Respiração Celular 1

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RESPIRAÇÃO CELULAR 
É o processo de conversão ou “extração” da energia das 
ligações químicas das moléculas orgânicas que será utilizada 
para todas as formas de trabalho biológico. 
 
A organela responsável por esse mecanismo é a mitocôndria. 
Neste processo ocorre a liberação de dióxido de carbono e 
energia e o consumo de oxigênio e glicose, ou outra molécula 
orgânica. 
 
 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
ETAPAS DA RESPIRAÇÃO 
CELULAR 
AULA 4: RESPIRAÇÃO CELULAR 
 
FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
 
GLICÓLISE 
 
• É o processo rápido de degradação de uma molécula de 
glicose em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. 
 
• Ocorre no hialoplasma(citossol) e consiste em 10 reações 
enzimáticas. 
 
 
 
 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
 
FUNÇÕES DA GLICÓLISE 
 
• Preparar a glicose para ser degradada em CO2 e H2O; 
• Sintetizar ATP com ou sem oxigênio; 
• Utilização de intermediários em processos biossintéticos. 
 
 
 
 
 
 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
FÓRMULA DA GLICÓLISE 
 
Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD
+ ---> 2 moléculas de ácido 
pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O 
 
Observar: 
- a fosforilação de 2 moléculas de ADP; 
- A redução de 2 moléculas de NAD+. 
 
 
 
 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
CICLO DE KREBS 
Também chamado de ciclo do ácido cítrico, é um conjunto de 
oito reações que ocorrem na matriz mitocondrial. 
 
O ácido pirúvico, formado no hialoplasma, penetra na 
mitocôndria, perde CO2 e sob a ação das descarboxilases 
(enzimas), converte-se em Acetil CoA, que combina-se com 
o ácido oxalacético (oxaloacetato), formando ácido cítrico e 
iniciando o ciclo. 
 
 
 
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Este processo visa a produção de substratos que serão desidrogenados e 
descarboxilados, através da degradação de grupos acetil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUBSTRATOS 
DESCARBOXILAÇÃO 
DESIDROGENAÇÃO 
CO2 PRINCIPAL 
METABÓLITO DO 
CICLO DE KREBS 
ATIVAÇÃO DA 
CADEIA 
RESPIRATÓRIA 
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• É o conjunto de substâncias presentes nas cristas da 
membrana interna da mitocôndria, onde ocorrem 
reações de óxido redução, fornecendo a energia 
necessária para a ressíntese do ATP, ocorrendo também a 
formação de H2O. 
• Composta por: 
- Quatro complexos proteicos I a IV; 
- duas moléculas conectoras móveis: coenzima Q 
(ubiquinona) e o Citocromo C (Cyt c). 
CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE 
TRANSPORTE DE ELÉTRONS 
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Os átomos de hidrogênio retirados pelo NAD dos esqueletos de 
carbono durante a GLICÓLISE e o ciclo de KREBS são 
transportados por várias moléculas até o oxigênio, formando 
H2O e ATP. 
 
Transporta elétrons desde o NADH e o FADH2 até o O2 e 
simultaneamente bombeia prótons H+ (nos complexos 
protéicos I, III e IV) da matriz mitocondrial (lado negativo, N) 
para o espaço intermembrana (lado positivo, P). 
 
 
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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
É o processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia 
liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória. 
 
Este processo depende de dois fatores: 
• da energia livre obtida do transporte de elétrons; 
• de uma enzima transportadora denominada ATPsintase ou 
ATPase. 
 
 
 
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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Resultado: 
1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3P 1 H2O + 3 ATP + 1 NAD 
 
1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2P 1 H2O + 2 ATP + 1 FAD 
 
 
 
 
 
 
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Resultado Final 
Glicólise + Ciclo de Krebs + Fosforilação Oxidativa 
1 C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 P  6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP 
 
-Glicólise: 2 ATP (por molécula degradada) 
 2 NADH2 : 6 ATP 
-Ciclo de Krebs: Acetil –CoA : 2 ATP 
 
- Cadeia Respiratória: 6 NADH2: 18 ATP 
 2 FADH2: 4 ATP 
 Total : 38 ATP 
 
 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
Após a ingestão dos alimentos, em um período posterior, (estado 
alimentado), devido ao afluxo abundante de nutrientes, há o 
predomínio dos processos anabólicos sobre os catabólicos. 
No organismo, havendo um ambiente hormonal em que há 
predomínio das ações da insulina sobre as do glucagon, o afluxo de 
glicose determina a captação de glicose e sua fosforilação. A glicose-
6-fosfato serve como substrato para a síntese de glicogênio ou sofre 
glicólise, cujo produto final, o piruvato, dá origem ao acetil-CoA, que 
entra no ciclo de Krebs para a produção de ATP. Em condições de 
anaerobiose, o piruvato produz lactato. 
 
 
METABOLISMO INTERMEDIÁRIO 
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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
INSULINA PROMOÇÃO DO ANABOLISMO 
• Glicogênese Muscular e Hepática; 
• Diminuição da glicogenólise; 
• Síntese de ácidos graxos e Lipogênese; 
• Diminuição da cetogênese e da lipólise; 
• captação muscular de aminoácidos e síntese proteica; 
• Diminuição do catabolismo protéico; 
• Diminuição gliconeogênese. 
 
 
 
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FERMENTAÇÃO OU RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA 
 
A fermentação ou respiração anaeróbia e a respiração 
aeróbia são duas vias possíveis de degradação dos compostos 
orgânicos – vias catabólicas – que permitem às células retirar 
energia química desses compostos. 
 
 
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MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS OBRIGATÓRIOS 
X 
ANAERÓBIOS FACULTATIVOS 
X 
AERÓBICOS (ESTRITOS OU OBRIGATÓRIOS) 
 
 
Vários microrganismos, que vivem em meios onde o oxigênio está quase 
ou completamente ausente, obtêm energia por processos anaeróbios, 
sendo a fermentação uma via catabólica que ocorre nestas condições. 
 
 
 
 
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A fermentação ocorre no hialoplasma das células e 
compreende duas etapas: 
 
GLICÓLISE= conjunto de reações que degradam uma 
molécula de glicose em duas moléculas de ácido pirúvico ou 
piruvato. 
 
REDUÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO OU PIRUVATO= ganho de 
elétrons dos átomos de hidrogênio formando o ácido láctico 
ou lactato. 
 
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A molécula de glicose é quimicamente inerte. Assim, para que a 
sua degradação se inicie, é necessário que esta seja ativada 
através da energia fornecida pelo ATP. 
 
Segue-se um conjunto de 10 reações enzimáticasque levam à 
degradação da glicose até ácido pirúvico, com formação de ATP e 
NADH. 
 
 
GLICÓLISE: ETAPA COMUM À FERMENTAÇÃO E À 
RESPIRAÇÃO AERÓBIA 
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FASE DE ATIVAÇÃO DA GLICOSE 
• A glicose é fosforilada por 2 ATP, formando-se 
frutose-difosfato; 
 
• A frutose-difosfato se desdobra em duas moléculas 
de aldeído fosfoglicérico (PGAL) ou gliceroaldeído. 
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FASE DE RENDIMENTO 
• O PGAL é oxidado, perdendo 2 hidrogênios (2e- + 2H+), os 
quais são utilizados para reduzir a molécula de NAD+, 
formando-se NADH + H+; 
• Formam-se 4 moléculas de ATP; 
• Após estas reações, forma-se ácido pirúvico (ou piruvato). 
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 • 2 moléculas de NADH; 
• 2 moléculas de ácido pirúvico; 
• 2 moléculas de ATP (formam-se 4, 
mas 2 são gastas na ativação da 
glicose). 
No final da glicólise, restam: 
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A redução do ácido pirúvico (piruvato), em condições de 
anaerobiose, faz-se pela ação do NADH, formado durante a 
glicólise, e pode conduzir à formação de diferentes 
produtos. Assim, existem vários tipos de fermentação, cujas 
designações indicam o produto final: fermentação alcoólica 
(álcool etílico), fermentação láctica (ácido láctico), 
fermentação acética (ácido acético) e fermentação butírica 
(ácido butírico). 
 
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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA x FERMENTAÇÃO LÁCTICA 
 
 
 
Produtos finais: diferem em função das reações que ocorrem 
a partir do ácido pirúvico. 
 
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FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
 
DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA DO ÁCIDO PIRÚVICO 
 
 CO2 
 
 ALDEÍDO ACÉTICO OU ACETOALDEÍDO 
REDUÇÃO 
 
 
 
 ETANOL (ÁLCOOL ETÍLICO) 
 
 Redução: ganho de átomos de hidrogênios que foram transferidos do 
NADH, formado durante a glicólise, o qual fica então na sua forma 
oxidada, o NAD+, podendo ser de novo reduzido. 
 
 
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• O rendimento energético da fermentação alcoólica é de 2 
ATP formados durante a glicólise. 
• Grande parte da energia da glicose permanece no etanol, 
um composto orgânico altamente energético (1g fornece 
em torno de 7 Kcal). 
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CONTRIBUIÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA 
 
A levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae é utilizada na 
produção de vinho, de cerveja e de pão. Esta levedura fermenta o 
carboidrato da massa produzindo gás carbônico (CO2) e etanol (álcool). 
 
• Fabricação do vinho e da cerveja: o álcool resultante da 
fermentação. 
• Fabricação do pão: dióxido de carbono. As bolhas deste gás 
contribuem para o crescimento da massa, tornando o pão leve e 
macio. 
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA 
 
REDUÇÃO DO ÁCIDO PIRÚVICO 
 
 
 
 
ÁCIDO LÁCTICO 
 
O rendimento energético na fermentação láctica é de 2 ATP 
sintetizados durante a glicólise. 
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CONTRIBUIÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA 
Fabricação de iogurte: produto obtido pela fermentação láctica através 
da ação das bactérias do gênero Lactobacillus e da espécie 
Streptococcus thermophilus sobre a lactose do leite integral ou 
desnatado. 
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EXERCÍCIO FÍSICO DE ALTA INTENSIDADE E CURTA DURAÇÃO 
As células musculares humanas, por não receberem oxigênio em 
quantidade suficiente, podem realizar a fermentação láctica, além da 
respiração aeróbia. Desta forma, conseguem sintetizar uma quantidade 
suplementar de moléculas de ATP. 
Acúmulo de ácido láctico nos músculos dores musculares, 
cãibras, fadiga muscular! 
 Perigo: toxicidade! 
IMPORTÂNCIA DO CICLO DE CORI (GLICONEOGÊNESE HEPÁTICA) 
 
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•O ATP é produzido no hialoplasma de todas as células durante o processo 
glicolítico, comum à fermentação e à respiração aeróbia. 
 
•É também produzido ao nível mitocondrial, via aeróbia, em reações do 
ciclo de Krebs, na matriz, e ainda devido ao transporte de elétrons ao nível 
das cadeias respiratórias, situadas na membrana interna. 
 
•Os produtos finais da respiração, CO2 e H2O, são moléculas simples com 
pouca energia potencial, ao contrário do etanol, produto final da 
fermentação alcoólica, que é um composto de elevada energia. 
RENDIMENTO ENERGÉTICO DA FERMENTAÇÃO E DA 
RESPIRAÇÃO 
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Durante a fermentação sintetizam-se quatro moléculas de ATP 
na fase glicolítica, mas, como são utilizadas duas moléculas de 
ATP na ativação da glicose, o rendimento é de duas moléculas 
de ATP. 
 
Na respiração aeróbia, para além das duas moléculas de ATP, 
como rendimento da glicólise, sintetizam-se mais 34 ou 36 
moléculas, devido aos processos que ocorrem após a formação 
do ácido pirúvico. Saldo Total: 36 ou 38 ATP 
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NADH FORMADO NA GLICÓLISE 
O NADH, originado fora da mitocôndria, é incapaz de 
atravessar a membrana mitocondrial, transferindo os seus 
elétrons através da membrana. O processo de 
transferência dos elétrons pode variar, o que vai afetar a 
quantidade de moléculas de ATP que se formam na cadeia 
transportadora. 
 
Se formarem apenas dois ATP, o saldo final, visto que são 
duas moléculas de NADH, será de 36 ATP.