BIOENERGÉTICA I Respiração Celular

BIOLOGIA A (Profª Lara)Livro Texto 1 Capítulo 14

Caderno 3 (Página 295 a 298)Aulas 31 e 32

REAÇÕES DO CATABOLISMOFORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA

(Produção de ATP )

A quebra de moléculas orgânicas para liberar energia pode se dar de duas maneiras:

1) Fermentação: quebra parcial da molécula de glicose na ausência de oxigênio.

2) Respiração celular: quebra total da molécula de glicose na presença de oxigênio.

Degradação completa Degradação completa da molécula de glicose da molécula de glicose originando gás carbônico (COoriginando gás carbônico (CO22) e água (H) e água (H22O) e energia O) e energia (ATP).(ATP).

Mecanismo mais eficiente de produção e energia. Mecanismo mais eficiente de produção e energia.

O saldo energético é maior que o da fermentação.O saldo energético é maior que o da fermentação.

A respiração celular acontece no citosol dos seres A respiração celular acontece no citosol dos seres procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol, procariontes. Nos eucariontes, tem início no citosol, continua e termina nas mitocôndrias .continua e termina nas mitocôndrias .

RESPIRAÇÃO CELULAR

A presença de átomos de oxigênio é condição básica para a respiração e a origem dos mesmos permite identificar dois tipos diferentes desse processo:

Respiração Celular Aeróbia – o oxigênio consumido é o O2 (gás oxigênio). Realizada bactérias, protistas, fungos e pelas plantas e animais.

Respiração Anaeróbia – o oxigênio consumido tem origem de substâncias inorgânicas como carbonatos (CO3

- 2), nitratos (NO3

−), sulfatos (SO42- ). Realizada apenas por alguns

tipos de bactérias.

RESPIRAÇÃO CELULAR

CICLO DO NITROGÊNIO E A DESNITRIFICAÇÃO

A Respiração Anaeróbica é utilizada por algumas bactérias que vivem no solo ou em águas estagnadas, onde o suprimento de oxigênio é escasso. Os produtos finais da respiração anaeróbica são o gás carbônico (CO2) e uma substância inorgânica, que varia de acordo com a espécie de bactéria.

RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA

RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA (Eucariotos)

Aceptor final de hidrogênios

Uma parte da energia é liberada na forma de calor e o restante é utilizado na produção de ATP.

GLICÓLISE

Quebra da molécula de glicose (6C) em duas moléculas de piruvato (3C).Ocorre no citosol, na ausência de oxigênio (anaerobiose). Mesma sequência de reações que ocorrem na fermentação. Rendimento energético: 2 ATP A diferença é o destino do piruvato e do NADH, os quais vão para a mitocôndria. Dentro da mitocôndria, piruvato e NADH vão participar das etapas seguintes do processo respiratório.

CICLO DE KREBS (CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO)

Ocorre na matriz mitocondrial.

Série de reações de descarboxilação (perda de CO2) e de desidrogenação (perda de hidrogênios).

Início: formação da acetilcoenzima A (acetil CoA), a partir da transformação do piruvato ao entrar na matriz mitocondrial. Principal objetivo: fornecimento de hidrogênios para o funcionamento da cadeia respiratória (cadeia transportadora de elétrons). Participação de um outro aceptor intermediário de hidrogênios: FAD

Rendimento energético: 2 ATP

Na ausência de glicose, a célula pode utilizar outras moléculas

para a realização da respiração celular, como aminoácidos

(proteínas) e ácidos graxos (lipídios), com a participação da

Coenzima- A. Os compostos intermediários obtidos a partir

dessas moléculas entrarão no ciclo de Krebs.

INTEGRAÇÃO METABÓLICA Ciclo de Krebs e outras vias de oxidação do metabolismo energético

INTEGRAÇÃO METABÓLICA Ciclo de Krebs e outras vias de oxidação do metabolismo energético

CADEIA RESPIRATÓRIA

Ocorre nas cristas mitocondriais. Via metabólica de fosforilação oxidativa ( = produção de ATP, por meio de reações de oxidação).Os elétrons dos hidrogênios do NADH e do FADH2 são transportados por proteínas carreadoras (citocromos), localizadas nas cristas mitocondriais.Durante este transporte, os carreadores de elétrons alternam entre o estado oxidado e reduzido, conforme doam ou recebam elétrons. A energia dos elétrons é utilizada para bombear íons H+ da matriz mitocondrial para o espaço entre as membranas mitocondriais.

CADEIA RESPIRATÓRIA

Esse gradiente iônico é utilizado por uma enzima (ATP sintase) para produção de ATP, enquanto os íons H+ retornam do espaço intermembranar para a matriz mitocondrial. Quimiosmose: acoplamento do gradiente iônico com a síntese de ATP. Ao final, os elétrons atravessam a cadeia respiratória e chegam até o aceptor final, que é o oxigênio. Oxigênio se combina com os hidrogênios, formando água. Rendimento energético: 26 ATP (Maior rendimento da respiração celular).

A enzima ATP sintase da cadeia respiratória trabalha como uma bomba de íons funcionando ao contrário.Em vez de hidrolisar ATP para bombear íons contra seus gradientes de concentração, na respiração celular, a ATP sintase usa a energia de um gradiente iônico já existente para impulsionar a síntese de ATP. No caso, esse gradiente de concentração é gerado pela diferença na concentração de íons H+ nas extremidades opostas da membrana interna da mitocôndria.Esse processo no qual a energia armazenada em forma de um gradiente de íons H+ através da membrana é utilizada para a síntese de ATP é chamado de quimiosmose (do grego, osmos = esforço).

A ATP SINTASE DA CADEIA RESPIRATÓRIA

Em procariotos, as proteínas carreadoras da cadeia transportadora de elétrons estão na membrana plasmática

RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA

RENDIMENTO ENERGÉTICO TOTAL

EQUAÇÃO GERAL

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP 

Aceptor final de elétrons Ciclo de Krebs Resultado da combinação dos

elétrons e hidrogênios com o oxigênio, ao final da cadeia respiratória

RESUMINDO TUDO...

Quadro comparativo entre Respiração Aeróbia e Fermentação

• Quebra incompleta de glicose.• Produto oxidado é parcialmente

decomposto, não liberando toda a energia disponível. Sobram resíduos energéticos.

• Não utiliza O².• Não há formação de água.• Formação de um menor número de

moléculas de ATP.• Glicólise + redução do piruvato,

formando ácido lático, etanol).• Ocorre com algumas bactérias,

leveduras, vermes intestinais, células musculares e hemácias.

• Local das reações: citosol.

Fermentação

• Quebra completa de glicose.

• Produto oxidado totalmente decomposto em CO² e H²O, liberando toda energia.

• Exige a presença de O².

• Há formação de água como produto final.

• Formação de um maior número de moléculas de ATP.

• Glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória.

• Ocorre na maioria dos seres vivos.

• Local das reações: citosol mitocôndrias (eucariontes).

Respiração Aeróbica

Exercícios (Pág. 297)

Etapa I – glicólise (ocorre no citosol);Etapa II – ciclo de Krebs (ocorre na matriz mitocondrial);Etapa III – cadeia respiratória (ocorre nas cristas mitocondriais).

Exercícios (Pág. 298)