13. Citologia – Metabolismo
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14/08/2016 CITOLOGIA E METABOLISMO Prof. Leonardo F. Stahnke METABOLISMO CELULAR É o conjunto de reações químicas que ocorrem na célula para que ela possa desempenhar suas atividades. ATP ADP + Pi + Energia As moléculas de ATP não podem ser estocadas, desse modo, as células armazenam energia principalmente na forma de glicídios e lipídios. Quando a célula precisa de ATP, elas metabolizam preferencialmente a glicose (da alimentação) por meio da Fermentação e da Respiração Celular, enquanto que os autótrofos produzem sua própria glicose por meio da Fotossíntese. 1 14/08/2016 PROCESSOS E MOLÉCULAS ESPECÍFICAS Oxidação: ocorre a saída de um átomo H; Redução: envolve o ganho de um átomo H. Enzimas NADPH NADP+ + H+ Coenzima A AcetilCoA Sintetase do ATP ATP Reduzido Substâncias Transportadoras de H2 Oxidado NADH2 Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo NAD + H2 FADH2 Flavina Adenina Dinucleotídeo FAD + H2 FERMENTAÇÃO Processo de obtenção de energia que utiliza a glicose na ausência de gás oxigênio (anaeróbio). Ocorre no citosol das células e é um processo obrigatório em bactérias e facultativos em alguns fungos. As células musculares humanas também podem realizar fermentação quando submetidas à atividade intensa, quando a quantidade de oxigênio que chega até ela não é suficiente para a respiração celular Cãibra. 2 14/08/2016 FERMENTAÇÃO Há dois tipos principais de fermentação: Alcoólica: A quebra da glicose resulta na formação de álcool etílico e dióxido de carbono. Láctica: A quebra da glicose resulta na formação de lactato. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 3 14/08/2016 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA E LÁTICA GLICOSE GLICOSE C6H12O6 ATP ADP ATP ADP ATP ADP P ~ 6C ~ P P P ~ 3C ~ P P P ~ 3C P ~ 3C ~ P ADP ATP ADP ATP P ~ 3C P 3C ~ P 3C ~ P ADP ATP ADP ATP P ~ 3C ~ P P ~ 3C ~ P ADP ATP P ~ 3C 3C ~ P ADP ATP ADP ATP 3C Ác. Pirúvico 3C NADH NAD+ CO2 3C ~ P ADP ATP 3C Ác. Pirúvico 3C NADH NAD+ ATP ADP P ~ 6C ~ P P P ~ 3C C6H12O6 CO2 2C Álc. Etílico 2C NADH NAD+ 3C Ác. Lático 3C NADH NAD+ Glicose + 2ADP + 2P 2 Ác. Lático + 2ATP Glicose + 2ADP + 2P 2 Etanol + 2CO2 + 2ATP FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA E LÁTICA 4 14/08/2016 FERMENTAÇÃO ACÉTICA Terceiro tipo de fermentação, mas que só ocorre a partir da fermentação de bebidas alcoólicas (álcool etílico) expostas ao ar. H3C-CH2-OH + O2 H3C-COOH+ H2O (Etanol) (Oxigênio) (Ácido acético) (Água) Esse tipo de fermentação, causado por bactérias, é empregado na produção de vinagre (ácido acético). RESPIRAÇÃO CELULAR Processo de quebra de moléculas orgânicas, principalmente a glicose, na presença de gás oxigênio (O2), com liberação de energia para a produção de ATP (aeróbio). C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia (ATP) A respiração celular aeróbia ocorre em três etapas dentro do citoplasma: Glicólise: No citoplasma; Ciclo de Krebs: Na matriz mitocondrial; Cadeia Respiratória: Nas cristas mitocondriais. 5 14/08/2016 RESPIRAÇÃO CELULAR Ácido Pirúvico + CoA + NAD+ AcetilCoA + NADH + CO2 + H+ 2CO2 + 3NADH + 1FADH2 + 1GTP Fase Aeróbia 2NADH + 2H+ + O2 2NAD+ + 2H2O 2FADH2 + O2 2FAD + 2H2O VIDEO EDITORA MODERNA - RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO CELULAR 6 14/08/2016 RESPIRAÇÃO CELULAR FOTOSSÍNTESE Processo pelo qual a maioria dos seres autótrofos, como as plantas e algas, transformam a energia luminosa do Sol em energia química, que fica armazenada principalmente nas moléculas de glicose. 6CO2 + 12H2O + Luz C6H12O6 + 6O2 Uma parte da energia é consumida pela célula (citosol) e outra é estocada como reserva (amido). A fotossíntese ocorre dentro dos cloroplastos e pode ser dividida em duas etapas: Formação e armazenamento de energia Produção de açúcares Etapa Fotoquímica (clara): Nos tilacoides Etapa Química (escura): No estroma 7 14/08/2016 FOTOSSÍNTESE 2H2O + LUZ O2 + 4H+ + 4e- O O2 liberado pela fotossíntese não provém do CO2, mas sim da H 2O. CO2 + 2H2O C(H20) + O2 + H2O A maioria dos glicídios produzidos saem do cloroplasto e vão para o citosol, onde transformam-se em sacarose e são utilizados também pelas mitocôndrias. A outra parte é acumulada na forma de amido, em células do tronco e raízes. VIDEO EDITORA MODERNA - FOTOSSÍNTESE FOTOSSÍNTESE 8 14/08/2016 COMPARAÇÃO ENTRE FOTOSSÍNTESE E RESPIRAÇÃO TAXA DE COMPENSAÇÃO FOTOSSINTÉTICA As células vegetais também realizam a respiração aeróbica, processo que absorve O2 e elimina CO2. A intensidade desse processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto no claro como no escuro. Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com respeito às trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da respiração, pois absorve CO2 e elimina O2. 9 14/08/2016 TAXA DE COMPENSAÇÃO FOTOSSINTÉTICA Situação A: sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é pequena, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Nessa situação, a planta absorve O2 e elimina CO2 para o meio ambiente. Situação B: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade da fotossíntese é exatamente igual à da respiração celular. Portanto, o oxigênio liberado pela fotossíntese é consumido na respiração celular, e CO2 liberado na respiração celular é consumido na fotossíntese. Portanto, as trocas gasosas entre a planta e o ambiente são nulas. Esta intensidade luminosa é chamada Ponto de Compensação Luminoso ou Ponto de Compensação Fótico e as plantas que vivem preferencialmente em locais pouco iluminados têm PCL baixo, já as que vivem em locais bem iluminados têm PCL elevado. Situação C: sob intensa luminosidade, a fotossíntese predomina sobre a respiração. Assim, a planta absorve CO2 e elimina O2 para o ambiente. Como a produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta cresce e incorpora matéria orgânica (reserva de amido para consumir durante a noite). CICLO DO CARBONO 10 14/08/2016 QUIMIOSSÍNTESE Processo de síntese de energia sem a luz do Sol, pela oxidação de compostos inorgânicos. Alguns desses processos ocorre atualmente em lixões, fundos de pântanos e tubos digestórios de animais, todos ambientes pobres em oxigênio (anaeróbios). Bactérias não clorofiladas oxidam Amônia, Nitrito, Enxofre, Compostos de Ferro, Gás Sulfídrico, etc. CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + Energia 11
