201766_1768_Bioquímica+-+Aula+9+(Respiração+celular+%26+Integração+do+metabolismo).pdf

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BIOQUÍMICA 
”respiração celular 
& 
integração do metabolismo” 
Aula 9 
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INTRODUÇÃO 
 Células precisam realizar trabalho: 
 manutenção da vida 
 crescimento 
 reprodução 
 Esse trabalho realizado pelas células pode ser: 
 Trabalho Químico: síntese e degradação 
 Trabalho Osmótico: acúmulo e retenção 
 Trabalho Mecânico: contração muscular 
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 Estuda fenômenos de transferência de energia para o trabalho 
celular 
 Descreve como os organismos vivos: 
BIOENERGÉTICA 
capturam 
transformam 
usam energia 
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BIOENERGÉTICA 
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CONCEITO DE METABOLISMO 
 Atividade celular altamente coordenada 
realizada por diversos sistemas 
multienzimáticos. 
 Soma de todas as transformações 
químicas que ocorrem no organismo. 
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 Obter energia química do sol ou de nutrientes 
 Converter moléculas dos nutrientes e da célula em precursores de 
macromoléculas 
 Polimerizar precursores em macromoléculas 
 Auxiliar na: 
 Obtenção de energia para sobrevivência; 
 Constante renovação de suas estruturas. 
FUNÇÕES DO METABOLISMO 
 Sintetizar e degradar biomoléculas de acordo com 
necessidade celular 
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 Catabolismo: 
 é a fase em que moléculas orgânicas nutrientes (carboidratos, 
lipídios, proteínas) sofrem degradação. 
 nessa fase ocorre liberação de energia na forma de ATP e de 
coenzimas (NADH, FADH2) 
FASES DO METABOLISMO 
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 Anabolismo (biossíntese): 
 moléculas precursoras pequenas e simples são ligadas entre si 
formando moléculas maiores e mais complexas (lipídios, 
polissacarídeos, proteínas e ácidos nucleicos). 
 nessa fase ocorre o consumo de energia na 
forma de ATP e de coenzimas (NADH, FADH2) 
FASES DO METABOLISMO 
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Anabolismo 
É a fase biossintética e consumidora de 
energia do metabolismo. 
Catabolismo 
É a fase degradativa e produtora 
de energia do metabolismo. 
Resumindo... 
FASES DO METABOLISMO 
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CONVERGÊNCIAS E DIVERGÊNCIAS NO METABOLISMO 
Amido 
Tri 
glicerídeos 
Proteínas 
Aminoácidos 
Glicose 
Ácidos 
Graxos 
Acetil-CoA 
Acetoacetil-CoA 
Glicose 
Lipídeos 
Proteínas 
Aminoácidos 
Glicídios 
Ciclo de 
Krebs 
Catabolismo é convergente e o Anabolismo é divergente 
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Macromoléculas 
Produtos 
Pobres em Energia 
Nutrientes 
Ricos em 
Energia 
ADP 
NAD 
FAD 
Moléculas 
Precursoras 
Anabolismo 
ATP 
NADH 
FADH2 
Catabolismo 
Energia 
Química 
 Glicose 
 Aminoácidos 
 Ácidos graxos 
 Glicogênio 
 Enzimas 
 Proteínas 
 Colesterol 
 Hormônios 
 CO2 
 H2O 
 Glicogênio 
 Enzimas 
 Proteínas 
 Colesterol 
 Hormônios 
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 Todo organismo realiza um tipo de respiração para manter-se vivo. 
 A respiração celular é um processo em que moléculas orgânicas são oxidadas 
e ocorre a produção de moléculas energéticas, que são usadas no 
anabolismo: 
Pensar 
VIVER 
Trabalhar 
Estudar Crescer 
Batimentos 
Cardíacos 
Comer 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
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 Basicamente existem dois tipos de processos respiratórios: 
 Aeróbica 
 Anaeróbica 
algas 
bactérias 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
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 Também chamada de fermentação 
 Ocorre na ausência de oxigênio 
 Alcóolica ou láctica 
bactérias fungos musculatura 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA 
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 O fungo Saccharomyces cerevisae 
 É utilizado na produção de: 
 bebidas alcoólicas 
 pães, bolos, biscoitos, etc. 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA: ALCOÓLICA 
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 Os lactobacilos (bactérias lácticas) 
 São utilizados na produção de: 
 Organismos: intestino e músculos 
 Indústria: iogurtes, coalhadas 
RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA: LÁCTICA 
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 Ocorre na presença de oxigênio 
 Em todas as células dos animais 
 Produção de 32 moléculas de ATP 
 É muito mais eficiente do que a 
respiração anaeróbica 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
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ATP – ADENOSINA TRIFOSFATO 
8 kcal 
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 O NADH e o FADH2 são aceptores de prótons (H
+); 
 Produzidas durante os processos metabólicos e utilizadas para 
produção de ATP; 
 NAD+: forma ativa da Vitamina B3 
 FAD+2: forma ativa da Vitamina B2 
Importante papel na produção 
de energia para a célula. 
COENZIMAS 
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NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEÓTIDEO 
2,5 ATP 
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FLAVINA ADENINA DINUCLEÓTIDEO 
1,5 ATP 
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C6H12O6  2 PIRUVATOS + 2 NADH + 2 ATP 
 
 
 
6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP 
 
 
 
 
10 NADH + 2 FADH2 + 6 O2 6 H2O + 28 ATP 
 
 
SALDO = 32 ATP 
cristas 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
GLICÓLISE 
CICLO DE KREBS 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
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 Utilizada em todos os tecidos para: 
 quebra da glicose 
 fornecimento de energia (ATP) 
 intermediários metabólicos 
 A glicólise pode ser: 
 Aeróbica (piruvato) 
 Anaeróbica (ácido láctico no músculo em exercício) 
 10 reações enzimáticas 
GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA 
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GLICÓLISE 
FASE PREPARATÓRIA 
- 5 reações - 
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Frutose-1,6-bifosfato 
Glicose-6-fosfato 
FORA 
Glicose 
ATP 
ADP 
1 
Frutose-6-fosfato 
3 
2 
4 
Gliceraldeído-3-fosfato 
+ 
Diidroxiacetona fosfato 
ATP 
ADP 
Gliceraldeído-3-fosfato (2) 
5 
1 - Hexoquinase 2 – Fosfoexose isomerase 3 – Fosfofrutoquinase 4 – Aldolase 5 – Triose fosfato isomerase 
2 
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GLICÓLISE 
FASE DE PAGAMENTO 
- 5 reações - 
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FORA 
Gliceraldeído-3-fosfato (2) 
10 
6 
1,3-Bifosfoglicerato (2) 
NADH 
2 Pi + 2NAD
+ 
2 
3-fosfoglicerato (2) 
7 
ATP 
2 ADP 
2 
2-fosfoglicerato (2) 
8 
Fosfoenolpiruvato (2) 
9 2 H2O 
Piruvato (2) 
ATP 2 ADP 2 
6 – Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase 7 – Fosfoglicerato quinase 8 – Fosfoglicerato mutase 9 – Enolase 10 – Piruvato quinase 
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 Fase preparatória: 
 2 moléculas de ATP são investidas 
 Fase de pagamento: 
 Formação de 4 moléculas de ATP 
 2 NADH (síntese de ATP nas mitocôndrias) 
 Balanço final: 
 1 molécula de glicose origina 2 moléculas de piruvato + 2 
ATP´s e 2 NADH 
GLICÓLISE OU VIA GLICOLÍTICA 
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C6H12O6  2 PIRUVATOS + 2 NADH + 2 ATP 
 
 
 
6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP 
 
 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
GLICÓLISE 
CICLO DE KREBS 
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 Condições aeróbicas: formação de Acetil-CoA 
DESTINOS DO PIRUVATO 
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 Cada Acetil-CoA produz: 
 1 ATP 
 3 NADH 
 1 FADH2 
CICLO DE KREBS 
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C6H12O6  2 PIRUVATOS + 2 NADH + 2 ATP 
 
 
 
6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP 
 
 
 
 
10 NADH + 2 FADH2 + 6 O2 6 H2O + 28 ATP 
 
 
cristas 
RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
GLICÓLISE 
CICLO DE KREBS 
CADEIA RESPIRATÓRIAProf. Dr. Ed Carlos Morais 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
OU CADEIA RESPIRATÓRIA 
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EQUAÇÃO GERAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR 
C6H12O6  2 PIRUVATOS + 2 NADH + 2 ATP 
2 PIRUVATOS  6 CO2 + 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP 
10 NADH + 2 FADH2 + 6 O2  6 H2O + 28 ATP 
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP 
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 Condições anaeróbicas 
 formação de lactato (ácido láctico). 
 no músculo em exercício há uma 
carência de O2 levando a formação de 
lactato a partir de piruvato (dores 
musculares). 
DESTINOS DO PIRUVATO 
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 Acidose láctica 
 quando há um colapso no sistema circulatório, como infarto, 
embolia pulmonar, hemorragia ou em estado de choque; 
 nesses casos ocorre uma falha no transporte de O2 aos tecidos e 
diminuição na síntese de ATP; 
 dessa forma, as células para sobreviverem realizam a conversão 
de piruvato em lactato para síntese de ATP; 
 medidas dos níveis de lactato é utilizado para monitorar a 
recuperação do paciente. 
DESTINOS DO PIRUVATO 
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 É curioso que, durante a evolução, não houve aperfeiçoamento do sistema 
armazenador de O2 
 Boa demanda de O2 no ambiente (21%) 
 Dificuldade de armazenamento de grande volumes 
 Foi mais fácil evoluir um sistema de troca gasosa 
RESPIRAÇÃO ANIMAL 
Alvéolos pulmonares 
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 Funciona em conjunto com o Sistema Circulatório (SC) 
 O SR funciona em um ciclo de duas etapas: 
 1ª etapa: Inspiração 
 2ª etapa: Expiração 
 O SR realiza a troca O2 x CO2 no pulmão 
 O SC leva O2 aos tecidos, e traz CO2 ao pulmão 
SISTEMA RESPIRATÓRIO (SR) 
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 Atmosfera Terrestre: 
 78% N2 
 21% O2 
 0,03% CO2 
 0,97% outros (Ar, Xe, Kr, etc.) 
 1 L de ar = 210 mL de O2 
AMBIENTE TERRESTRE 
99 % dos gases da atmosfera 
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ALTITUDE X PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
< PO2 
Maior 
altitude 
Menor 
altitude 
> PO2 
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 Pressão atmosférica (PATM) a nível do mar 
 O ar entra nos pulmões (inspiração) devido a diferença de 
pressão entre o interior e o exterior 
 PATM > Ppulmões  faz o ar entrar 
PATM 
Ppulmões 
ALTITUDE X PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
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PATM 
 Em grande altitudes 
 PATM < Ppulmões 
 Originando uma pequena diferença de pressão 
 Dificultando a captação de O2 e sua difusão no sangue 
 Hipóxia tissular 
Ppulmões 
ALTITUDE X PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
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 Sintomas em grandes altitudes 
 Dificuldade de enxergar 
 Aumento da frequência cardíaca 
 Distúrbios do comportamento (euforia à ira) 
 Confusão mental 
 Falta de coordenação motora 
 Náuseas 
 Dor de cabeça 
 Edema pulmonar e cerebral 
 Perda da consciência 
ALTITUDE X PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
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Fossas nasais 
Boca Faringe 
Laringe 
Traqueia 
Bronquíolos 
Brônquios 
Diafragma 
APARELHO 
RESPIRATÓRIO 
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 Brônquios 
 Ramificações da traqueia que penetram nos pulmões 
 Bronquíolos 
 Ramificações dos brônquios que terminam nos 
alvéolos 
Condução do ar 
até os alvéolos pulmonares 
APARELHO RESPIRATÓRIO 
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 Bolsa de ar vascularizada 
 Local onde ocorre a hematose 
 Interação SR x SC 
Alvéolos 
ALVÉOLOS 
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 Eritrócitos (glóbulos vermelhos) 
 Transportar O2 e CO2 na corrente sanguínea 
 Hemoglobina 
HEMATOSE 
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Grupo heme 
HEMOGLOBINA 
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 Alvéolos: 
 ↑ afinidade da Hb por O2 
 ↓ afinidade da Hb por CO2 
 Tecidos: 
 ↑ afinidade da Hb por CO2 
 ↓ afinidade da Hb por O2 
HEMATOSE 
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MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO 
INSPIRAÇÃO EXPIRAÇÃO 
contração relaxamento 
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EXERCÍCIO 
ESTUDO DIRIGIDO 
NO PORTAL Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
edcarlos.morais@fate.edu.br