Metabolismo energético das células

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Metabolismo Energético das 
Células
Fotossíntese
Quimiossíntese
Respiração Celular
Fermentação
Metabolismo - conceito
Metabolismo corresponde ao conjunto 
de todas transformações químicas 
(reações químicas) que ocorre no 
interior das células.
Metabolismo - classificação
 Anabolismo: processo de produção de novas 
substâncias complexas a partir de substâncias mais 
simples. Ex.: síntese de proteínas.
 Catabolismo: processo de degradação de substâncias 
complexas em outras mais simples. Ex.: respiração 
celular.
Tipos de reações no 
metabolismo
=> Reações endotérmicas
- Característica: Precisam receber energia 
- Ex.:Fotossíntese e quimiossíntese
=> Reações exotérmicas 
- Característica: Liberam energia
- Ex.:Respiração e fermentação
Exotérmica
Endotérmica
Nível de energia
Nível de energia
Reagentes
Produtos
Reagentes
Produtos
Tipos de reações
ATP – Adenosina trifosfática
• Este composto armazena, em suas ligações 
de fosfato, parte da energia desprendida 
pelas reações exotérmicas e tem a 
capacidade de liberar essa energia 
armazenada para promover reações 
endotérmicas.
NUCLEOSÍDEO
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP)
Adenosina difosfato (ADP)
Adenosina trifosfato (ATP)
Adenina
Fosfato
Ribose
Molécula de ATP
Fluxo Energético unidireccional
A principal fonte inicial de energia para os seres 
vivos é o Sol.
A energia, proveniente do Sol, passa sempre dos 
níveis tróficos da base (produtores) para os de topo 
(consumidores).
A energia assimilada pelos seres vivos é 
libertada sob a forma de calor, movimento e outras 
atividades. Parte se perde nas fezes, transpiração, 
urina.
Só a energia do Sol pode renovar/iniciar o fluxo 
de energia no ecossistema.
Seres Produtores ou Autótrofos
Seres que produzem seu próprio alimento por processos como a 
fotossínte (plantas, algas e cianobactérias) e quimissíntese (algumas 
bactérias)
Seres consumidores são seres que se dependem de outros seres para se 
alimentarem.
S
e
re
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 H
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S
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 C
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Seres Decompositores 
Os decompositores (fungos e bactérias) 
transformam a matéria orgânica dos cadáveres, dos 
excrementos e dos detritos vegetais e animais em 
substâncias minerais, que retornam ao meio abiótico, 
podendo ser reutilizadas pelos produtores.
Bactérias 
decompositores
Fungos
Fotossíntese
• É o principal processo autotrófico realizada pelos 
seres clorofilados, representados por plantas, algas, 
e cianobactérias.
• Os seres fotossintetizantes são fundamentais para a 
manutenção da vida em nosso planeta, pois são a 
base das cadeias alimentares e produzem oxigênio.
6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 
Fórmula Geral
Célula 
clorofilada
Membrana do tilacóide
Esquema da 
molécula de 
clorofila
Folha
Granum
Parede 
celular
Cloroplasto
Membrana externa
Membrana 
interna
Tilacóide
Granum
Estroma
DNA
Núcleo
Vacúolo
Cloroplasto
Tilacóide
Complexo antena
Caminho da Fotossíntese
C
L
O
R
O
P
L
A
S
T
O
Tilacóide
Etapa II
QUÍMICA
Etapa I
FOTOQUÍMICA
Luz H
2
O CO
2
ADP
NADP
H
2
O
C
6
H
12
O
6
ATP
NADPH2
O
2
E
S
T
R
O
M
A
Glicose
Fotossíntese em ação
Etapas da fotossíntese
• Fotoquímica (reação de claro) no tilacóide
 Necessita de energia luminosa, ocorre 
apenas na presença de luz.
 ocorre a fosforilação, adição de fostato com a 
transferência da energia captada pela clorofila 
para as moléculas de ATP.
 Ocorre a fotólise da água, quebra da molécula 
de água por enzimas localizadas nos tilacóides, 
sob a ação da luz, liberando O2 e formação de 
NADPH2.
Etapas da fotossíntese
• Química (reação de escuro) no estroma
 Não necessita de luz, mas sim dos produtos 
formados na fase fotoquímica.
Os produtos e a energia provenientes da etapa 
fotoquímica, mais o carbono proveniente do gás 
carbônico captado, são utilizados para formar a 
molécula de glicose (rica em energia).
 Liberação de moléculas de água.
Observações
• As partes verdes das plantas, representadas 
principalmente pelas folhas, são as únicas capazes de 
realizar fotossíntese.
• O oxigênio liberado pela fotossíntese realizada pelos 
eucariontes e cianobactérias provém da água, e não do 
gás carbônico
• O açúcar produzido na fotossíntese parte serve para:
– sintetizar outras moléculas orgânicas (sacarose, 
celulose) 
– utilizada pelas mitocôndrias para liberar energia,
– reserva na forma de amido (raízes, tubérculos e 
frutos).
FATORES QUE INFLUENCIAM NA 
FOTOSSÍNTESE
TAXA DE CO2
FATORES QUE INFLUENCIAM 
NA FOTOSSÍNTESE
TEMPERATURA
FATORES QUE INFLUENCIAM 
NA FOTOSSÍNTESE
INTENSIDADE 
LUMINOSA
Quimiossíntese
• Processo em que a energia utilizada na 
formação de compostos orgânicos, a partir 
de gás carbônico(CO2) e água (H2O), provém 
da oxidação de substâncias inorgânicas.
• Principais bactérias quimiossintetizantes:
• FERROBACTÉRIAS  oxidação de compostos de 
ferro.
• NITROBACTÉRIAS  oxidação da amônia (NH3) ou 
de nitritos (NO3) (importantes no ciclo do nitrogênio).
Respiração celular
• Processo de síntese de ATP que envolve 
a cadeia respiratória.
• Tipos
– AERÓBIA  em que o aceptor final de 
hidrogênios é o oxigênio. Precisa de 
oxigênio.
– ANAERÓBIA  em que o aceptor final de 
hidrogênio não é o oxigênio e sim outra 
substância (sulfato, nitrato), não precisa de 
oxigênio.
Respiração Aeróbia
• Utilizadas por procariontes (bactérias), e eucariontes 
(protistas, fungos, plantas e animais).
• Molécula principal: glicose.
• Etapas:
– Glicólise (não usa O2).
– Ciclo de Krebs
– Cadeia respiratória (usa O2)
• Obs.:
– Procariontes: glicólise e ciclo de Krebs ocorrem no citoplasma
e a cadeia respiratória na membrana.
– Eucariontes: glicólise ocorre no citoplasma, e nas 
mitocôndrias o ciclo de Krebs (matriz) e a cadeia respiratória 
(cristas).
Mitocôndria
Matriz
Mitocondrial
Membrana
Externa
Membrana
Interna
Crista
Mitocondrial
Imagem: Mariana Ruiz / Public Domain
MITOCÔNDRIACITOPLASMA
Glicose
(6 C) 
C6H12O6
2 CO2
Ciclo 
de 
Krebs
4 CO2
2 ATP
H2
FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA
6 H2O 34 ATPs
6 O2
Piruvato 
(3 C)
Saldo de 2 ATP
Respiração em Eucariontes
Respiração: etapa glicólise
• Local: citossol
• Procedimento:
– A glicose e quebrada em piruvatos, com liberação de 
hidrogênio (formando NADH) e energia ( ATP).
 O piruvato formado entra na mitocôndria e segue 
para o ciclo de Krebs.
O NADH será utilizado na cadeia respiratória.
 2 ATP”s formados.
Respiração: etapa ciclo de Krebs
• Local: matriz mitocondrial
• Procedimento:
– O piruvato é convertido em acetil, com liberação de CO2 e 
hidrogênio (NADH FADH2) e energia (ATP).
•  O gás carbônico é liberado.
•  O NADH e o FADH2 são utilizados na cadeia 
respiratória.
•  2 ATP formado.
Respiração: etapa cadeia respiratória
• Local: crista mitocondrial
• Procedimento:
– Fosforilação oxidativa: transferência de hidrogênios 
pelos citocromos, formando ATP e tendo como aceptor 
final o oxigênio e a formação de água.
 O NAD e o FAD serão utilizados novamente no 
processo inicial.
Liberação de água.
 Formação de 34 ATP’s.
• Obs.: O rendimento energético para cada 
molécula de glicose é de 38 moléculas de ATP.
Esquema simplificado da respiração celular
Esquema simplificado da respiração celular
Citosol
Crista mitocondrial
Mitocôndria
Glicose (6 C) 
C6H12O6
Total: 
10 NADH
2 FADH2
1 ATP1 ATP
1 NADH 1 NADH
Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 
6 O2
6 H2O
32 ou 34 
ATP
6 NADH
2 FADH
2 ATP
4 CO2
2 CO2
2 NADH
2 acetil-CoA 
(2 C)
Ciclo 
de 
Krebs
Visão geral do processo respiratório em célula 
eucariótica
luz
Respiração Anaeróbia
• Utilizada por bactérias desnitrificantes do solo 
como a Pseudimonas disnitrificans, elas 
participam do ciclo de nitrogênio devolvendo o N2 
para a atmosfera. 
• Molécula principal: glicose e nitrato.
• Fórmula:
C6H12O6 + 4NO3  6CO2+ 6H2O + N2 + energia
Fermentação
É o processo de degradação incompleta de
substancias orgânicas com liberação de
energia e realizada principalmente por
fungos e bactérias.
Existem diversos tipos de fermentação, que
variam quanto ao produto final (álcool,
ácidos). No processo de fermentação o
aceptor final de hidrogênios é o produto
final.
Fermentação Lática
• O piruvato é transformado em ácido lático.
• Realizada por bactérias, fungos protozoários e por 
algumas células do tecido muscular humano.
Na musculação: fermentação devido à insuficiência de O2
 Azedamento do leite.
 Produção de conservas.
Glicólise
Glicose (6 C) 
C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
Ácido 
lático 3 C
NAD
Ácido 
lático 3 C
NAD
Fermentação Lática
Fermentação Láctica
• Utilização pelo homem:
Produção queijos e 
iogurtes
Fermentação Alcoólica
• O piruvato é transformado em álcool etílico.
• Realizada por bactérias e leveduras.
 produção de bebidas alcoólicas (vinho e 
cerveja)
 fabricação de pão.
Glicólise
Glicose (6 C) 
C6H12O6
ATP
ATP
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
NADH
NADH
CO2
CO2
Álcool 
etílico 3 C
Álcool 
etílico 3 C
NAD
NAD
Fermentação Alcoólica
Fermentação Alcóolica
• Utilização pelo 
homem:
Produção de Bebidas alcóolicas
Fermentação Alcóolica
• Utilização pelo 
homem:
Produção de pães e bolos - fermento 
biológico
Fermentação Acética
• O piruvato é transformado em ácido acético.
• Realizada por bactérias e leveduras.
 produção de vinagre.
Glicólise
Glicose (6C) 
C6H12O6
ATP
ATP
NADH
NADH
Ácido 
acético 
3 C
CO2
NAD NADH2
H2O
Ácido 
acético 
3 C
CO2
NAD NADH2
H2O
Piruvato (3 C)
Piruvato (3 C)
Fermentação Acética
Glicose  ácido lático + 2 ATP
Fermentação Lática
Glicose  álcool etílico + CO2 + 2 ATP
Fermentação Alcoólica
Glicose  ácido acético + CO2 + 2 ATP
Fermentação Acética
Glicose + O2  CO2 + H2O + 36 ou 38 ATP
Respiração
Resumo dos Tipos de fermentação
e a respiração
Metabolismo em geral
Nutrientes 
contendo 
energia:
Carboidratos
Gorduras
Proteínas
Moléculas 
precursoras:
Aminoácidos
Oses
Ácidos graxos
Bases 
nitrogenadas
Moléculas 
complexas:
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídeos
Ácidos nucléicos
Produtos finais 
pobres em 
energia:
CO2
H2O
NH3
Energia 
química
ATP
NADH
C
A
T
A
B
O
L
I
S
M
O
A
N
A
B
O
L
I
S
M
O
EXERGÔNICAS
ENDERGÔNICAS
Metabolismo acelerado e metabolismo lento
Há influência de diversos fatores no metabolismo, por 
exemplo, genética, idade, sexo, altura, peso, prática de atividade 
física, entre outros.
O gasto de mais ou menos energia depende desses fatores. 
Por isso, algumas pessoas são magras e, mesmo comendo de tudo, 
não engordam. Enquanto outras, enfrentam grandes dificuldades 
para conseguirem emagrecer.
Emagrecer de forma adequada, implica equilibrar a ingestão 
de calorias de acordo com o nível de atividade física. Dietas rápidas 
envolvem a perda de gorduras, mas também de massa muscular, o 
que não é conveniente para resultados a longo prazo.
No caso do chamado “metabolismo acelerado”, o organismo 
processa de modo mais rápido o desgaste das calorias. Quanto 
maior a aceleração do metabolismo, maior será o gasto calórico.
Neste caso, as pessoas com “metabolismo acelerado” 
tendem a ter mais dificuldades em ganhar peso, enquanto que os 
indivíduos com metabolismo lento apresentam dificuldades em 
perder peso.
Metabolismo basal
Consiste na quantidade de calorias consumidas 
em vinte quatro horas por um indivíduo que se encontra 
em repouso absoluto e em jejum (de pelo menos 12 
horas), sem haver dano nos órgãos internos do seu 
corpo.
É medido através do oxigênio consumido ou do 
dióxido de carbono libertado em um determinado 
intervalo de tempo. 
O metabolismo basal varia de acordo com o 
tamanho da pessoa (é maior quanto menor for a 
pessoa), da idade (é menor quanto maior for a idade), e 
do sexo (sendo um pouco menor no caso das mulheres).