Metabolismo - Processos de obtenção de energia

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PROCESSOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
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INTRODUÇÃO
Energia: É a capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema físico têm de gerar trabalho.
Energia de Ligação: É um tipo de energia que permite que os átomos estejam ligados uns aos outros para formar as moléculas.
Um dos principais tipos de energia aproveitadas pelas células é a energia química, obtida através da transformação dos alimentos em energia utilizável pelo metabolismo celular.
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METABOLISMO CELULAR
Metabolismo  conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo vivos relacionados à manutenção da vida.
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DE ONDE VEM ESSA ENERGIA?
A energia necessária para a realização de reações químicas do organismo vem da quebra de moléculas, principalmente carboidratos - glicose.
ENERGIA
Síntese de proteínas musculares, com aumento de massa muscular
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REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO OU REDOX
Reações químicas que ocorrem transferência de elétrons
Oxidação: Perda de Elétrons (Agente Redutor)
Redução: Ganho de Elétrons (Agente Oxidante)
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ONDE A ENERGIA FICA ARMAZENADA?
Nas ligações químicas entre os fosfatos da molécula de ATP.
ATP: Adenosina Tri-fosfato ou Trifosfato de Adenosina.
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COMO O ATP ARMAZENA ENERGIA?
A energia liberada na quebra da glicose é armazenada nas ligações fosfato.
Quando a célula precisa de energia o ATP é quebrado em ADP + P, liberando energia.
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Adenina
Pentose
ATP ADP + P
Energia
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SERES AUTÓTROFOS
São aqueles que produzem o “próprio alimento”.
Eles são capazes de transformar energia.
Os autótrofos fotossintetizantes são capazes de transformar energia luminosa em energia química contida na molécula de glicose. 
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SERES HETERÓTROFOS
Não “produzem o próprio alimento”.
Não conseguem transformar energia, logo precisam adquirir substratos que liberem energia quando são quebrados. 
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RESPIRAÇÃO CELULAR
Reações que resultam em liberação de energia através da quebra da molécula de glicose.
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RESPIRAÇÃO CELULAR
Pode ser de dois tipos:
Respiração anaeróbia  sem a utilização de O2, também chamada de FERMENTAÇÃO.
Respiração aeróbia  com a utilização de O2.
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FERMENTAÇÃO
Processo de degradação incompleta de substancias orgânicas com liberação de energia e realizada principalmente por fungos e bactérias.
A quebra de uma molécula de glicose gera apenas 2ATPs
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FERMENTAÇÃO
Os principais tipos são:
Fermentação Alcoólica
Fermentação Láctica
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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Realizada por leveduras (fungos unicelulares).
Produtos finais da quebra da glicose: CO2 e Etanol (C2H5OH).
Utilização humana: produção de pães, bolos e bebidas alcoólicas.
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Realizada por bactérias do leite.
Produto final da quebra da glicose: Ácido Láctico.
É empregada na preparação de iogurtes e queijos.
Também ocorre em nossos músculos em situações de grande esforço físico – fadiga muscular 
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RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e H2O na presença de oxigênio. 
Rendimento por molécula de glicose quebrada:
38 ATPs (Célula Procariótica)
36 ATPs (Célula Eucariótica)
Dividida em duas partes:
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RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Fase anaeróbia (glicólise): não necessita de oxigênio para ocorrer e é realizada no citoplasma.
Fase aeróbia (ciclo de Krebs e cadeia respiratória): requer a presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias (eucariontes) e no citosol, interagindo com as enzimas da membrana (procariontes)
NÃO ESQUEÇA! Redução – reação química que leva ao ganho de energia. Oxidação – reação química que leva a perda de energia.
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EQUAÇÃO GERAL
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + Energia
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GLICÓLISE – PROCESSO CITOPLASMÁTICO
Saldo Energético= 4 ATPs - 2ATPs= 2 ATPs + 2NADH+
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Membrana interna
Membrana externa
Matriz Mitocondrial
Ciclo de Krebs
Crista Mitocondrial
Cadeia respiratória
PROCESSOS MITOCONDRIAIS
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CICLO DE KREBS
 (CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO)
Importante! Duas moléculas de ácido pirúvico passam pelo processo de oxidação, produzindo duas moléculas de acetil - CoA
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CICLO DE KREBS
Importante! Duas moléculas de acetil - CoA passam pelo ciclo de Krebs. Portanto, os resultados apresentados devem ser considerados sempre em dobro.
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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA E CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
NADH2 e FADH2 sofrem oxidação (perda de e-)
Os citocromos (moléculas transportadoras) transferem elétrons de um nível de maior energia para outro de menor energia.
- A liberação de energia permite a produção de ATPs (fosforilação = adição de Pi)
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E O GÁS OXIGÊNIO?
O gás oxigênio (O2) é o aceptor final de hidrogênios que se soltam das moléculas de NADH2 e FADH2.
A formação das moléculas de água (H2O) se dá porque os hidrogênios liberados são recebidos pelas moléculas de O2.
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SALDO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Glicólise – 2 ATPs e 2 NADH2
Ciclo de Krebs – 8 NADH2, 2 FADH2 e 2 ATPs
Cadeia respiratória
 - cada NADH2 gera 3 ATPs = 30 ATPs (10 NADH2)
 - cada FADH2 gera 2 ATPs = 4 ATPs (2 FADH2)
TOTAL 
38 ATPs – 2 ATPs= 36 ATPs (Célula eucariótica)
38 ATPs (Célula procariótica)
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FOTOSSÍNTESE
Reações químicas que resultam na transformação da energia luminosa do sol em energia química orgânica
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FOTOSSÍNTESE
Energia solar transformada em energia química.
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Luz
Clorofila
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CLOROPLASTO
Organela presente nos autótrofos fotossintetizantes eucariotos onde encontramos a clorofila.
Clorofila  pigmento necessário para a realização da fotossíntese.
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FOTOSSÍNTESE
Todo o processo é dividido em duas etapas:
Fase clara ou etapa fotoquímica
Fase escura ou fase química
Obs.: a fase escura da fotossíntese não necessita de ativação luminosa para acontecer, mas utiliza os produtos provenientes da fase clara. 
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FASE CLARA
Ocorre nas membranas dos tilacóides.
É necessária a presença da luz para que ocorra.
Acontecem dois processos:
Fotofosforilação
Fotólise da água.
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FOTOFOSFORILAÇÃO
Uma série de reações químicas desencadeadas pela ação luminosa que resulta na produção de ATP.
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e-
A luz solar incide na molécula de clorofila. Essa molécula armazena essa energia e elétrons são liberados.
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e-
e-
Esse elétron é passado para uma proteína transportadora presente na membrana dos tilacóides.
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e-
e-
e-
ATP
ATP
Dessa proteína, o elétron é passado para outras proteínas transportadoras presentes na membrana dos tilacóides. 
Quando o elétron pula de uma proteína para outra, energia é liberada e ATPs são produzidos.
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FOTÓLISE DA ÁGUA
Quebra da água pela energia da luz.
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NADP
Aceptor intermediário de hidrogênios.
Essa molécula capta os hidrogênios liberados durante a fotólise da água e os passa para os Carbonos que formarão a molécula de glicose.
NADP + 2H  NADPH2
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NADPH2
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FIM DA FASE CLARA
Produtos:
ATPs  fosforilação
NADPH2  fotólise da água
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FASE ESCURA
Processo que não depende diretamente da luz para acontecer.
Porém necessita dos produtos da fase clara para ocorrer.
Ocorre no estroma do cloroplasto.
Também pode ser chamada de Ciclo de Calvin ou Ciclo das Pentoses.
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+
+
ATP
ATP
GLICOSE
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Fotossíntese bacteriana (Fotorredução)
Bactérias Púrpuras do Enxofre (Sulfobactérias)
 Realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de elétrons não é a água, mas sim o gás sulfídrico (H2S). Neste processo há produção de enxofre e não gás oxigênio.
 São anaeróbias estritas pois o O2 inibe a produção de pigmentos fotossintéticos.
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Quimiossíntese
 
Nitrosomonas sp.
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2NH3 + 3O2  2NO2 + 2H2O + 2 H+ + Energia
Nitrobacter sp.
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2NO2
+ O2  2NO3 + Energia
+ Energia
Bactérias quimioautotróficas
Realizam oxidação de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir do CO2