Aula 6 e 7 - Mecanismos celulares de obtenção de energia

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Mecanismos celulares de 
Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Biologia
Disciplina: Biologia Celular
Mecanismos celulares de 
obtenção de energia
• Requerimentos de energia
PRODUÇÃO DE ENERGIA (E)
OBTENÇÃO DE ENERGIA
PRODUÇÃO DE ENERGIA
PRODUÇÃO DE ENERGIA
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
Mecanismos celulares de obtenção de energia
METABOLISMO DA GLICOSE
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METABOLISMO DA GLICOSE
� Glicólise
� Respiração celular (AERÓBICA)
� Fermentação
Glicólise e FermentaçãoGlicólise e Respiração celular
METABOLISMO DA GLICOSE
Localização Celulares de Rotas Produtoras de Energia
ROTAS PRODUTORAS DE ENERGIA
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A glicólise ocorre no citosol, enquanto a produção de acetilcoenzima A e a oxidação
fosforilativa se processam nas mitocôndrias, em razão da oxidação dos substratos
oriundos dos nutrientes, com consumo de oxigênio e formação de água e CO2
(Respiração aeróbia) contrastando com a glicólise (respiração anaeróbia), que não
consome oxigênio e produz pouco ATP.
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RESPIRAÇÃO CELULAR
Glicólise ou Via Embden-Meyerhof
GLICÓLISE
CICLO DE KREBS
CICLO DE KREBS
Cadeia respiratória (sistema de transporte de elétrons)
CADEIA RESPIRATÓRIA
Ocorre ao nível da:
- membrana das mitocôndrias (eucariotos)
- membrana citoplasmática (procariotos)
Os prótons e elétrons recolhidos na
glicólise pelo NAD+ e no Ciclo de Krebs pelo
NAD+ e FAD são transportados ao longo de
uma cadeia de citocromos em níveis
sucessivamente mais baixos de energia de
modo que seja melhor aproveitada na
formação de ATP.
- membrana citoplasmática (procariotos)
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
Cadeia Transportadora de Elétrons
QUIMIOSMOSE
Fosforilação oxidativa
Produção de ATP por Glicose:
Na cadeia respiratória:
Síntese da respiração aeróbia
-2 NADH (glicólise) 5 ATP
- 2 NADH (oxidação do piruvato) 5 ATP
- 6 NADH (ciclo de Krebs) 15 ATP
- 2 FADH (ciclo de Krebs) 3 ATP
Formação direta na Glicólise
2 ATP
Formação direta no Ciclo de Krebs
2 GTP---2ATP
Total de até ............................... 32 ATP
Eletromicrografia de músculo cardíaco, um tecido que necessita de muitas
mitocôndrias, formando um trajeto paralelo às miofibrilas. Note, também, que as
mitocôndrias são ricas em cristas e que a matriz mitocondrial é densa aos elétrons.
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA
FERMENTAÇÃO
FERMENTAÇÃO
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
� É uma variação alternativa da respiração aeróbia: o aceptor de elétrons 
não é o oxigênio.
• Uma implicação é o rendimento energético inferior: nenhum aceptor 
alternativo apresenta potencial tão oxidante quanto O .
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
alternativo apresenta potencial tão oxidante quanto O2.
• O uso de aceptores alternativos permitem os microrganismos respirarem 
em ambientes sem oxigênio, sendo de extrema importância ecológica.
• Quantidade de energia produzida é menor
Reação de oxidação-redução internamente balanceada. Ausência de aceptores externos.
- A concentração de NAD+ nas
células é baixo, precisando ser
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
Fermentação também é uma forma de respiração anaeróbia. Ocorre no citosol
células é baixo, precisando ser
re-oxidado para não cessar a via
glicolítica.
-A REDUÇÃO DO PIRUVATO A
ETANOL ou outros produtos
restabelece o NAD+ e permite a
continuidade da glicólise .
Produção líquida de apenas
2 ATPs
Características da Fermentação
� Ácido pirúvico é reduzido a ácidos orgânicos e álcoois
� NADH é oxidado a forma NAD+: 
FERMENTAÇÃO
� continua da via glicolítica 
� O2 não é necessário 
� Não há obtenção adicional de ATP.
� Gases (CO2 e/ou H2) podem ser produzidos
Espécie microbiana Principal produto da fermentação
Acetivibrio cellulolyticus Ácido acético
Actinomyces bovis Ácidos acético, fórmico, láctico, etc.
Clostridium acetobutylicum Acetona, butanol, etanol, ácido fórmico, etc.
Produtos da fermentação
FERMENTAÇÃO
Clostridium acetobutylicum Acetona, butanol, etanol, ácido fórmico, etc.
Enterobacter aerogenes Etanol, ácido fórmico, CO2, etc.
Escherichia coli Etanol, ácidos láctico, acético, fórmico, succínico, etc.
Lactobacillus brevis Etanol, glicerol, CO2, ácidos láctico, acético, etc.
Streptococcus lactis Ácido láctico
Succinimonas amylolytica Ácidos acético e succínico 
FOTOSSÍNTESE
Mecanismos celulares de obtenção de energia
2
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
Fototropia - A utilização da energia da luz - Fotossíntese 
a) Fotossíntese oxigênica
- Presente nas cianobactérias e nos cloroplastos 
dos eucariontes (algas por ex.) Cloroplasto de eucariotos
FOTOSSÍNTESE
dos eucariontes (algas por ex.)
- Doador de elétrons é H2O: sua oxidação gera o O2
- Dois fotossistemas: PSI e PSII
- Maior função é produzir ATP e NADPH para a 
fixação de carbono.
Cloroplasto de eucariotos
Cianobactérias
Fotossistemas em lamelas
FOTOSSÍNTESE
ComparadosComparados àsàs mitocôndrias,mitocôndrias, osos cloroplastoscloroplastos sãosão maioresmaiores ee têmtêm
umum compartimentocompartimento extraextra..
A membrana do tilacóide contem os sistemas captadores de luz, as cadeias
trasnportadoras de elétróns e a ATP-sintase.
FOTOSSÍNTESE
Os cloroplastos contem um terceiro compartimento interno. Os cloroplastos contem um terceiro compartimento interno. 
Uma visão geral
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
Fotossíntese oxigênica
FOTOSSÍNTESE
Cianobactérias
Os cloroplastos formam ATP quimiosmoticamente
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
b) Fotossíntese anoxigênica
� Doadores de elétrons variam:
� H2S ou S nas bactérias verdes e púrpuras sulfurosas 
� H2 ou compostos orgânicos em bactérias verdes e púrpuras não sulfurosas
� Apenas um fotossistema
� Bactérias verdes tem foto-sistema semelhante ao PSI
� Bactérias púrpuras tem foto-sistema semelhante ao PSII
� Principal função é produzir ATP via fotofosforilação 
FOTOSSÍNTESE
� Principal função é produzir ATP via fotofosforilação 
RESUMO DO FLUXO DE ENERGIA ENTRE 
ORGANISMOS AUTOTRÓFICOS E HETEROTRÓFICOS