METABOLISMO CELULAR

METABOLISMO CELULAR
Professor Felipe Abs
O que é ENERGIA???

Físicos – energia é a capacidade
de realizar trabalhos;

Biólogos –
capacidade
mudanças;

É indispensável para os seres
vivos;

METABOLISMO –
que
envolvem
químicas.
energia é a
de
provocar
processos
reações
Metabolismo Celular

Anabolismo – Reação de armazenamento de energia ‐> SÍNTESE (formação) de compostos.

Catabolismo ‐> Liberação de energia ‐> decomposição (quebra) de moléculas.
Reações QUÍMICAS...

Reações ENDOTÉRMICAS (endergônicas): a quantidade de
total de energia presente nas ligações dos produtos é maior
que a presente nos reagentes (combustão);
Reações QUÍMICAS...

Reações EXOTÉRMICAS (exergônicas): a quantidade total de
energia presente nas ligações químicas dos produtos é menor
do que a presente nos reagentes (fotossíntese).
O ATP – Adenosina Trifosfato

Molécula responsável pela captação e armazenamento de
energia;

Composto por: Adenina + Ribose (açúcar) + 3 Fosfatos;

Produzido a partir do ADP (adenosina Difosfato);

Mas mestre, onde vem a energia?
From here my young apprentice ‐>
Ligações de alta energia
Pay attention please!

“O mecanismo mais comum de fornecimento de
energia é a transferência de um fosfato do ATP
para outras moléculas, provocando alterações
necessárias à realização do trabalho!”
Respiração celular
Etapas da respiração celular

“Processo da formação do ATP através da oxidação, utilizando
o oxigênio como agente oxidante”

Ocorre uma parte no citoplasma (Glicólise) e outra no interior
da mitocôndria (Ciclo de Krebs e Cadeia transportadora de
elétrons);

Há a formação de no máximo 30 ATP!!!

Equação da respiração celular:

C6H12O6 + 6O2 + 30 ADP + 30 Pi → 6CO2+ 6H2O + 30 ATP
Respiração celular

Equação da respiração celular

C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O
1ª ETAPA
GLICÓLISE
Glicólise

Quebra da molécula de glicose (C6H12O6) em duas moléculas
de ácido pirúvico, ou piruvato (C3H4O3);

Apresenta um saldo de 2 ATP;

Processo anaeróbico ‐> fora das mitocôndrias;

Envolve um conjunto de 10 reações químicas.
Glicose
(C6H12O6)
2 moléculas de ATP são
utilizadas para ativar uma
molécula de glicose e
iniciar a reação
2 ATP
2 ATP
A molécula de glicose
ativada pelo ATP dividi‐se
em 2 moléculas de 3
carbonos
Há a incorporação de
fosfato inorgânico (Pi) na
formação do NADH
2 moléculas de ATP são
liberadas, recuperando o
débito inicial
Liberação de 2 ATP e
formação de piruvato
P ~ 6 C ~ P
3 C ~P
Pi
3 C ~P
NAD
NAD
Pi
NADH
P ~ 3 C ~P
ADP
NADH
P ~ 3 C ~P
ADP
ATP
P ~ 3 C
ADP
ATP
P ~ 3 C
ADP
ATP
3 C Piruvato
ATP
3 C Piruvato
Glicólise

C6H12O6

Consumo inicial ‐> 2 ATP;
Produtos finais ‐> 4 ATP;
Saldo ‐> 2 ATP por molécula de glicose.



2 C3H4O3
“Na quebra da glicose, há a também a liberação de 4 e‐ (elétrons)
altamente energizados e 4 íons H+. Desses 4 íons, 2 ficam livres no
citosol, enquanto os outros 2 e os 4 e‐ são capturados por duas
moléculas de NAD (aceptores de e‐), formando NADH.” (Amabis &
Martho, 2009)

O NAD e o FAD, são moléculas que possuem a
capacidade de captar elétrons de alta energia
(aceptores
de
elétrons),
podendo,
posteriormente, fornecer estes elétrons aos
sistemas responsáveis pela síntese de ATP.
Ciclo de Krebs

Ocorre na matriz mitocondrial ‐> aeróbico;
1º passo – Transformação do piruvato em acetil
liberação de CO2;
 2º passo – entrada do acetil nas membranas da
mitocôndria;
 3º passo – Chegada do Ácido pirúvico pelas membranas da
mitocôndria;
 4º passo – reação química ‐> ácido pirúvico + coenzima A;
 5º passo – formação da Acetilcoenzima A (acetil CoA);
 6º ‐ passo oxidação completa da acetil CoA (9 reações).

Atenção!

ATP

GTP;
GTP possui a base nitrogenada GUANINA, sendo responsável pela
energia usada na síntese de proteína
ATP
GTP
3ª Etapa – Cadeia transportadora de elétrons
Cadeia Transportadoras de elétrons

Local onde há a produção da maior parte do ATP na
respiração celular;

Ocorre nas CRISTAS MITOCÔNDRIAIS;

Tem como principal característica, a utilização dos aceptores
de elétrons NADH E FADH2 e de citocromos;

Participação efetiva do oxigênio.
Cadeia transportadora de elétrons

Os elétrons são transferidos de uma proteína para outra, ao
longo de uma cadeia, onde há a perda gradativa de energia;

A energia liberada ao longo da cadeia é utilizada para a
formação do ATP através da fosforilação oxidativa.
Cadeia transportadora de elétrons

“A energia liberada pelos elétrons de alta energia obtidos
através da molécula de glicose pode formar um máximo de
26 ATP. Somando –se aos 2 ATP formados na glicólise e aos 2
ATP formados no ciclo de Krebs (1 para cada acetil), tem‐se
um total de 30 ATP que é o máximo formado pela respiração
celular, segundo pesquisas atuais” (Amabis e Martho, 2004).
Fotossíntese

Processo responsável pela responsável pela taxa de
manutenção de oxigênio na Terra.

Ocorre em duas etapas:



Fase clara – FOTOUÍMICA
Fase escura ‐ QUÍMICA
Equação da fotossíntese
 6CO2 + 12H2O
C6H12O6+ 6O2 + 6H2O
F
A
S
E
C
L
A
R
A
Etapa Fotoquímica

Fotossistemas (Photosystems) ‐> São as estruturas presentes
nos tilacóides responsáveis por captar energia.

Há dois fotossistemas: Fotossistema I e II;

Os fotossistemas são formados por:




Complexo antena (captação de energia luminosa);
Centros de reações (conversão de energia luminosa em química);
Clorofilas (pigmentos fotossintetizantes)
Atuam na fosforilação cíclica e acíclica.
FASE CLARA

Depende da presença da luz;

Ocorre nos tilacóides;

Transforma energia luminosa em energia química;

Os principais processos desta etapa são:


Fotofosforilação cíclica e acíclica;
Fotólise da água.
FASE CLARA ‐ Fotofosforilação

Fotofosforilação acíclica




Atuação dos dois fotossistemas (I e II);
Ocorre a fotólise da água (quebra da água pela luz)
A energia luminosa captada pelo PSII é usada para a montagem da
molécula de ATP;
A energia luminosa captada pelo fotossistema I é usada para a
formação do NADPH.
FASE CLARA ‐ Fotofosforilação

Fotofosforilação cíclica





Atuação do fotossistema I;
Formação exclusiva de NADPH;
Os elétrons são captados por aceptores como a ferrodoxina
(proteína que contém ferroem sua constituição), flavinas,
citocromos e vitamina K.
Durante a sequência de aceptores, os elétrons vão perdendo
energia para o meio, ficando cada vez menos excitado;
O último aceptor de elétrons é o NADP+. Toda a energia liberada
pelos elétrons durante a cadeia é usada para a formação de ATP
FASE ESCURA – Etapa Química

Ocorre no estroma do cloroplastos e no citosol da bactérias;

Dispensável a presença de luz.

Tem como principal característica a formação de
carboidratos, fato que ocorre través de um processo
chamado CICLO DE CALVIN–BENSON (Ciclo das pentoses);

Na fase escura, os produtos da fotofosforilação, são utilizados
como reagentes, juntamente com o gás carbônico
atmosférico.
CICLO DE CALVIN–BENSON
FASE ESCURA – Etapa Química

Ciclo das pentoses

1º Passo – uma molécula de CO2 é fixada em uma molécula de
açúcar fosforilado, a RIBULOSE 1,5 DIFOSFATO, originando um
composto instável com 6 carbonos;

2º Passo – Este composto se decompõe imediatamente
originando duas moléculas de ácido fosfoglicérico.

3º Passo – Ocorrem reações inversas da glicólise que originam a
glicose e regeneram a ribulose 1,5 difosfato para que o ciclo
recomece.
FASE ESCURA – Etapa Química

A enzima que catalisa as reações é denominada RUBISCO
(enzima mais abundante );

“As moléculas de gliceraldeído‐3‐fosfato formadas no Ciclo de
Calvin‐Benson podem seguir dois caminhos: a maioria sai dos
cloroplastos e transforma‐se em sacarose, no citosol; as que
permanecem nos cloroplastos são convertidas diretamente
em amido e armazenadas temporariamente no estroma,
formando grãos de amido. Durante a noite, o amido é
transformado em sacarose e sai para o citosol, onde é
exportado pelo floema.’ (Amabis & Martho, 2009)
PONTO DE COMPENSAÇÃO FÓTICO