas de ácido pirúvico, 2 NADH+H+
e 2 ATPs.
Glicólise
ATP
Glicose (6C)
C6H12O6
ADP
Pi
ADP
P~6C~P
3C~P
NAD
NADH
P~3C~P
ADP
ATP
P~3C
ADP
ATP
3 C Piruvato
ATP
3C~P
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
Principais enzimas dos sistemas
produtores de energia
• Quinase:
ativa
por
fosforilação
outra
biomolécula.
• Isomerase: transforma uma molécula em seu
isômero. Ex: glicose e frutose (C6H12O6).
• Desidrogenase:
remove
moléculas
de
hidrogênio.
• Descarboxilase: remove moléculas de CO2.
Glicólise
ENZIMAS:
1.
Hexoquinase
2.
Glicose-6-fosfato
isomerase
3.
Fosfofrutoquinase
4.
Aldolase
5.
Isomerase
6.
Gleceraldeído-3-fosfato
desidrigenase
7.
Fosfoglicerato quinase
8.
Fosfoglicerato mutase
9.
Enolase
10. Piruvato quinase
Saldo da Glicólise
2 ATPs
+
2 NADH+H
2 H2O
Destino do Piruvato
Destino do Piruvato
Em Anaerobiose
Em Aerobiose
Fermentação
Fermentação
Fermentação
Lática
Alcoólica
Acética
Ciclo de
Krebs/Cadeia
Respiratória
Fermentação
É a degradação parcial de moléculas
nutrientes (glicose), em anaerobiose,
para produção de energia. A
fermentação é o processo mais primitivo
de obtenção de energia.
Fermentação ≠ Respiração Anaeróbica
FERMENTAÇÃO
RESPIRAÇÃO
ANAERÓBICA
Não há cadeia
respiratória
Há cadeia respiratória
O aceptor final de
elétrons é orgânico.
Ex: Lactato, Etanol,
Acetato etc.
O aceptor final de
elétrons é inorgânico.
Ex: Carbonato, Nitrito,
Sulfato etc.
Tipos de Anaeróbicos
• ESTRITOS:
realizam
fermentação
ou
respiração
anaeróbica.
Ex:
Lactobacilos
e
acetobactérias
(apenas
fermentação) e Clostridium tetani (apenas respiração
anaeróbica);
• FACULTAIVOS: realizam tanto a fermentação quanto
a respiração aeróbica.
Ex: leveduras, E. coli e estreptococos.
Fermentação Lática
ATP
NAD
NADH2
Piruvato (3 C)
Ácido lático 3 C
Glicose (6 C)
C6H12O6
Piruvato (3 C)
Ácido lático 3 C
NADH2
Glicólise
ATP
NAD
Fermentação Lática
Ocorrência da Fermentação Lática
Ocorre em micro-organismos como os
Lactobacillus acidophilus, Streptpcoccus sp. e
células musculares em atividades intensas.
Fermentação Lática
O excesso de ácido lático nos tecidos
provoca dores musculares e câimbras.
Nota:
O ácido lático é reciclado no fígado, onde é
convertido em glicose pelo Ciclo de Cori.
Tipos de Fibras Musculares:
• Tipo I ou Fibras vermelhas: possuem maior potencial aeróbico.
responsáveis pelo desempenho de atletas fundistas. Ex:
maratonistas, ciclistas e nadadores de longa distância.
Foto: Vanderlei Cordeiro, maratonista.
Tipos de Fibras Musculares:
• Tipo II ou Fibras brancas: possuem maior potencial anaeróbico,
sendo a verdadeira fibra rápida. É abundante nos atletas de
explosão.
Foto: Usain Bolt, o homem
mais rápido do mundo
Tipos de Fibras Musculares:
Característica/Tipo
de fibra
I
IIA
IIB
Velocidade de
contração
Lenta
Rápida
Rápida
Resistência a fadiga
Alta
Média
Baixa
Neurônio motor que
ativa
Pequeno
Médio
Grande
Produção de força
Baixa
Média
Alta
Respiração
Aeróbica
Aeróbica/
Anaeróbica
Anaeróbica
Capilares
Muitos
Muitos
Poucos
Aplicações da fermentação lática:
A fermentação láctea é utilizada na fabricação de produtos
derivados do leite, como a coalhada, o leite fermentado, o
iogurte e o queijo.
Aplicações da fermentação lática:
O azedamento do leite é utilizado também na produção de
conservas, como picles, chucrutes e azeitonas.
Aplicações da fermentação lática:
O ácido lático produzido por bactérias da microbiota vaginal cria
um pH que dificulta a instalação de bactérias patogênicas.
Fermentação Alcoólica
ATP
NAD
NADH2
Álcool etílico 2 C
Piruvato (3 C)
CO2
Glicose (6 C)
C6H12O6
CO2
Piruvato (3 C)
Álcool etílico 2 C
NADH2
Glicólise
ATP
NAD
Fermentação Alcoólica
Ocorrência da Fermentação Alcoólica
Ocorre em micro-organismos como o fungo
Saccharomyces cerevisiae (levedura da cerveja).
Aplicações da fermentação alcoólica:
Fabricação de biocombustíveis e bebidas
alcoólicas.
Curiosidades:
As leveduras são classificadas em superior (S. cerevisiae) e inferior
(S. carlsbergensis). A inferior é a mais utilizada no Brasil, pois produz
um menor teor alcoólico.
Aplicações da fermentação alcoólica:
O CO2 liberado no processo é o responsável pela espuma da
champanha e pelo aumento das massas, como bolos, pizzas e pães.
Fermentação Acética
H2O
ATP
NADH2
NAD
NADH2
Ácido
acético 2 C
Piruvato (3 C)
CO2
Glicose (6C)
C6H12O6
CO2
Ácido
acético 2 C
Piruvato (3 C)
NADH2
Glicólise
ATP
NAD
NADH2
H2O
Fermentação Acética
Ocorrência da Fermentação Acética
Ocorre em micro-organismos como a
acetobactéria Acetobacter aceti.
Aplicações da fermentação acética:
É utilizada para produção do vinagre (ácido acético) e deve ser
evitada na fabricação dos vinhos através da pasteurização.
Respiração em célula eucariótica
CITOPLASMA
Glicose
(6 C)
C6H12O6
MITOCÔNDRIA
4 CO2
2 CO2
Piruvato
(3 C)
Ciclo
de
Krebs
H2
6 O2
Saldo de 2 ATP
2 ATP
Saldo de 32 ou 34 ATPs
FASE ANAERÓBIA
FASE AERÓBIA
6 H2O
Acetilação
O Complexo Piruvato Desidrogenase
(CPD) oxida o piruvato em Acetil
Coenzima A e CO2. A descarboxilação
oxidativa ocorre na matriz mitocondrial.
Ciclo do Ácido Cítrico
Fosforilação Oxidativa
Espaço
intermembranar
Fumarato
Succinato
Matriz
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
2 acetil-CoA (2
C)
6 H2O
Ciclo
de
Krebs
6 NADH
2 FADH
Total:
10 NADH
2 FADH2
Crista mitocondrial
Saldo energético
Etapa
Glicólise
Salto em ATP
7 ou 5
CPD
5
Ciclo de Krebs
20
Total
30 ou 32
Bahiana, UFBA ou UNEB
Pra mim tanto faz
To estudando to
aprendendo
E cada vez eu quero mais
Cada vez eu quero mais
(2x)
Um, dois, três, quatro
São quatro processos pra
energia estar no alto
No citoplasma a glicólise
vai acontecer
Produzindo piruvato,
NADH e ATP
CPD na mitocôndria vai
desidrogenar
Ciclo de Krebs oxida Acetil
Coenzima A
Na Cadeia Respiratória os
elétrons vão correr
Catalisa, catalisa, catalisa,
Chegando no oxigênio e
catalisa
gerando mais ATP
Enzima, enzima, enzima,
Gerando mais ATP
enzima
Referências e Sites
AMABIS, JOSÉ MARIANO; MARTHO, GILBERTO RODRIGUES. –
Biologia em Contexto. Vol. 1.Ed. Moderna.
BIZZO, NÉLIO – Novas Bases da Biologia: Ensino Médio. São Paulo:
Ática 2010.
LOPES, SÔNIA. – editorasaraiva.com/biosonialopes
NELSON, D. L.; COX, M. Lehninger – Princípios de Bioquímica. 3ed.
São Paulo: Sarvier, 2002.
Sites e Imagens
https://pixabay.com/pt/ - Imagens de domínio público. Acesso em 18/01/2016.
https://www.google.com/imghp?gws_rd=ssl – Imagens de domínio público.
Acesso em 18/01/2016.
https://pt.wikipedia.org – domínio público. Acesso em 18/01/2016.
http://www.netxplica.com/figuras_netxplica/exanac/pelosradiculares.jpg
http://w3.marietta.edu/~spilatrs/biol103/photolab/stomata.gif
www.editorasaraiva.com.br/biosonialopes
https://theuniversalmatrix.com
WWW. http://quest.eb.com