Metabolismo energético fermentação e respiração
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FERMENTAÇÃO Metabolismo celular 3 É o conjunto de todas as reacções químicas que ocorrem numa célula. Metabolismo celular 4 Anabolismo • reacções de síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples. Estas reacções são consideradas endoenergéticas. Catabolismo • reacções de degradação de moléculas complexas em moléculas mais simples. Estas reacções são consideradas exoenergéticas. Metabolismo celular 5 ATP 6 A principal molécula transportadora de energia nas células é o ATP (adenosina trifosfato). adenina – base azotada ribose – açúcar com 5 C 3 grupos fosfato (compostos inorgânicos) Adenina Ribose Reacções catabólicas 7 Fermentação 8 Processo anaeróbio (sem utilização de O2), realizado por certas espécies de bactérias e leveduras, durante o qual moléculas orgânicas são utilizadas na produção de ATP. Etapas da fermentação 9 Os processos de fermentação envolvem conjuntos de reacções enzimáticas que ocorrem no hialoplasma: Glicólise – ocorre a degradação da glicose em ácido pirúvico; Redução do ácido pirúvico – conduz à formação dos produtos de fermentação. Glicólise 10 Balanço glicólise : formam-se 2 NADH gastam-se 2 ATP formam-se 4 ATP formam-se 2 Ác. pirúvico Rendimento energético – 2 ATP Glicólise 11 Distribuição energética da glicose (686 kcal/mol): formam-se 2 NADH – 16% - 105 kcal/mol rendimento 2 ATP – 2% - 14 kcal/mol energia calorífica – 3% - 21 kcal/mol formam-se 2 Ác. Pirúvico – 79% 546 kcal/mol Podemos concluir que o ácido pirúvico é uma molécula altamente energética. Redução do ácido pirúvico 12 O ácido pirúvico, ou moléculas orgânicas que se formam a partir deste, são aceptoras dos electrões do NADH, o que permite regenerar o NAD+. O NAD+ pode, assim, voltar a ser utilizado na oxidação da glicose com formação de 2 ATP. Os produtos finais da fermentação dependem da molécula orgânica que é produzida a partir do ácido pirúvico. Fermentação alcoólica 13 Após a glicólise, o ácido pirúvico experimenta uma descarboxilação (liberta CO2), originando aldeído acético que por redução origina o etanol (composto altamente energético). Fermentação láctica 14 Após a glicólise, o ácido pirúvico experimenta uma redução, originando o ácido láctico (composto altamente energético). Fermentação láctica 15 Nas células musculares humanas, durante um exercício físico intenso, pode realizar-se fermentação láctica, além da respiração aeróbia. A fermentação permite a obtenção de um suplemento de energia. Contudo, a acumulação de ácido láctico nos tecidos musculares provoca dores. Fermentação láctica e alcoólica 16 Fermentação e alimentos 17 Fermentação e alimentos 18 Até meados do século XIX (com Pasteur), o Homem obteve alimentos e bebidas sem conhecimento do papel dos microrganismos no seu fabrico. Desconheciam-se as causas das fermentações que permitiam a produção de pão, de vinho, de cerveja, de queijo, entre outros. Respiração celular Mitocôndria Espaço intermemb ranar Cristas mitocondr iais Etapas da Respiração Celular Glicólise hialoplasma Formação de Acetil-CoA matriz mitocondrial Glicose Glicólise Ácido pirúvico Ciclo De Krebs Ou Ciclo Do Ácido Cítrico matriz mitocondrial Transporte De Electrões Na Cadeia Respiratória/ Fosforilação Oxidativa Cristas mitocondriais. Cadeia transportadora de electrões Glicólise 23 ATP NADH Por cada molécula de glicose formamse duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. Piruvato (3 C) Glicose (6 C) C6H12O6 Piruvato (3 C) NADH Glicólise ATP Formação da Acetil-CoA 1 Ácido pirúvico (3C) (resultante da glicólise) NAD+ CO2 NADH+H+ CoA Acetil CoenzimaA (2C)/ Acetil CoA Formação da Acetil-CoA Ocorre a remoção de duas moléculas de CO2 (uma por cada ácido pirúvico) descarboxilação; Não há produção de energia; Existe oxidação do ácido pirúvico e redução do NAD+ a NADH; Forma-se 2 moléculas de acetil – CoA (uma por cada ácido pirúvico). Ciclo de Krebs Por cada molécula de glicose degradada, formam-se duas moléculas de piruvato e estas, por sua vez, originam duas moléculas de acetil-CoA. Consequentemente, ocorrem dois ciclos de Krebs onde sucedem os seguintes fenómenos: Libertação de 4 moléculas de CO2; Formação de 6 NADH+H+ e 2 FADH2; Saldo energético: 2 ATP. CICLO DE KREBS 27 Fumarato Succinato ∂ cetoglutarato Succinil CoA Profª: Sandra Nascimento Ciclo de Krebs Fosforilação oxidativa/ Cadeia Respiratória Complexo NADH-Q reductase citocromo c Ubiquinona Complexo citocromo c reductase Complexo citocromo c oxidase 30 Profª: Sandra Nascimento Cadeia transportadora de electrões As moléculas transportadoras de H (NADH e FADH2) transferem os electrões captados para cadeias transportadoras de electrões, cadeias respiratórias, situadas na membrana interna das mitocôndrias. Electrões altamente energéticos H+ Cadeia transportadora de electrões À medida que os electrões vão sendo transportados na cadeia respiratória, a energia transferida vai permitir a síntese de 34 moléculas de ATP. Como este processo está associado a reacções de oxirredução, é denominado por fosforilação oxidativa. Cadeia transportadora de electrões Por cada molécula de NADH+H+ que entra na cadeia respiratória formam-se 3 ATP. Por cada molécula de FADH2 que entra na cadeia respiratória formam-se 2 ATP. Cadeia transportadora de electrões Cit c Complexo Enzimático I Complexo Enzimático II Q H+ FADH2 NADH NAD Complexo Enzimático III FAD ½ O2 H2O O último aceptor de electrões é o oxigénio, o qual capta um par de iões H+ da matriz, formando H2O. Respiração celular Citoplasma 6 O2 Glicose (6 C) C6H12O6 1 ATP 1 NADH Piruvato (3 C) 1 ATP 32 ou 34 ATP 1 NADH 4 CO2 Piruvato (3 C) 2 CO2 2 NADH Mitocôndria 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs 6 H2 O 2 ATP 6 NADH 2 FADH Total: 10 NADH 2 FADH2 Crista mitocondrial Balanço energético CITOPLASMA GLICÓLISE Ác. pirúvico MITOCÔNDRIA Acetil-CoA 2 NADH 2 NADH CICLO DE KREBS 2 ATP 2 ATP 6 NADH 2 FADH CADEIA RESPIRATÓRIA 2 ATP 6 ATP 6 ATP 18 ATP 4 ATP 2 ATP Balanço energético Cadeia Transportadora de Electrões: NADH 3 ATPs FADH 2 ATPs 10 NADH 30 ATPs 2 FADH 4 ATPs 4 ATPs 38 ATPs 36 ou 38 ATP?? A membrana interna na mitocôndria é impermeável às moléculas de NADH presentes no hialoplasma. Assim, os electrões transportados por estas moléculas são cedidos a uma molécula de FAD, presente na matriz da mitocôndria, formando-se assim apenas 2 moléculas de ATP por cada par de electrões transportados pelo NADH, gerados na glicólise. Contudo, por vezes, o NADH transfere os seus electrões para uma molécula de NAD+, presente na matriz mitocondrial, gerando 3 ATP por cada molécula de NADH resultante da glicólise. O balanço energético da respiração aeróbia pode, assim, ser de 36 ATP ou de 38 ATP Saldo energético Etapa Glicólise Saldo de ATP 2 Ciclo de Krebs 2 Cadeia respiratória 32 ou 34 Total 36 ou 38 Respiração celular
