Apresentação do PowerPoint

Professora Priscila F Binatto
Citologia - Maio/2015
CAP. 9 “METABOLISMO ENERGÉTICO: RESPIRAÇÃO AERÓBIA E FERMENTAÇÃO”
Organelas Produtoras de energia
• Mitocôndrias
• Organização Morfológica
• Função
• Respiração Celular
• Cloroplastos
• Organização Morfológica
• Função
• Fotossíntese
Mitocôndrias
Presentes em praticamente todas as células eucarióticas.
Organelas arredondadas ou alongadas, localizadas
geralmente próximas a regiões do citoplasma que
necessitam de muita energia.
É em seu interior que ocorre a respiração celular, para
obtenção de energia para os seres vivos.
Em seu interior na matriz mitocondrial existe DNA e RNA,
diversas enzimas e ribossomos.
Plantas e animais sexuados: DNA mitocondrial herança
materna.
Organização geral das mitocôndrias
Matriz mitocôndrial: Enzimas,
DNA mitocondrial,
RNAs
Membrana
ribossomos,
interna:
Cristas,
Proteínas envolvidas na (1) cadeia
respiratória, (2) síntese de ATP e (3)
transporte
Membrana externa: Proteínas
formadoras de canais (porinas),
enzimas envolvidas na síntese de
lipídios Espaço intermembranas:
Enzimas
Espaço
intermembranoso:
contêm várias enzimas que utilizam
o ATP proveniente da matriz para
fosforilar outros nucleotídeos.
Eletromicrografia de uma mitocôndria
de uma célula pancreática
CAP. 9 “METABOLISMO ENERGÉTICO: RESPIRAÇÃO AERÓBIA E FERMENTAÇÃO”
Energia para o trabalho celular
• Respiração aeróbia
glicose + oxigênio + água
C6H12O6
6 O2
6 H2O
gás carbônico + água + energia
6 CO2
12 H2O
• Fermentação
glicose
C6H12O6
álcool etílico + gás carbônico + energia
2 C2H5OH
2 CO2
Obtenção de nutrientes pelos seres vivos
•
Autótrofos
 Realização de fotossíntese
•
Heterótrofos
 Obtenção da glicose pronta a partir de
outra fonte
O papel do ATP
ATP: Trifosfato de adenosina, é um nucleotídeo
encontrado em todas as células vivas. Formado por
uma base nitrogenada, a adenina, uma pentose, que é
a ribose, e três fosfatos.
ATP: moeda energética gerada na respiração
e na fermentação
C
C
C
C
C
RESPIRAÇÃO
C
adenina
energia
ADP
(1)
(2)
Pi
ribose
adenosina
adenosina monofosfato (AMP)
ATP
adenosina difosfato (ADP)
adenosina trifosfato (ATP)
TRABALHO CELULAR
(3)
Processos Energéticos Celulares
Respiração Celular
Objetivo: produção de ATP (energia);
O gás oxigênio atua como agente oxidante de
moléculas orgânicas;
Moléculas principalmente de glicose são degradadas,
formando gás carbônico, água e liberação de energia;
A equação geral da respiração aeróbia da glicose é:
C6H12O6 + 6O2 + 30ADP + 30Pi  6CO2 + 6H2O + 30ATP
Respiração aeróbia: modificação
mais profunda da glicose
•
Glicólise
•
Ciclo de Krebs
•
Fosforilação Oxidativa (cadeia transportadora de elétrons)
Glicólise
Sequência de dez reações químicas catalisadas por enzimas livres no
citosol. Nessa etapa uma molécula de glicose é quebrada em duas de
ácido pirúvico com saldo líquido de duas moléculas de ATP.
GLICOSE
2 NAD
2 NADH2
ÁCIDO
PIRÚVICO
(3C)
2 (ADP + Pi)
2 ATP
ÁCIDO
PIRÚVICO
(3C)
Glicólise
A equação não está balanceada e mostra apenas os
principais reagentes e produtos.
CAP. 9 “METABOLISMO ENERGÉTICO: RESPIRAÇÃO AERÓBIA E FERMENTAÇÃO”
Oxidação do ácido pirúvico
NADH2
NAD
ÁCIDO
PIRÚVICO (3C)
ACETIL-CoA
(2C)
CO2
Ácido Pirúvico + CoA + NAD+
CoA
Acetil-CoA + NADH + CO2 + H +
Ciclo de Krebs
Sequência de oito reações que
ocorre na matriz mitocondrial.
Nessa etapa são liberadas duas
moléculas de CO2, elétrons de
alta energia e íons H+.
São formados no
Ciclo de Krebs:
2 CO2
3 NADH
1 FADH2
GTP
Ciclo de Krebs
molécula de 2C
(acetil-CoA)
MITOCÔNDRIA
MATRIZ MITOCONDRIAL
sai 1 H e
forma-se NADH2
molécula de 4C
(ácido oxalacético)
molécula de 6C
(citrato)
sai 1 H e
forma-se NADH2
sai
formando CO2
molécula de 5c
(a - cetoglutarato)
molécula de 4C
(malato)
sai 1 H e
forma-se NADH2
entra H2O
sai
formando CO2
molécula de 4C
(fumarato)
* GTP = uma molécula equivalente,
energeticamente, ao ATP
sai 1 H e
forma-se FADH2
molécula de 4c
(succinato)
formação
de GTP*
Fosforilação Oxidativa
Produção de ATP: adição de fosfato ao ADP para
formar ATP é uma fosforilação.
É chamada de oxidativa porque ocorrem diversas
oxidações sequenciais , nas quais o grande agente
oxidante é o gás oxigênio.
2 NADH + 2 H+ + O2  2 NAD+ + 2 H2O
2 FADH2 + O2  2 FAD + 2 H2O
Cadeia respiratória
NADH e FADH2 (ciclo de Krebs)
liberam os elétrons energizados e
os íons H+, que a partir daí
passam por uma série de
proteínas
transportadoras
(citocromos e quinonas) presentes
nas membranas internas da
mitocôndria.
Durante a passagem através da
cadeia respiratória, os elétrons
perdem energia que é, então,
armazenada em moléculas de ATP.
Ao final da cadeia respiratória, os
elétrons menos energizados e os
íons H+combinam-se com átomos
provenientes do gás oxigênio,
formando seis moléculas de água.
NADH2 e FADH2
e-
nível de maior
energia
ATP
ADP + Pi
nível de menor
energia
eH20
Cadeia respiratória (Cadeia transportadora de elétrons)
Produção de ATP
Saldo energético da respiração aeróbia
Por molécula de glicose, na prática, a quantidade de ATPs
gerados é de aproximadamente:
2 da glicólise + 2 do ciclo de Krebs + 26 da fosforilação oxidativa
=
30 ATPs
Plastos
Organelas citoplasmáticas também chamados de
plastídios, presentes apenas em células de plantas e de
algas, se originam de pequenas bolsas presentes em
células embrionárias chamadas proplastos. Podem ser de
três tipos básicos:
Leucoplastos (incolores): presentes em raízes e caules
tuberosos. Função: armazenamento de amido.
Cromoplastos (amarelos ou vermelhos): responsáveis
pelas cores dos frutos, flores e folhas que ficam
avermelhadas e amareladas no outono e de algumas raízes
como a cenoura. Função: atrair animais polinizadores e
comedores de frutos.
Cloroplastos (verdes): responsáveis pelo processo de
fotossíntese. Possuem um pigmento chamado clorofila.
Onde ocorre a fotossíntese?
• Nos organismos mais simples (cianobactérias)
 Hialoplasma
• Nas células eucarióticas
 Cloroplastos
Nos cloroplastos, mais precisamente onde?
epiderme
folha em corte
transversal
células
fotossintetizadoras
núcleo
epiderme
vacúolo
cloroplasto
estroma
tilacóide
interior do
tilacóide
granum
membrana
do tilacóide
tilacóide
Fotossíntese: Esquema Geral
3
1
2
luz
4
6H2O + 6CO2 -> 6O2 + C6H12O6
clorofila
As etapas da fotossíntese
• Fase de claro (fotoquímica): Tilacoides
• Fase de escuro (química): Estroma
CO2
luz
O2
H2O
CO2
H2O
ATP
clorofila
fluxo de
elétrons
no
tilacóide
3
ciclo das pentoses
(Calvin-Benson)
no estroma
ADP + Pi
NADPH2
1
2
NADP+
CH2O
fase de claro
(nos tilacóides)
fase de escuro
(no estroma)
4
glicose
Fotoquímica (Fase Clara)
Ocorre a fostoforilação, um processo de produção de ATP que
utiliza energia luminosa.
A luz estimula a clorofila, que libera elétrons para uma cadeia
transportadora constituida de citocromos na membrana dos
tilacoides.
A transferência de eletrons entre citocromos está ligada a síntese
de ATP.
Os elétrons podem retornar para a clorofila (fotofosforilação
cíclica) ou não (fotofosforilação acíclica).
São formados na fase clara:
O2
NADH
ATP
Fotofosforilação cíclica
aceptor de
elétrons
e-
e-
aceptor de
elétrons
clorofila
e-
e-
citocromos
luz
ATP
ADP
Fotofosforilação acíclica
Os elétrons transferidos pela clorofila não retornam para esse pigmento,
sendo captados pelo NADP. A água é quebrada o que fornece elétrons para
a clorofila, libera gás oxigênio e dois prótons, que serão captados pelo
NADP.
Assim, a fotofosforilação acíclica produz ATP (pela cadeia
transportadora de elétrons) e NADPH.
fotossistema II
cadeia de
transporte
de elétrons
fotossistema I
FASE DE CLARO
FASE DE ESCURO
cadeia de
transporte
de elétrons
NADP+
NADPH2
ADP + P
2 H2O
ATP
clorofila a
CO2
4 eclorofila b
O2 + 4 H+
açúcar
Fase de escuro (química)
CO2 é reduzido a glicose, processo endotérmico (Ciclo de CalvinBenson ). O agente redutor é o NADPH que transfere elétrons
para o ciclo enquanto que o ATP fornece energia para o
processo. A glicose é o produto do ciclo de Calvin.
• Ciclo de Calvin-Benson
estroma
tilacóide
carboidratos
ADP + Pi
reações
da fase
de escuro
ATP
NADP
reações
da fase
de claro
NADPH2
CO2
O2
H2O
Fatores externos que influenciam a fotossíntese
Concentração de CO2
Aumentando-se
a
concentração
de
CO2
verifica-se que ocorre um
aumento na velocidade da
fotossíntese, até se atingir
um ponto de saturação,
pois as enzimas que
catalisam a captação do
CO2 ficam saturadas.
Fatores externos que influenciam a fotossíntese
Temperatura
O aumento de temperatura
estimula o aumento da
fotossíntese até um certo
ponto, quando, então, as
enzimas correm o risco de
desnaturação.
Fatores externos que influenciam a fotossíntese
Intensidade luminosa
Mantendo-se
constantes
a
concentração de CO2 e a
temperatura, pode-se verificar
que com o aumento da
intensidade luminosa, ocorre um
aumento da velocidade da
fotossíntese. Isso acontece até
um certo ponto, pois o fator
limitante pode ser a quantidade
de clorofila (ponto de saturação
luminosa – PSL).
Comparação fotossíntese e respiração
Características
Fotossíntese
Armazenamento de e nas
ligações dos átomos de
carbono da glicose, com
utilização da luz do Sol.
Substâncias consumidas CO2 e H2O
O2 e glicose
Substâncias liberadas
Energia (e)
Respiração
Liberações de e por
rompimento das ligações
entre os átomos de
carbono da glicose.
glicose e O2
CO2 e H2O
Comparação fotossíntese e respiração
energia
luminosa
glicose
fotossíntese
oxigênio
respiração
cloroplasto
mitocôndria
gás
carbônico
ATP
água
trabalho
celular
Bactérias fazem fotossíntese?
CO2 + 2 H20 + luz
clorofila
(CH2O) + H20 + O2
Bactérias fazem quimiossíntese?
bacterioclorofila
CO2 + 2 H2S + luz
(CH2O) + H20 + 2 S
CAP. 10 “METABOLISMO ENERGÉTICO: FOTOSSÍNTESE E QUIMIOSSÍNTESE”
Diferença entre fotossíntese e quimiossíntese
• Na fotossíntese, a energia é proveniente da luz do sol
• Na quimiossíntese, a energia é proveniente de uma
reação química inorgânica
Responda:
•
O que você entende por seqüestro de carbono?
•
O que o seqüestro de carbono tem a ver com fotossíntese?
•
Como o seqüestro de carbono pode ajudar a atenuar o
aquecimento global?
•
O desmatamento auxilia ou prejudica o seqüestro de
carbono?
•
O que fazer para haver mais seqüestro de carbono?
ANIMAÇÕES
http://teca.cecierj.edu.br/arquivo/animacao/46182.swf
http://www.planetabio.com/citoplasma.swf