Metabolismo energético
das células
Professora: Ms. Fernanda Cristina Ferrari
Medicina Veterinária
Bioquímica I
2º período
Como a célula produz energia?
Fotossíntese RespiraçãoQuimiossíntese
Adenosina trifosfato - ATP
ATP• Armazena nas suas ligações fosfatos a energia
liberada na quebra da glicose
• Quando a célula precisa de energia para
realizar alguma reação química, as ligações
entre os fosfatos são quebradas, energia é
liberada e utilizada no metabolismo celular.
RESPIRAÇÃO
X
FOTOSSÍNTESE
Respiração celular
Processo pelo qual as células,
na presença do oxigênio,
libertam a energia contida nos
nutrientes, produzindo dióxido
de carbono, vapor de água e
outros produtos tóxicos.
• As células necessitam de energia para a produção das
substâncias necessárias ao crescimento e renovação das
células, para a contração das células musculares e para a
produção de calor.
- As células obtêm a energia que necessitam através dos
nutrientes energéticos que existem nos alimentos,
principalmente na glicose.
- A respiração celular é um processo através do qual as
células, em presença do oxigênio, libertam a energia
contida nos nutrientes, produzindo dióxido de carbono e
vapor de água.
Introdução
• A célula necessita, para produzir
energia, de oxigênio e de nutrientes
• Na respiração celular a célula utiliza o
oxigênio e liberta energia contida nos
nutrientes, produzindo dióxido de
carbono, vapor de água e outros
produtos tóxicos
As reações que permitem obter energia formam resíduos
As reações químicas que ocorrem na respiração
podem ser agrupadas em:
1. Fase Anaeróbia (glicólise): não necessita deoxigênio para ocorrer e é realizada nocitoplasma.
2. Fase Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeiatransportadora de elétrons): requer apresença de oxigênio e ocorre dentro dasmitocôndrias
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
- As matérias-primas e os produtos finais, no funcionamento da mitocôndria
Etapas da Respiração Aeróbica:
GLICÓLISE
(CITOSOL)
CICLO DE KREBS
(MATRIZ MITOCONDRIAL)
CADEIA RESPIRATÓRIA
(CRISTAS MITOCONDRIAIS)
Fase anaeróbia: Glicólise
Glycolysis: do grego glyk: doce
lysis: dissolução
Comum a todas as células sequência de
reações que oxidam uma molécula de glicose a
duas moléculas de piruvato
Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O
Glicólise
Antecipa a oxidação aeróbica dos carboidratos
Ocorre na ausência de oxigênio
Formação de lactato
Via de emergência
Importância no parto normal
Sobrevivência do tecido cerebral
Glicólise
Acontece em tecidos com suprimento de O2
+ presença de mitocôndria Piruvato
Piruvato CO2 e H2O
mitocôndria
Piruvato desidrogenase
Glicose
(C6H12O6)
Glicose
(C6H12O6)
Ácido pirúvico
(CH3COCOOH)
Ácido pirúvico
(CH3COCOOH)
Ácido pirúvico
(CH3COCOOH)
Ácido pirúvico
(CH3COCOOH)
Etanol
(CH3CH2OH)
Etanol
(CH3CH2OH)Ácido lático
(C3H6O3)
Ácido lático
(C3H6O3)
Na fermentação
alcoólica, os produtos
finais são o álcool
etílico e o gás
carbônico.
Na fermentação lática,
o produto é o ácido
láctico.
Fermentação Alcoólica (etílica)
- Na fermentação alcoólica, a glicose é quebrada até a
formação do álcool etílico e dióxido de carbono, liberando
energia
Fermentação Lática
- É realizada por bactérias que vivem no leite e por células dos
músculos dos animais. Aqui, além da energia, há produção da
substância chamada Ácido Lático e não há produção do gás
carbônico.
- No caso das bactérias, elas são usadas na fermentação do leite
para produção de queijos, iogurtes e coalhada. No caso das células
musculares, a fermentação ocorre geralmente em casos de
exercícios intensos, quando a respiração aeróbia fica comprometida
por falta de oxigênio para atender ao aumento da energia
consumida.
glicose
C6H12O6
2ATP
2ADP + 2Pi
4ADP + 4Pi
4ATP
2NAD
2NADH2Ácido pirúvico
(piruvato)
C3H4O3
Ácido pirúvico
(piruvato)
C3H4O3
Esquema resumido da glicólise.
Destino do ácido pirúvico na respiração
aeróbica
Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs
Fase aeróbia
• Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico
• Cadeia respiratória
Mitocôndria
• Formada por 2 membranas.
• Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída
de substancias da organela.
• 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.
• Membrana interna contém inúmeras pregas
chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a
cadeia transportadora de elétrons.
Ciclo de Krebs
• Ocorre na matriz mitocondrial.
• Todo carbono responsável pela formação do
grupo acetil é degradado em CO2 que é então
liberado pela célula, caindo na corrente
sanguínea.
• 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
Ciclo de Krebs
Ciclo
De
Krebs
ácido pirúvico
(piruvato)
vindo da glicólise
NAD
NADH2
CO2
CoA
acetil-CoA
CoA
ácido oxalacético
(com 4 carbonos)
ácido cítrico
(com 6 carbonos)
2 CO2
3 NAD
3 NADH2
FADH2
FAD
ADP +PiATP
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.
• Os elétrons são passados de molécula para
molécula presentes nas cristas mitocondriais
chamados CITOCROMOS.
NADH2 FADH2 B C A A3
H2+
ADP + Pi ADP + Pi ADP + Pi
ATP ATP ATP
2
1
H2O
2é 2é 2é 2é 2é
2O
2é
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.
Resumindo
Alimento
(glicose) ENERGIAGás carbônico +água
ADENINA
ADENINA
ADENINA
Trifosfato de adenosina
(ATP)
Contração muscularFosfato inorgânico
Difosfato de adenosina
(ADP)
Fosfato inorgânico
ENERGIA
Rendimento Energético
GLICÓLISE
(CITOSOL)
CICLO DE KREBS
(MATRIZ MITOCONDRIAL)
CADEIA RESPIRATÓRIA
(CRISTAS MITOCONDRIAIS)
2 ATP
2 ATP
32 ATP eucariontes
34 ATP procariontes
Total = 36 ATP a partir de 1 glicose
Glicogênio
Gluconeogênese
Lactato
Glicogenólise
Glicólise
Glicogênese
Glicose
Vias metabólicas dos carboidratos
Citoplasma Síntese de novo
Destino do lactato
Combustão a CO2 e H2O
Conversão em glicose (gluconeogênese)
Requerem oxigênio
Doenças hepáticas, etanol e outras drogas
diminuem a utilização de lactato
Acidose lática
Níveis sanguíneos de lactato
pH
concentrações de bicarbonato
Causas: produção
utilização lactato
C
C
O-
O
CH3
HHO
O que leva ao aumento da produção de lactato?
Oxigenação inadequada
Diminuição da fosforilação oxidativa
Aumento da atividade da 6-fosfofrutoquinase
(enzima envolvida na glicólise)
Queda de ATP
Oxidação completa da glicose a CO2 e H2O
32 ATP/glicose
Conversão da glicose em lactato
2 ATP/glicose
Importância da glicólise como via preparatória
Ausência de mitocôndrias em algumas células
Controle da Glicólise
A necessidade de glicose varia de acordo com
os diferentes estados fisiológicos
A conversão de glicose em piruvato é
regulada de forma a satisfazer as necessidades
celulares
Gluconeogênese
Formação de glicose a partir de substratos não-
carboidratos
Síntese de novo de glicose
Diferentes fontes de carbono
Diferente de glicogenólise