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BIOLOGIA - 1° AnoA respiração aeróbica e a obtenção de energia
Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 1ª SérieA RESPIRAÇÃO AERÓBICA E A OBTENÇÃO DE
ENERGIA
BIOLOGIA - 1° AnoA respiração aeróbica e a obtenção de energia
Metabolismo• Conjunto de reações químicas que ocorrem no
organismo.
• Ex.: biossíntese de nucleotídeos e aminoácidos, degradação de ácidos graxos.
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Seres Produtores
• Também chamados de AUTÓTROFOS.
• São capazes de produzir o próprio “alimento” através do processo da FOTOSSÍNTESE.
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Seres Consumidores
• Também chamados HETERÓTROFOS.
• Não produzem seu próprio alimento e precisam se alimentar de autótrofos ou outros heterótrofos para obter energia necessária à sua sobrevivência (1).
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Como a energia é armazenada na célula?
Nas ligações fosfato da molécula de ATP.
Imagem: Marcus / Public Domain
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ATP• ATP = Adenosina tri-fosfato;• Armazena nas suas ligações fosfatos à energia
liberada na quebra da glicose;• Quando a célula precisa de energia para
realizar alguma reação química, as ligações entre os fosfatos são quebradas, a energia é liberada e utilizada no metabolismo celular.
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ATP• Essa molécula é formada pela união de uma
adenina e uma ribose aderida a três radicais fosfato.
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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Aceptores intermediários de H+
• NAD e FAD;
• São aceptores intermediários de hidrogênio, ligando-se a prótons (H+) “produzidos” durante as etapas da respiração e cedendo-os para o oxigênio, que é aceptor final de hidrogênios.
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NAD
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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FAD
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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Processos de liberação de energia:• AeróbiosAeróbios: ocorre com a participação do
oxigênio. Ele é o aceptor final de elétrons e hidrogênios;
• AnaeróbiosAnaeróbios: Também chamado de FERMENTAÇÃO. Acontece sem a utilização de oxigênio. Os aceptores finais dependem do tipo de fermentação.
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• Fases:1. Anaeróbia (glicólise): não necessita de
oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma;
2. Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeira transportadora de elétrons): requer e presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias.
Respiração Aeróbica
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PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE Quebra da molécula de glicose
C 6H12O6
(2) C3H4O3
4H+
NAD e FAD
-Moléculas Carregadoras de H+
- Cada molécula carrega 2 átomos de H+
ÁCIDO PIRÚVICO
- 2NAD + 2H2 = 2NADH2
- FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS
- SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO
PRODUTOS DA GLICÓLISE
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MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA
MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA
HIALOPLASMA GLICÓLISEHIALOPLASMA GLICÓLISE
IMPORTANTE
Imagem: MesserWoland eSzczepan1990 / GNU Free Documentation License
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RESPIRAÇÃO CELULAR• 1ª etapa: os carboidratos e lipídeos, principalmente a glicose
e os ácidos graxos, são as principais substâncias quebradas para a respiração celular.
• A glicose é quebrada no citosol em um processo chamado glicólise, onde se formam duas moléculas de ácido pirúvico, liberando uma certa quantidade de energia (4 moléculas de ATP), que produz 2 moléculas de NADH2 e consome oxigênio.
C6H12O6 2 C3H4O3 Glicose Ác. pirúvico
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Glicólise• Quebra da glicose em:
– 2 moléculas de piruvato + NADH + ATP
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• Após a formação dos ácidos pirúvicos, eles entram na mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e descarboxilases;
• Logo, são liberadas moléulas de CO2 pela célula e
hidrogênios que são capturados pelo NAD;
• O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a nova molécula (Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs .
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Mitocôndria
MatrizMitocondrial
MembranaExterna
MembranaInterna
CristaMitocondrial
Imagem: Mariana Ruiz / Public Domain
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Mitocôndria• Formada por 2 membranas;• A membrana externa é lisa e controla a
entrada/saída de substâncias da organela;• A membrana interna contém inúmeras pregas
chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons;
• A 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 (2).
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RESPIRAÇÃO CELULAR• 2ª etapa: o ácido pirúvico entra na
mitocôndria e é convertido em acetil-coenzima A, que então é metabolizada pelo ciclo do ácido cítrico (Ciclo de Krebs);
• Nessa etapa, uma quantidade de energia é liberada, sendo uma pequena parte utilizada para converter 3 NAD+ em 3 NADH (3).
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RESPIRAÇÃO CELULAR
• No Ciclo de Krebs, a Acetil CoA sofre uma série de modificações que acabam produzindo ácido oxaloacético, para assim recomeçar o ciclo;
• Essas reações liberam 2 moléculas de CO2 e produzem 3 moléculas de NADH e 1 molécula de FADH2.
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Ciclo de Krebs
• São liberados vários hidrogênios, que são então capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH2 e FADH2;
• Ocorre também liberação de energia resultando na formação de ATP.
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CICLO DE KREBSContinuação da quebra da molécula glicose com
descarboxilações e desidrogenações
ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA PRODUTOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS POR CADA
ÁCIDO PIRÚVICO
- 3 NADH2
- 1 FADH2
- 1 ATP
COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO, O
RESULTADO FINAL É:
- 6 NADH2
- 2 FADH2
- 2 ATP
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Imagem: Minutemen / Public Domain
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RESPIRAÇÃO CELULAR
• 3ª etapa: Depois, os elétrons de alta energia percorrem a cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória, que é composta por complexos enzimáticos, onde os elétrons cedem energia e produzem 36 mols de ATP por mol de glicose consumida.
• Esse processo é chamado fosforilação oxidativa e ocorre na membrana interna da mitocôndria (4).
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Cadeia Transportadora de Elétrons
• Ocorre nas cristas mitocondriais;• Também chamado de Fosforilação Oxidativa. • É um sistema de transferência de elétrons
provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula de oxigênio.
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Cadeia Transportadora de Elétrons
• Os elétrons são passados de molécula para molécula presentes nas cristas mitocondriais chamados CITOCROMOS;
• Quando o elétron “pula” de um citocromo para outro, até chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre liberação de energia, que é convertida em ATP (5).
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Cadeia Transportadora de Elétrons
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em: S
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CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS
NADH2
FADH2
MEMBRANA DAS CRISTAS MITOCONDRIAIS
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ELÉTRONS
RESULTADO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR A
PARTIR DE UMA GLICOSE
- GLICÓLISE – 2 ATP+ 2 NADH2 (2 + 2X3) = 8 ATP
- CICLO KREBS – 1 ATP+ 3 NADH2 (2X3X3+2) = 20 ATP
1 FADH2 (2X2) = 4 ATP
- CoA – 1 NADH2 (2X3) = 6 ATP
- AO FINAL DA CADEIA 8 + 6 + 20 + 4 = 38 ATP
OBS - NA MITOCÔNDRIA SÃO 2 AC. PIRÚVICOS
ORIGINA 3 ATP
ORIGINA 2 ATP
ADP + Pi
ATPImagem: TimVickers / Public Domain
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Fermentação• É o processo de degradação incompleta de
substâncias orgânicas com liberação de energia, realizada principalmente por fungos e bactérias;
• Existem diversos tipos de fermentação, que variam quanto ao produto final;
• No processo de fermentação, o aceptor final de hidrogênios é o produto final (6).
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Fermentação• Pode ser de dois tipos:
• Fermentação Alcoólica;Fermentação Alcoólica;• Fermentação Láctica.Fermentação Láctica.
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Fermentação Alcoólica• Produtos Finais: etanol, CO2 e 2 ATPs;
• Realizada por leveduras que são utilizadas na produção, pouco eficaz , no que diz respeito à liberação de energia, pois uma molécula de glicose só rende 2 ATPs.
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Fermentação Alcoólica• Utilização pelo homem:
Produção de bebidas alcoólicas
Imagem: Christian / Public Domain Imagem: Marius Fiskum / CreativeCommons Attribution 3.0 Unported
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Fermentação Alcoólica
• Utilização pelo homem:
Produção de pães e bolos - fermento biológicoImagem: ShadowWolf13 / CreativeCommons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Imagem: Bangin / GNU Free Documentation License
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Fermentação Alcoólica
Imagem: SEE-PE
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Fermentação Láctica• Realizada por bactérias do leite, é empregada
na preparação de iogurtes e queijos;• Também ocorre em nossos músculos em
situações de grande esforço físico;• Também rende 2 ATPs por molécula de glicose
(7).
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Fermentação Láctica
• Utilização pelo homem:
Produção queijos e iogurtesImagem: Christian Bauer / CreativeCommons Attribution 2.0 Generic
Imagem
: Feuerrabe / C
reativeC
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ons Attribution 3.0 G
ermany
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Exercícios1. (UCSal-BA) Tendo ocorrido uma anomalia nos
mitocôndrios de uma célula, qual dos seguintes processos celulares será, provavelmente, o primeiro a sofrer alteração?
a) Glicóliseb) Mitosec) Ciclo de Krebsd) Síntese de proteínae) Síntese de ácidos nucleicos
Imagem: MesserWoland eSzczepan1990 / GNU Free Documentation License
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Exercícios2. (Cesgranrio-RJ) No exercício muscular intenso, torna-se
insuficiente o suprimento de oxigênio. A liberação de energia pelas células processa-se, dessa forma, em condições relativas de anaerobiose, a partir da glicose. O produto principalmente acumulado nessas condições é:
a) Ácido pirúvicob) Ácido lácticoc) Ácido acetoacéticod) Etanole) Ácido cítrico
Imagem
: Scoobytrash e R
afaelgarcia / GN
UF
ree Docum
entation License
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Exercícios3. Em que a fermentação
difere do metabolismo aeróbico?
A fermentação difere da aerobiose por ser um processo mais primitivo, com um rendimento energético menor, já que o combustível usado não é totalmente metabolizado.
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Sites e outros recursos na internet• Animações em biologia celular:
– Glicólise: www.johnkyrk.com/glycolysis.pt.html (animação interativa que permite a visualização de todas as etapas de glicólise);
– Ciclo de Krebs: www.johnkyrk.com/krebs.pt.html (animação interativa que permite a visualização de todas as etapas do ciclo de Krebs).
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Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso
5 Marcus / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Adenosintriphosphat.gif23/03/2012
7 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenosintriphosphat.svg
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9 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NAD%2B_phys.svg
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10 NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FADH2.svg
23/03/2012
13a LadyofHats / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal_mitochondrion_diagram_en.svg
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14 MesserWoland e Szczepan1990 / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:P_Cell.svg
23/03/2012
16 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201217 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201218 Mariana Ruiz / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:Diagram_of_a_human_mitochondrion_blanc.png
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23 Minutemen / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclo_de_Krebs.svg
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27 SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/201228 TimVickers / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/
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32.a Christian / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/
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37 MesserWoland e Szczepan1990 / GNU Free Documentation License
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