Aula 7 - IFSC-USP
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A energética celular: o papel das mitocôndrias e cloroplastos A energética celular ATP: captura e transfere energia livre nos sistemas biológicos Hidrólise do ATP: libera energia para suprir processos energeticamente desfavoráveis Mas como as células geram ATP? Reação endergônica (produto tem mais energia que reagentes) e requer energia para ocorrer. Há 2 processos básicos que podem gerar essa energia: 1) Oxidação aeróbica 2) fotossíntese Quimiosmose É o processo básico utilizado por bactérias, mitocôndrias e cloroplastos para gerar ATP Um gradientes de H+ e um potencial elétrico através da membrana FORÇA PRÓTON-MOTRIZ Só ocorre em compartimentos selados... - H+ H+ H+ H+ H+ - - -- - - - - - - -- - -- - - - H+ H+ H+ H+ - --- - - - H+ A oxidação da glicose oxidação completa de glicose: C6H12O6 + 6O2 +30 Pi2- + 30 ADP3- + 30 H+ 6CO2 + 30 ATP4- + 36 H2O Passo inicial : GLICÓLISE no citosol não envolve O2 produz piruvato e pouco ATP Via Glicolítica • 4 ATP´s formados pela fosforilação em nível de substrato • 2 ATP´s consumidos Saldo da glicólise = 2 ATP´s 2NADH + 2H+ Metabolismo da glicose • Aeróbios obrigatórios: crescem na presença de O2 metabolizam glicose a CO2 produzem mais ATP • Anaeróbios facultativos: sem O2 : convertem glicose em compostos de 2 ou 3 C que são liberados no meio ex. leveduras Metabolismo anaeróbico (fermentação) Levedura Músculo Metabolismo aeróbico da glicose Piruvato produzido na glicólise transportado à mitocôndria Lá é oxidado a CO2 e H2O (respiração celular = +28ATP´s) Mitocôndrias Células eucarióticas: têm muitas mitocôndrias (até 25% do volume citoplasmático) São os principais sítios de produção de ATP no metabolismo aeróbio • delimitada por uma duas membranas: – Externa: ½ lipídeos + ½ proteínas. É mais “permissiva” – Interna: ~ 3/4 são proteínas (ATP sintase, transportadores, enzimas); permeabilidade reduzida a H+ (cardiolipina); tem a área aumentada por cristas Mitocôndria • Qual seu combustível para a síntese de ATP? Ácidos graxos e glicose Degradação completa de uma molécula de glicose= Síntese de 30 moléculas de ATP Nas céls. eucarióticas: Estágio inicial (glicólise)= no citosol, saldo de 2 ATPs. A oxidação peroxissômica dos ácidos graxos • A oxidação mitocondrial de ác. graxos é a > fonte de ATP para as cél. do fígado, mas isso não é geral. • Maioria dos ácidos graxos são oxidados no Peroxissoma = organela de membrana única • Aqueles de cadeia longa (> 20CH2) exclusivamente nesta organela. • A oxidação no peroxissoma não produz ATP O ciclo do ácido cítrico A maioria das enzimas são solúveis e ficam na matriz O transporte de e- e a força próton-motriz • A oxidação da glicose libera energia, captada pelas coenzimas (NADH e FADH2) • Na respiração, esses e- são transferidos p/ o O2 H2O Durante esse processo os H+ são bombeados através da membrana interna Sobe o pH relativo da matriz E fica mais negativa eH+ Complexos na membrana mitocondrial • Estendem-se através da membrana mitocondrial interna • Contém grupos prostéticos ex.: grupo heme (citocromos) e ferro-enxofre ATP sintase (F0F1) F1 Fo Mecanismo de ligação e mudança conformacional da síntese de ATP pela ATP sintase Fotossíntese 6CO2 + 6H2O Membrana externa 6O2 + C6H12O6 Cloroplasto luz Espaço intermembrana Estroma Membrana interna Membrana do tilacóide Absorbância carotenóides ficocianina ficoeritrina Comprimento de onda (nm) Na clorofila b, há uma substituição aqui por CHO Anel porfirínico clorofila a Cauda hidrofóbica cutícula epiderme mesófilo vacúolo mesófilo cloroplasto estômato Xilema e floema Corte transversal Cloroplasto Folha estroma Granum Epiderme superior Epiderme inferior Membrana externa Membrana do tilacóide Membrana interna Espaço intermembrana espaço do tilacóide Etapas da Fotossíntese (1) Reações Luminosas (2) Reações de Carboxilação A captação da Energia da LUZ Feita pelos FOTOSSISTEMAS I e II • De 250 a 400 moléculas de pigmentos + aceptores de eorganizados em cada fotossistema; Dentro dos fotossistemas, as moléculas de clorofila estão ligadas à proteínas; • • Fotossistema I (PSI) ⇒ P700 Fotossistema II (PSII) ⇒ P680 luz Luz Centro de reação Transferência de ressonância da energia Estroma Lúmen Par especial de clorofilas = Complexos coletores de luz Transferência de energia dos complexos que coletam luz para o centro de reação associado ao fotossistema I das cianobactérias. Estrutura tridimensional do centro de reação fotossintético da bactéria Rhodobacter spheroides Fotossistema II Fotossistema I ATP sintase Complexo citocromo bf Lamela do grana Lamela do estroma estroma Fotossistema I PSIferredoxina NADP redutase Fotossistema II Potencial redox (mV) Fotofosforilação PSII Um gradiente eletroquímico é formado e gera ATP fotofosforilação ATP plastoquinona plastocianina Luz Fotólise da água Direção do fluxo de elétrons Luz A fotofosforilação pela ATPsintase estroma lúmen Fotofosforilação cíclica Fotossistema I Cadeia redox ADP + Pi fótons Reações de Carboxilação • Fixação do CO2 (no estroma) através do ciclo de Calvin produzindo glicose (ATP e NADPH não podem ser armazenados...) • Utiliza produtos da fase luminosa O ciclo de Calvin Fixação do CO2 e fotorrespiração Plantas C4 Cél. do mesófilo Cél. do mesófilo Bainha do feixe ar Tecido vascular estômato Bainha do feixe Precisam de 5 ATPs para cada CO2 fixado, contra 3 das C3, mas A fotorrespiração em plantas C4 é quase ausente, enquanto nas C3 pode chegar a consumir até a 50% do C fixado... açúcar Tecido vascular CAM; metabolismo ácido crassuláceo Noite crassulácea Noite piruvato Dia Ciclo de Calvin Dia açúcares
