Semana 12 - Respiração
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Semana 12 Respiração Celular Prof. Saul Carvalho • Respiração Celular – Extração de energia química de substâncias orgânicas (carboidratos e lipídios) – Principalmente quebra da Glicose – Gera energia celular – ATP • Equação Geral C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 1 • Onde ocorre? Cadeia Respiratória Glicólise Ciclo de Krebs • As mitocôndrias • Teoria endossimbiótica das mitocôndrias: surgiram de bactérias que, há cerca de 2,5 bilhões de anos, foram fagocitadas por células procarióticas maiores e passaram a viver dentro delas 2 • As mitocôndrias – Formada por 2 membranas. – Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída de substâncias da organela. – Membrana interna contém inúmeras pregas chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons. – Cavidade interna é preenchida por uma matriz viscosa, onde podemos encontrar várias enzimas envolvidas com a respiração celular, DNA, RNA e pequenos ribossomos. É nessa matriz mitocondrial que ocorre o ciclo de Krebs. • Fases: 1. Anaeróbica (glicólise): não necessita de oxigênio e é realizada no citoplasma 2. Aeróbica 2.1 Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial) 2.2 Cadeia transportadora de elétrons (Cristas Mitocondriais) 3 • A Glicólise Gera ATP e “Poder Redutor” – Ocorre no citoplasma – Parte da energia da glicose é liberada em quatro parcelas, produzindo quatro ATPs – Com o consumo de dois ATPs, o saldo é de 2 ATPs 2 NAD 2 NADH + H+ – Desidrogenação Forma 2 NADH + H+ 4 • A Glicólise Gera ATP e “Poder Redutor” – Degradação anaeróbica dos carboidratos – Sequência de reações catalizadas por enzimas 2 NAD 2 NADH + H+ – Rápida produção de ATP – Forma 2 ácidos pirúvicos • A Glicólise 5 hexoquinase fosfogliceroquinase fosfoisomerase fosfogliceromutase fosfofrutoquinase enolase triose-fosfato aldolase aldolase quinase pirúvica desidrogenase Enzimas envolvidas na glicólise • Fermentação – Extração de energia de substâncias orgânicas – Condição de Anaerobiose – Não há ciclo de Krebs ou Cadeia Respiratória – Gera energia celular – 2 ATP • Equação Geral C6H12O6 CO2 + álcool/ácido + 2 ATP 6 • Fermentação Alcoólica – formação de álcool etílico e CO2 C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP • Fermentação Láctica – formação de ácido láctico (estresse muscular) C6H12O6 2 C3H12O6 + 2 ATP 7 • Fermentação Alcoólica • Fermentação Alcoólica – Utilização pelo homem 8 • Fermentação Láctica • Fermentação Láctica – Utilização pelo homem 9 • Etapa preparatória ao ciclo de Krebs – ácido pirúvico é desidrogenado e descarboxilado, resultando em uma molécula de NADH + H+ e CO2 – forma-se a acetila – a acetila liga-se à coenzima A e passa a ser chamada de AcetilCoenzima-A ou Acetil-CoA NADH + H+ ácido pirúvico acetila coenzima A Acetil coenzima A • Coenzima A 10 • Ciclo de Krebs – Completa ‘desmontagem’ da molécula – Todo carbono é degradado em CO2 e liberado pela célula – São liberados vários elétrons, que são capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH + H+ e FADH – Liberação de energia com formação de 1 ATP • Ciclo de Krebs – A Acetil-CoA se liga ao ácido oxalacético Ácido oxalacético – a CoA é retirada do ciclo – Forma-se o ácido cítrico – o ácido oxalacético é regenerado – São produzidos: 3 NADH + H+ 1 FADH 2 CO2 1 ATP (“1 GTP”) 11 • Somatório Prévio – Glicólise: 2 ATPs e 2 NADH + H+ – Etapa preparatória: 1 NADH + H+ e 1 CO2 Sendo 2 ácidos pirúvicos: 2 NADH + H+ e 2 CO2 – Ciclo de Krebs: 3 NADH + H+, 1 FADH, 1 ATP e 2 CO2 Sendo 2 Acetil CoA: 6 NADH + H+, 2 FADH, 2 ATP e 4 CO2 – Portanto: 10 NADH + H+, 2 FADH, 6 CO2 e 4 ATP 12 • Cadeia Respiratória – Cadeia transportadora de elétrons – Também chamado de Fosforilação Oxidativa – Ocorre nas cristas mitocondriais – É um sistema de transferência de elétrons do NADH + H+ e FADH até a molécula de oxigênio – O oxigênio é a molécula que se reduz definitivamente, recebendo elétrons e íons H+ e formando água César & Sezar 13 • Cadeia Respiratória – As moléculas transportadoras estão na membrana – Há um conjunto de proteínas – Durante o trajeto, os elétrons formam, com os transportadores, compostos cuja quantidade de energia é menor que a do transportador anterior – Dessa forma, a energia é liberada e usada na “síntese de ATP” – Os transportadores não são gastos no processo – A célula necessita contínuo suprimento de oxigênio ou a cadeia respiratória pára! • Cadeia Transportadora 14 • Cadeia Transportadora de Elétrons GLICÓLISE CICLO DE KREBS - citoplasma - matriz mitocondrial CADEIA RESPIRATÓRIA - crista mitocondrial 1 ATP Sintase 4 CO2 Glicose H2O 2H+ + ½O2 H+ H+ e2 ATP 2 NADH2 6C T H+ e- 4C H+ T 2 Ácido Pirúvico (3C) 2 Acetil CoA (2C) 2 CO2 C6H12O6 + 6O2 1 ATP 3 NADH2 H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ e- eNADH2 H+ H+ H+ H+ H+ T 1 1 FADH NAD+ FAD+ H+ H+ + + H+ H H H+ H+ ADP + P 10 Enzimas H+ H+ H+ H+ H+ H+ 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 15 • Rendimento Total da Respiração 10 NADH + H+, 2 FADH, 6 CO2 e 4 ATP ‘ 10 NADH + H+ x 3 ATP = 30 ATP 2 FADH x 2 ATP = 4 ATP Glicólise + Ciclo de Krebs = 4 ATP Total = 38 ATP Ou aproximadamente 300 kcal Rendimento Total da Respiração 16 FOTOSSÍNTESE x RESPIRAÇÃO Consome H2O e CO2 Consome glicose e oxigênio Produz glicose e oxigênio Libera CO2 e H2O Converte energia luminosa em química Libera energia química armazenada Constrói matéria-orgânica (glicose) Decompõe matéria-orgânica Ocorre nos cloroplastos (tecidos verdes) Ocorre em todas as células vivas (mitocôndrias) Produz 38 ATPs Fotossíntese (cloroplasto) LUZ H2O Energia FASE “LÍQUIDA” FASE “MEMBRANOSA” O2 NADPH [ H+ ] ATPase e- transporte Poder Redutor ATP O2 FIM FASE “MEMBRANOSA” NADH FADH Calvin-Benson Calvin(monta) CO2 ATP FIM Ac. Fosfoglicérico Ad. Fosfoglicérico Triose--fosfato Triose Ciclo Krebs (desmonta) CO2 ATP FASE “LÍQUIDA” C3 Acetil CoA INÍCIO Glicose Ácido Pirúvico Piruvato INÍCIO Respiração (mitocôndria) 17 RESPIRAÇÃO x FERMENTAÇÃO Consome glicose e oxigênio Consome somente glicose Libera CO2 e H2O Produz álcool + CO2 ou ácido Libera energia química armazenada Libera energia química armazenada Condição de aerobiose Condição de anaerobiose Ocorre no citoplasma e mitocôndrias Ocorre somente no citoplasma (glicólise) Produz 38 ATPs Produz 2 ATPs • Questões para reflexão – Qual o objetivo da respiração celular? – Qual a organela celular envolvida na respiração? – O que é a glicólise e onde se processa? – Onde ocorre a cadeia respiratória e quem é o asceptor final de elétrons? – Comparativamente, qual o rendimento da respiração e da fermentação? – Cite alguns alimentos obtidos por meio da fermentação. 18 19
