I- II unidade-Bioquímica Aplicada

Prévia do material em texto

Mariza S. de Lima Silva
C U R S O ( 2 0 2 4 . 2 )
P R O F E S S O R A :
BIOQUÍMICA APLICADA
Campus Boa Viagem
Campus Boa ViagemIntrodução ao 
Definição
▪ Metabolismo é o conjunto das reações químicas que 
ocorrem em um organismo vivo com o fim de promover a 
satisfação de necessidades estruturais e energéticas.
Funções
(1) Obter energia química pela degradação de nutrientes 
ricos em energia oriundos do ambiente; 
(2) Converter as moléculas dos nutrientes em unidades 
fundamentais precursoras das macromoléculas 
celulares; 
(3) Reunir e organizar estas unidades fundamentais em 
proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes 
celulares; 
(4) Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às 
funções especializadas das células.
Catabolismo Anabolismo
Campus Boa Viagem
Definição Campus Boa Viagem
Catabolismo/ Degradação Anabolismo/ Biossíntese
❑ É o processo no qual os nutrientes e os 
constituintes celulares são degradados para 
o aproveitamento de seus componentes e/ou 
para geração de energia.
❑ É o processo no qual as biomoléculas são 
sintetizadas a partir de componentes mais 
simples.
Resumo Campus Boa Viagem
Visão geral do metabolismo Campus Boa Viagem
▪ ATP
▪ NADPH
Catabolismo Anabolismo
CO2
H2O
NH3
Aminoácidos
Açúcares
Ácidos graxos 
Bases nitrogenadas
Polissacarídeos
Ácidos nucléicos
Proteínas
Visão geral do 
metabolismo
1. Polímeros biológicos, são degradados 
(complexos) em monômeros;
2. Os monômeros são degradados, em 
intermediários;
3. Compostos inorgânicos;
4. Os carreadores de elétrons, aceitam 
elétrons liberados pelos alimentos 
metabólicos;
5. Os co-fatores reduzidos (NADH e QH2) são 
essenciais;
6. A reoxidação dos co-fatores reduzidos 
impulsiona a produção de ATP a partir do 
ADP + Pi.
Campus Boa Viagem Visão geral do metabolismo
❑ Quais são os intermediários formados na degradação dos monômeros?
acetil-CoA Gliceraldeído-3-fosfato
Ácido pirúvico
Campus Boa ViagemVias metabólicas
• As vias metabólicas consiste em uma série de reações que 
ocorrem no organismo para produzir e quebrar moléculas 
(metabólitos).
• A compartimentalização do citoplasma dos eucariotos 
possibilita que diferentes vias metabólicas operem em 
diferentes locais.
Organelas Funções
Mitocôndria Ciclo do ácido cítrico, fosforilação 
oxidativa, oxidação dos ácidos 
graxos, degradação dos aminoácidos
Citosol Glicólise, via da pentose-fosfato, 
biossíntese dos ácidos graxos
RER Síntese de proteínas ligadas à 
membrana e proteínas secretoras
REL Biossíntese de lipídios e esteróides
Campus Boa Viagem Aspectos termodinâmicos
❑ Reações catabólicas tendem a liberar energia e as reações anabólicas tendem a consumí-las.
❑ Todas as reações in vivo, ocorrem com uma diminuição resultante na energia livre; isto é (ΔGN
H
NAD+
NH2
O
+
álcool
desidrogenase
HO OPO3
2-
1
2
3
O
dihidroxicetona
posfato (DHAP)
N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
glicerol-3-fosfato
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
2. Reação do NAD+ com o β-hidroxiacilCoA
R
O HH N
H
NAD+
NH2
O
+
Uma das enzimas
da família da
L-3-hidroxiacilCoA
desidrogenase
N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
-hidroxiacilCoA
SCoA
O
R SCoA
OO
-cetoacilCoA


Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
N
H
NAD+
NH2
O
+
malato
desidrogenase N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
-O2C
CO2
-
O
oxaloacetato
CO2
-
HO
-O2CCH2
H
S-malato
3. Reação do NAD+ com o S-malato
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
3. Reação do NAD+ com o 2R,3S-isocitrato
N
H
NAD+
NH2
O
+
isocitrato
desidrogenase N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
oxalosuccinato2R,3S-isocitrato
-O2C CO2
-
-O2C
HO
H
H
-O2C CO2
-
-O2C H
O
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
NAD+ + H+ + 2e- → NADH
Conclusão:
H+ + 2e-
 
 
NAD+
Coenzima 
oxidante
Uma função
Álcool
oxida para Formar uma
função carbonila
NADH → NAD+ + H+ + 2e- NAD
Coenzima
redutora
reduz paraUma 
função
carbonila
Formar uma
função
Álcool
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
Sistema do FAD ( flavina-adenina-dinucleotídea)
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
N
N N
N
N
N
(Flavina adenina dinucleotídeo)
1
5
❑ Ataque de um hidreto seguido de 
protonação:
H N
N
N
N
H
H A
N
N
H
H
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
❑ Uma das etapas da -oxidação de ácidos graxos pelo mecanismo de transferência de 
hidreto utilizando FAD:
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
1
5
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FADH2
1
5
H
H
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
1
5
H
H A
RH2C SCoA
O
H
H H
RH2C SCoA
O
H
H
+
Produto ,-insaturado
Íon enolato do tioester
pro-Rpro-S
trans


(-oxidação de ácidos graxos)
Definição
▪ Metabolismo é o conjunto das reações químicas que 
ocorrem em um organismo vivo com o fim de promover a 
satisfação de necessidades estruturais e energéticas.
Funções
(1) Obter energia química pela degradação de nutrientes 
ricos em energia oriundos do ambiente; 
(2) Converter as moléculas dos nutrientes em unidades 
fundamentais precursoras das macromoléculas 
celulares; 
(3) Reunir e organizar estas unidades fundamentais em 
proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes 
celulares; 
(4) Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às 
funções especializadas das células.
Catabolismo Anabolismo
Campus Boa Viagem
Definição Campus Boa Viagem
Catabolismo/ Degradação Anabolismo/ Biossíntese
❑ É o processo no qual os nutrientes e os 
constituintes celulares são degradados para 
o aproveitamento de seus componentes e/ou 
para geração de energia.
❑ É o processo no qual as biomoléculas são 
sintetizadas a partir de componentes mais 
simples.
Resumo Campus Boa Viagem
Visão geral do metabolismo Campus Boa Viagem
▪ ATP
▪ NADPH
Catabolismo Anabolismo
CO2
H2O
NH3
Aminoácidos
Açúcares
Ácidos graxos 
Bases nitrogenadas
Polissacarídeos
Ácidos nucléicos
Proteínas
Visão geral do 
metabolismo
1. Polímeros biológicos, são degradados 
(complexos) em monômeros;
2. Os monômeros são degradados, em 
intermediários;
3. Compostos inorgânicos;
4. Os carreadores de elétrons, aceitam 
elétrons liberados pelos alimentos 
metabólicos;
5. Os co-fatores reduzidos (NADH e QH2) são 
essenciais;
6. A reoxidação dos co-fatores reduzidos 
impulsiona a produção de ATP a partir do 
ADP + Pi.
Campus Boa Viagem Visão geral do metabolismo
❑ Quais são os intermediários formados na degradação dos monômeros?
acetil-CoA Gliceraldeído-3-fosfato
Ácido pirúvico
Campus Boa ViagemVias metabólicas
• As vias metabólicas consiste em uma série de reações que 
ocorrem no organismo para produzir e quebrar moléculas 
(metabólitos).
• A compartimentalização do citoplasma dos eucariotos 
possibilita que diferentes vias metabólicas operem em 
diferentes locais.
Organelas Funções
Mitocôndria Ciclo do ácido cítrico, fosforilação 
oxidativa, oxidação dos ácidos 
graxos, degradação dos aminoácidos
Citosol Glicólise, via da pentose-fosfato, 
biossíntese dos ácidos graxos
RER Síntese de proteínas ligadas à 
membrana e proteínas secretoras
REL Biossíntese de lipídios e esteróides
Campus Boa Viagem Aspectos termodinâmicos
❑ Reações catabólicas tendem a liberar energia e as reações anabólicas tendem a consumí-las.
❑ Todas as reações in vivo, ocorrem com uma diminuição resultante na energia livre; isto é (ΔGpara a 
formação dos produtos, ou seja, são termodinamicamente 
estáveis. ΔG°’ (-). 
❑ Fatores responsáveis:
1. A estabilização da ressonância da ligação fosfoanidrido é 
menor do que a dos seus produtos de hidrólise;
2. Repulsão eletrostática;
Campus Boa ViagemCompostos de “alta energia”
✓ Tioésteres
Ésteres
R C
O
OR1
RCOOR1 ou RCO2R1
Tioésteres
R C
O
SR1
RCOSR1 
❑ Estão presentes nas vias metabólicas centrais de todos os organismos conhecidos.
Campus Boa ViagemCompostos de “alta energia”
• Ácidos graxos
• Terpenos
• Esteróides
Grupo tioéster
Resíduo de ácido pantotênico
Resíduo de β-mercaptoetilamina
1. Participa na respiração 
celular;
2. Adição de grupos acetil;
3. Início do ciclo de Krebs
Importância
Campus Boa ViagemCompostos de “alta energia”
▪ Produção de acetil-CoA
❑ O ΔG°’ (-) para a hidrólise da ligação tioéster (-31,5 kJ.mol-1);
❑ A hidrólise dos tioésteres são mais exergônica que os ésteres comuns; 
Campus Boa ViagemReações de oxidação-redução
❑ Uma reação redox, ou reação de oxidação-redução, é um processo químico que envolve a transferência de elétrons
entre átomos, moléculas ou íons. Durante uma reação redox, alguns elementos sofrem oxidação, ou seja, perdem
elétrons, enquanto outros sofrem redução, ou seja, ganham elétrons.
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
Sistema do NAD+ (nicotinamida-adenina-dinucleotídea)
N
NH2
O
NAD+ (Nicotinamida adenina dinucleotídeo)
H
N
H
N
H
N
H
• A parte nicotinamida é o sítio de redução reversível que ocorre formalmente na 
transferência de um hidreto (H :)
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
❑ Ataque de um hidreto no sistema:
H
N
H
N
HH
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
Reações do NAD+ no sistema biológico
1. Reação do NAD+ com o gliceraldeído-3-fosfato
HO O
OH H
P
O
O
O
1
2
3
N
H
NAD+
NH2
O
+
álcool
desidrogenase
HO OPO3
2-
1
2
3
O
dihidroxicetona
posfato (DHAP)
N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
glicerol-3-fosfato
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
2. Reação do NAD+ com o β-hidroxiacilCoA
R
O HH N
H
NAD+
NH2
O
+
Uma das enzimas
da família da
L-3-hidroxiacilCoA
desidrogenase
N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
-hidroxiacilCoA
SCoA
O
R SCoA
OO
-cetoacilCoA


Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
N
H
NAD+
NH2
O
+
malato
desidrogenase N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
-O2C
CO2
-
O
oxaloacetato
CO2
-
HO
-O2CCH2
H
S-malato
3. Reação do NAD+ com o S-malato
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
3. Reação do NAD+ com o 2R,3S-isocitrato
N
H
NAD+
NH2
O
+
isocitrato
desidrogenase N
H
NADH
NH2
O
+
H
forma oxidada forma reduzida
oxalosuccinato2R,3S-isocitrato
-O2C CO2
-
-O2C
HO
H
H
-O2C CO2
-
-O2C H
O
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
NAD+ + H+ + 2e- → NADH
Conclusão:
H+ + 2e-
 
 
NAD+
Coenzima 
oxidante
Uma função
Álcool
oxida para Formar uma
função carbonila
NADH → NAD+ + H+ + 2e- NAD
Coenzima
redutora
reduz paraUma 
função
carbonila
Formar uma
função
Álcool
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
Sistema do FAD ( flavina-adenina-dinucleotídea)
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
N
N N
N
N
N
(Flavina adenina dinucleotídeo)
1
5
❑ Ataque de um hidreto seguido de 
protonação:
H N
N
N
N
H
H A
N
N
H
H
Campus Boa Viagem Reações de oxidação-redução
❑ Uma das etapas da -oxidação de ácidos graxos pelo mecanismo de transferência de 
hidreto utilizando FAD:
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
1
5
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FADH2
1
5
H
H
H3C
H3C N
N
N
N O
O
H
FAD
1
5
H
H A
RH2C SCoA
O
H
H H
RH2C SCoA
O
H
H
+
Produto ,-insaturado
Íon enolato do tioester
pro-Rpro-S
trans


(-oxidação de ácidos graxos)
Ciclo do ácido cítrico
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
• É uma via metabólica que converte átomos de carbono a CO2
• Aproveita a energia livre que no final impulsiona a produção de ATP
Mitocôndrias
Citosol
8 reações
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
• Os átomos de carbono que entram no ciclo de Krebs, estão na forma de grupos acetila, derivados de 
aminoácidos, ácidos graxos e glicídios.
3 CO2
Resumo:
Campus Boa Viagem Complexo piruvato desidrogenase
3 enzimas
• Piruvato desidrogenase (E1)
• Dihidrolipoil transacetilase (E2)
• Dihidrolipoil desidrogenase (E3)
5 Coenzimas
• TPP (tiamina pirofosfato)
• NAD
• FAD
• Coenzima A
• O complexo piruvato desidrogenase é um conjunto de enzimas que transforma piruvato em acetil-
CoA, no ciclo de Krebs.
Campus Boa Viagem Deficiência na PDHD 
• A deficiência de piruvato desidrogenase (PDHD) é uma doença rara e hereditária que afeta o 
metabolismo energético da glicose.
• É uma multienzima que atua na produção de acetil-CoA a partir do piruvato, no ciclo de Krebs. 
• A deficiência desta enzima provoca um aumento dos níveis de piruvato e, consequentemente, de 
ácido láctico (acidose láctica)
Os sintomas da PDHD podem incluir:
• Acidose láctica;
• Atraso no desenvolvimento psicomotor;
• Hipotonia;
• Disfunção neurológica;
• Malformações cerebrais;
• Lesões císticas no córtex cerebral, tronco cerebral e 
gânglios da base;
• Ataxia.
•Retardo psicomotor
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
1- Citrato cinase
ΔG°’= -31,5 kJ.mol-1
• Uma das poucas enzimas que 
pode sintetizar uma ligação C-C, 
sem utiliza um íon metálico ou um 
co-fator.
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
2- Aconitase
• O aconitato é o intermediário da reação, que consequentemente é isomerizado a isocitrato.
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
3- Isocitrato desidrogenase
• Nessa reação ocorre a descarboxilação oxidativa da isocitrato -cetoglutarato.
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
4- -cetoglutarato desidrogenase 
• É uma reação de descarboxilação oxidativa
• Reação 3 e 4
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
5- Succinil-CoA sintetase
Mamíferos (GTP)
Plantas, bactérias (ATP)
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
6- Succinato desidrogenase
• Das 8 enzimas envolvidas no ciclo de Krebs, a succinato desidrogenase, é a única que não está 
dispersa a matriz mitocondrial, ela fica “embutida” na membrana mitocondrial, e precisa ser 
regenerada.
• Ela é reoxidada por um carreador de elétron, a Coenzima Q e não pelo NAD+ 
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
7- Fumarase
• Ocorre uma hidratação reversível de uma ligação dupla
Campus Boa Viagem Ciclo do ácido cítrico
8- malato desidrogenase
ΔG°’= + 29,7 kJ.mol-1
1- Citrato cinase
ΔG°’= -31,5 kJ.mol-1
Fosforilação oxidativa
Campus Boa Viagem Anatomia da mitocôndria
• As mitocôndrias possuem duas membranas sendo que a interna forma cristas para 
aumentar a superfície de contato interna com a matriz mitocondrial. 
Campus Boa Viagem Compartimento mitocondrial
MME
• Permeável a pequenas moléculas e íons
MMI
• Impermeável a pequenas moléculas e íons o 
(H+);
• Componentes da cadeia respiratória
• Transportadores de ADP-ATP
• Outros transportadores de membrana;
• ATP sintase
Matriz
• Complexo piruvato desidrogenase e coenzimas;
• Enzimas do TCA, oxidação de ácidos graxos e aminoácidos;
• Intermediários solúveis
• ATP, ADP, Pi, Mg 2+, Ca2+, K+
• DNA e ribossomos
Campus Boa ViagemFosforilação oxidativa
Definição:
É um processo indireto, na qual a energia livre é temporariamente armazenada, ou reaproveitada, a forma 
de um gradiente de prótons antes de ser utilizada para impulsionar a síntese de ATP.
Campus Boa Viagem Transporte mitocondrial de elétrons
• Em organismos aeróbicos, o NADH e o QH2, que são produzidos pelo ciclo do ácido cítrico e por outras 
vias metabólicas, são reoxidados pelo O2, em um processo chamado respiração.
• O O2 é o oxidante mais eficiente do que qualquer 
composto biológico.
E°’= + 0,815 V
Campus Boa ViagemTermodinâmica das reaçõesredox
• Nos sistemas biológicos, os elétrons trafegam em 
pares, embora, possam também serem transferidos 
um de cada vez. 
Campus Boa ViagemPotencial de Redução (E°’)
• É a tendência de uma substância aceitar elétrons (tornar-se reduzido) ou doar elétrons (tornar-se 
oxidado).
Afinidade por e- (E°’ V)
• E°’ Maior tendência da forma oxidada, em aceitar elétrons e 
tornar-se reduzida.
Campus Boa Viagem Potencial de Redução (E°’)
E = E°’ + 0,0026 V in [A red]
n [ A oxi]
• Equação de Nernest
E°’= + 0,315 V
E°’= 0,045 V
ΔE°’= + 0,360 V
• Quanto maior a diferença nos valores de E, maior o ΔE - maior tendência dos elétrons fluírem de uma 
substância para outra e maior a variação de energia livre no sistema (ΔG).
Campus Boa Viagem Potencial de Redução (E°’)
• Portanto, uma reação de oxidorredução com um grande valor positivo de ΔE, tem um grande valor 
negativo de ΔG.
ΔE (+) = ΔG (-)
ΔE (-) = ΔG (+)
0-1-2-3 +1 +2 +3
Oxidação
Redução
...........
Campus Boa ViagemCadeia transportadora de elétrons
• A cadeia transportadora de elétrons catalisa o fluxo de elétrons do NADH (e FADH2) para o O2, o 
aceptor final de elétrons no processo respiratório. A transferência de 2 elétrons do NADH é 
representado a seguir:
• As proteínas individuais que transportam elétrons são organizadas em uma série de quatro 
complexos multiproteícos (complexo I a IV), cada um localizado no interior da membrana mitocondrial
Complexo I = desidrogenase do NADH (oxidoredutase do NADH-ubiquinona)
Complexo II = desidrogenase do succinato (oxidoredutase do succinato-ubiquinona)
Complexo III = Citocromo b-c1 (oxidoredutase da ubiquinona-citocromo c)
Complexo IV = Oxidase terminal ( oxidoredutase do citocromo c-O2)
Campus Boa Viagem Cadeia transportadora de elétrons
Complexo I- oxidoredutase do NADH-ubiquinona (CoQ) 
• Elétrons do NADH gerados na matriz mitocondrial durante o ciclo Krebs são oxidados pelo complexo I 
(desidrogenase do NADH), que transfere estes elétrons para a ubiquinona.
Composição:
• É a maior proteína de transporte de elétrons na cadeia respiratória.
• Contêm grupamentos prostéticos que transferem os elétrons (Centro redox)
Sofre redução - Quando recebe e- 
e tornam-se oxidados quando doam 
os e- para o grupamento seguinte.
OBS: Todos esses grupos ou centro 
redox, possuem seus potenciais de 
redução. Isso permite que eles 
formem uma cadeia onde os 
elétrons passem por uma via de 
potencial de redução crescente.
Campus Boa Viagem
 Cadeia transportadora de elétrons
• Tanto a CoQ, quanto a flavina são carreadores de 
2e-, mas a coenzima Q só aceita 1e-, do Fe-S.
• Quando os elétrosn são transferidos do NADH para 
a coenzima, o complexo I transfere 4H+ da matriz 
para o espaço intermembranoso.
Campus Boa ViagemCadeia transportadora de elétrons
• Estado de oxidação da FMN e da CoQ, possuem estados estáveis de semiquinonas com radicais livres.
Campus Boa ViagemCadeia transportadora de elétrons
Complexo II- Succinato-coenzima Q oxidurredutase
• Formado principalmente pela desidrogenase do succinato, a 
única enzima do ciclo de Krebs que está embebida na 
membrana mitocondrial interna. 
• Ocorre a transferência de elétrons do succinato à CoQ. Esse 
evento, não tem energia suficiente para promover a síntese 
de ATP.
• Tanto o complexo I quanto o II, não operam em série, porém 
ambos alcançam o mesmo resultado (NADH ou succinato);
Campus Boa ViagemCadeia transportadora de elétrons
Complexo III- Coenzima Q- citocromo c oxidorredutase
Composição:
• Citocromo b
• Citocromo c1
• Centro redoz [2Fe-2S]
Campus Boa ViagemTransporte de e- (Ciclo Q)
• Permitir que uma molécula de CoQH2, reduza duas moléculas de citocromo c
Citocromo b
• Permite que o complexo III bombei prótons 
da matriz mitocondrial para o espaço 
intermembranoso.
Campus Boa ViagemReação do primeiro ciclo
Espaço intermembranoso
Matriz mitocondrial
1 e-PFE
reduz
c1
H+2
Citocromo bL
Campus Boa Viagem Reação do segundo ciclo
Espaço intermembranoso
Matriz mitocondrial
1 e- citocromo
• Então, para cada duas moléculas de CoQH2 quem entram no ciclo Q, uma 
CoQH2 é regenerada.
Campus Boa ViagemCadeia transportadora de elétrons
Complexo IV- Citocromo c oxidase
• O citocromo c, é um carreador de elétrons solúvel, realizando o transporte de elétrons 
entre os complexos III e IV.
Composição:
• Ca
• Ca3
• CuB
• CuA
Mg2+ e Zn 2+ Exerce função estrutural por 
estar longe do centro redox.
Participa da transferência de 
e- ou estabiliza a disposição 
dos centros redox.
• Ocorre a redução do O2 H2O
Campus Boa ViagemEspécies reativas de oxigênio (EROS)
• O O2, algumas vezes, é reduzido apenas de modo parcial, produzindo espécies reativas, que 
facilmente reagem com uma variedade de compostos celulares.
É um distúrbio metabólico que ocorre quando há um desequilíbrio 
entre a produção de radicais livres e a capacidade do organismo 
de neutralizá-los.
O estresse oxidativo está associado a mais de 200 doenças, como 
envelhecimento precoce, certos tipos de câncer e mal de 
Parkinson.
Campus Boa Viagem
Campus Boa ViagemFosforilação oxidativa
ADP + Pi ATP
• É catalisada pela ATP-sintase (Complexo V). 
• A energia liberada pelo cadeia transportadora de elétrons (Complexo I e IV) deve ser conservada 
para que a ATP-sintase possa usar (energia de acoplamento).
• Quimiosmose
A energia livre de transporte de e- é conservada pelo 
bombeamento de H+ da matriz mitocondrial para o 
espaço intermembranoso, criando um gradiente 
eletroquímico.
Esse potencial eletroquímico desse gradiente é 
aproveitado para a síntese de ATP.
Campus Boa ViagemATP-sintase
• É uma proteína transmembrana, que catalisa a fosforilação oxidativa. É composta por duas 
unidades funcionais F0 e F1
Campus Boa ViagemControle da produção de ATP
• Todo ser humano, homem ou mulher, tem a sua Taxa de energia metabólica por dia (Kcal)
TMB: 655 + (9,6 x (peso Kg) + 
(1,8 x altura) – (4,7 x idade)
TMB: 66 + (13,8 x (peso 
Kg) + (5 x altura) – (6,8 x 
idade)
Sedentário: 1,2
Levemente ativo: 1,37
Moderado: 1,5
Campus Boa ViagemControle da produção de ATP
• Necessitamos de ATP constantemente?
• As atividades das rotas metabólicas que 
produzem ATP estão sob um controle 
estritamente coordenado de modo que o ATP
NUNCA é produzido mais rapidamente que o 
necessário.
ΔG°’= -29,7 kJ.mol-1
Campus Boa ViagemControle da produção de ATP
• Pontes de controle:
• Fosfofrutocinase
• Piruvato desidrogenase
• Citrato sintase
• Isocitrato desidrogenase
• α-cetoglutarato desidrogenase
ATP [ATP] [ADP]
Campus Boa Viagem Implicações fisiológicas
• Nem todos os organismos realizam fosforilação oxidativa. Os que fazem, extraem mais energia a 
partir dos combustíveis metabólicos.
Glicose anaeróbica
C6H12O6 + 2 ADP + 2Pi 2 lactato + 2H+ + 2H2O + 2 ATP
Glicose aeróbica
C6H12O6 + 38 ADP + 38 Pi + 6O2 6CO2 + 44H2O + 38 ATP
• Ou seja, o metabolismo aeróbico é 19x mais eficiente na produção de ATP.
Fotossíntese
Campus Boa ViagemFotossíntese
• É um fenômeno bioquímico realizado por plantas e algas, que transforma a energia solar em energia 
química.
❑ Produção de oxigênio
❑ Fornecimento de energia
❑ Alimentação
❑ Equilíbrio do Carbono
❖ Fotossíntese é uma das principais fontes de energia da 
natureza, não só para os vegetais, mas para vários outros 
seres vivos.
Campus Boa ViagemFotossíntese x Fosforilação oxidativa
• A fotossíntese e a fosforilação oxidativa são processos que envolvem a 
captação de energia por organismos vivos e têm algumas semelhanças:
Ambos os processos estão relacionados ao ciclo de energia entre os 
organismos vivos.
Ambos os processos envolvem o fluxo de elétrons através de uma cadeia de 
transportadores da membrana.
Campus Boa ViagemFotossíntese x fosforilação oxidativa
Fosforilação oxidativa
• Usa energia produzida durante a oxidação dos carboidratos,lipídeos e 
aminoácidos para a síntese de ATP e redução do oxigênio em água.
• Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP 
(energia para células)
Fotofosforilação-Fotossíntese
• Usa energia luminosa para a síntese de compostos orgânicos 
reduzidos (carboidratos) produzindo energia química, usa água e 
libera oxigênio 
• Formação de gradiente eletroquímico que leva à síntese de ATP 
(energia para síntese de carboidrato) 
Campus Boa Viagem Cloroplastos e energia solar
• São ricos em clorofila (Pigmento que 
absorve energia luminosa e é 
responsável pela cor verde nas plantas e 
algas)
• A energia luminosa, é utilizada para 
produzir açúcares a partir do CO2
Função
Localização
• Estão presentes em todo vegetal, porém 
são mais diferenciados e encontrados 
nas folhas.
Campus Boa ViagemFases da fotossíntese
1. Fase luminosa ou fotoquímica
• Acontece na presença de luz, nos 
tilacoides. 
• A função principal é converter a energia 
luminosa em energia química (NADPH e 
ATP) com o uso de H2O e liberação de O2.
2. Fase de fixação de carbono (fase escura)
• Acontece no estroma do cloroplasto, sem a 
necessidade de luz. 
• A energia química formada é utilizada para 
a síntese do carboidrato;
Campus Boa Viagem Conceitos importantes
1. LUZ
• Luz ou luz visível é a radiação eletromagnética dentro da parte do espectro eletromagnético que é 
percebida pelo olho humano.
• Também é uma partícula chamada de fóton.
Luz solar é como uma chuva de fótons de 
frequências diferentes. Pequena parte da 
energia solar é usada na fotossíntese (1%). 
Campus Boa ViagemConceitos importantes
• O olho humano é capaz de captar um pequeno intervalo de frequência das ondas eletromagnéticas, 
entre 400 e 700 nm.
Campus Boa Viagem Conceitos importantes
2. Pigmentos
• São moléculas que possuem uma estrutura especial onde alguns átomos podem absorver a energia 
dos fótons
Carotenóides
Ficobilinas
Campus Boa Viagem Como acontece a absorção da luz por um 
átomo?
Todos esses processos de transferência 
de energia ocorrem em algum grau nos 
cloroplastos, mas na fotossíntese a
fotooxidação e transferência de elétrons
são os mais importantes.
OBS:
Campus Boa Viagem Pigmentos fotossintéticos
Campus Boa Viagem Clorofila
• A clorofila é o mais importante pigmento 
para absorção de luz para a fotossíntese 
nos vegetais;
• Cadeia lateral fitol e um conjunto de 5 
anéis com 4 átomos contendo os 
átomos de N coordenados com um Mg;
• Sequências alternadas de simples e 
duplas ligações nos anéis são 
responsáveis pela absorção de luz e 
transferência de elétrons 
• Apresentam cor verde (absorve 
vermelho e azul) 
• Clorofila a (650nm) e b (450nm) e os 
outros comprimentos de onda? 
Campus Boa Viagem Complexo de captação de luz
• É um conjunto de proteínas que absorve a energia da luz solar, na forma de fótons, e a utiliza para 
produzir moléculas de açúcar.
Pigmentos acessórios – são outros pigmentos que 
absorvem diferentes tipos de luz nos vegetais – 
ampliam o espectro de absorção de luz.
1% da energia 
solar disponível
• E quando há alta intensidade luminosa?
Campus Boa ViagemAs reações à luz
• Como ocorre a absorção e transferência de energia nos organismos fotossintetizadores?
Nos vegetais, a energia capturada pelos pigmentos acessórios, é canalizada para os dois 
centros de reações fotossintéticas.
• A excitação dos centros de reação desencadeia 
uma série de reações de oxidorredução, cujos 
resultados são:
Oxidação da água
Redução do NAD+
Formação de um gradiente de prótons que 
impulsiona a síntese de ATP
Campus Boa ViagemAs reações à luz
• Os fotossistemas são complexos fotoquímicos conhecidos como fotossistemas I e II (PSI e PSII), que 
apesar de sua separação espacial trabalham em série, através do transporte de elétrons, para a 
realização das reações de armazenamento de energia da fotossíntese.
Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia 
transportadora de elétrons com potenciais de redução 
diversos
Potencial de redução Afinidade por e-
E°’= + 0,815 V E°’= + 1,15 V
Campus Boa Viagem Fotossistema II (PS II)
Moléculas antenas e Centro de Reação P680 
Produz um redutor mais fraco 
Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água
• Absorve luz com comprimento de onda (λ) de 680 nm ou menos. 
P680
P680*P680+
e-
e-
P680*P680+
H2O
OBS: A luz oxidou a P680. Desse modo, essa molécula 
fotooxidada, vai ser reduzida para retornar ao seu estado 
original.
Campus Boa Viagem Fotossistema II (PS II)
• Depois que esses elétrons passam por centros redox, finalmente chegam em uma molécula de 
plastoquinona.
Esquema do fotossistema II (PSII)
Campus Boa Viagem Fotossistema II (PS II)
• Os e- que reduzem a P680 fotooxidada vem da oxidação da H2O à O2
2 H2O O2 + 4H+ + 4e-
• O H2O é um péssimo doador de e-
Mn4CaCl 1-2 Ox (HCO3)
• 50 O2 / s Maior parte de O2 da 
atmosfera.
Campus Boa Viagem Fotossistema I (PS I)
Moléculas antenas e Centro de Reação P700 
Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP+ 
Produz um oxidante fraco
• Absorve luz com comprimento de onda (λ) de 700 nm ou mais. 
P700
P700*P700+
e-
Fe3+
Fe2+
Esquema do fotossistema I (PSI)
ferredoxina–NADP redutase 
(FNR)
Campus Boa Viagem Fixação do Carbono
• O NAPH e o ATP produzidos nas reações luminosas, são usados para reduzir o CO2 ao carbono 
orgânico.
Campus Boa Viagem Ciclo de Calvin
1- Fosforribulose cinase
Campus Boa Viagem Ciclo de Calvin
2- Rubisco
Campus Boa Viagem Ciclo de Calvin
3- fosfoglicerato cinase
• Glicose
• Aminoácidos
Campus Boa Viagem
3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH G3P + 9 ADP +9 Pi +6 NADP+ + 6H+
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 49
	Slide 50
	Slide 51
	Slide 52
	Slide 53
	Slide 54
	Slide 55
	Slide 56
	Slide 57
	Slide 58
	Slide 59
	Slide 60
	Slide 61
	Slide 62
	Slide 63
	Slide 64
	Slide 65
	Slide 66
	Slide 67
	Slide 68
	Slide 69
	Slide 70
	Slide 71
	Slide 72
	Slide 73
	Slide 74
	Slide 75
	Slide 76
	Slide 77
	Slide 78
	Slide 79
	Slide 80
	Slide 81
	Slide 82
	Slide 83
	Slide 84
	Slide 85
	Slide 86
	Slide 87
	Slide 88
	Slide 89
	Slide 90
	Slide 91
	Slide 92
	Slide 93
	Slide 94
	Slide 95
	Slide 96
	Slide 97
	Slide 98
	Slide 99
	Slide 100
	Slide 101
	Slide 102
	Slide 103
	Slide 104
	Slide 105
	Slide 106
	Slide 107
	Slide 108
	Slide 109
	Slide 110
	Slide 111
	Slide 112
	Slide 113
	Slide 114
	Slide 115
	Slide 116
	Slide 117
	Slide 118
	Slide 119
	Slide 120
	Slide 121
	Slide 122
	Slide 123
	Slide 124
	Slide 125
	Slide 126
	Slide 127
	Slide 128