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BIOSSÍNTESE CONSTRUÇÃO CONSUMO DE ATP DEGRADAÇÃO PRODUÇÃO DE ATP METABOLISMO: transformações químicas a nível celular Metabolismo em geral RESPIRAÇÃO CELULAR Processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que poderão ser usadas nos processos vitais. Pode ser respiração anaeróbica respiração aeróbica É o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos. ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR I- GLICÓLISE – Quebra da glicose III- CADEIA RESPIRATÓRIA – Produção de moléculas de ATP II- CICLO DE KREBS - Conjunto de reações que formam CO2 - H2O - NADH2 - FADH2 LOCAIS DA RESPIRAÇÃO CELULAR 2a. CICLO DE KREBS 3a. CADEIA RESPIRATÓRIA 1a. GLICÓLISE HIALOPLASMA M I T O C Ô N D R I A S Membranaexterna GLICÓLISE/ VIA GLICOLÍTICA GLICOSE Nos organismos anaeróbios (e mesmo nos aeróbios, em certas circunstâncias), pelo contrário, a glicólise é prosseguida por um outro processo designado por fermentação. GLICÓLISE/ VIA GLICOLÍTICA Nos organismos aeróbios constitui o segmento inicial da degradação da glicose, sendo essencialmente prosseguida pelo processo a que, globalmente se atribui a designação de respiração celular. Quando esse processo não envolve consumo de oxigênio molecular e por isso é chamado de fermentação anaeróbica. A fermentação é um processo de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o próprio corpo, chamados nestes casos de fermentos. Exemplo de fermentação: - açúcares das plantas em álcool, - processo de fabricação da cerveja (álcool etílico e CO2) produzidos a partir do consumo de açúcares presentes no malte - obtido através da cevada germinada. Processo usado no preparo da massa do pão/ bolo: fermentos das leveduras/ fungos - consomem o açúcar (amido) da massa do pão, liberando CO2 , que aumenta o volume da massa. Exemplos: 1. Iogurte (fermentação láctica): lactobacilos, produzem ácido lático; 2. Pão e cerveja (fermentação alcoólica): fungos (anaeróbicos facultativos), que produzem no final álcool; 3. Vinagre (fermentação acética): consiste numa reação química, onde ocorre a oxidação parcial do álcool etílico, obtendo o ácido acético. Outro exemplo: nos músculos, a quando da atividade fisica intensa e na ausência de oxigênio, com a formação de lactato (ácido láctico). • Nas células as reações metabólicas raramente ocorrem de forma isolada; em geral, são organizadas em sequências de múltiplos passos, denominadas vias, tais com o glicólise; • As vias, em sua maior parte, podem ser classificadas como: Visão Geral Ω Catabólicas: de degradação Ω Anabólicas: de síntese Nutrientes contendo energia: Carboidratos Gorduras Proteínas Moléculas precursoras: Aminoácidos Oses Ácidos graxos Bases nitrogenadas Moléculas complexas: Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucléicos Produtos finais pobres em energia: CO2 H2O NH3 Energia química ATP NADH C A T A B O L I S M O A N A B O L I S M O EXERGÔNICAS ENDERGÔNICAS Glicose - proveniente da dieta ou produção endógena é degradada pelo organismo com o principal propósito de liberar energia. Glicólise aeróbica: é a degradação da glicose na presença de O2, produto final o piruvato que é transportado para dentro da mitocôndria para completar sua oxidação até CO2 e H2, ativando o ciclo de krebs e a cadeia respiratória. Glicólise anaeróbica: degradação da glicose sem a necessidade de O2, produto final ácido lático. Utilizada quando exercícios rigorosos são realizados. É a seqüência metabólica de várias reações enzimáticas, na qual a glicose é oxidada produzindo: 2 moléculas de Ácido Pirúvico 2 moléculas de ATP 2 equivalentes reduzidos de NAD+, que serão introduzidos na cadeia respiratória ou na fermentação. GLICÓLISE glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 NADH + 2 ácido pirúvico + 2 ATP + 2 H2O Funções da Via Glicolítica - Transformar glicose em piruvato. - Sintetizar ATP com ou sem oxigênio. - Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O. - Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose. - Alguns intermediários são utilizados em diversos processos biossintéticos. • É a sequência metabólica contendo 10 dez reações catalisadas por enzimas livres no citosol. • Principal rota para geração de ATP nas células e está presente em todos os tipos de tecidos. • A glicose é o principal carboidrato em nossa dieta e é o açúcar que circula no sangue para assegurar que todas as células tenham suporte energético contínuo. • A sua finalização é a oxidação de glicose a piruvato. VIA DE SINALIZAÇÃO DA GLICOSE IRS1 – PI3K – AKT - GLUT 4 • FASES DE PREPARAÇÃO GLICOLÍTICA • 1. FASE PREPARATÓRIA Preparação, regulação e gasto de energia • 2. FASE DE PAGAMENTO Produção de ATP e oxidação Sequência da Glicólise Fase 1: preparação, regulação e gasto de energia: A célula gasta 2 moléculas de ATP e Mg2+ Processa-se em cinco reações bioquímicas. Nenhuma energia é armazenada, pelo contrário, duas moléculas de ATP são investidas nas reações de fosforilação. Fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO4) a uma proteína/ molécula. A fosforilação é um dos principais participantes nos mecanismos de regulação das proteínas. É importante nos mecanismos de reações da qual participa o ATP. A energia obtida na respiração ou na fotossíntese é utilizada para adicionar o grupo fosfato ao ADP ATP. Esta molécula armazena essa energia, que fica a disposição da célula. Sequência da Glicólise Glicose Reação 1: a glicose que entra nos tecidos é fosforilada com o gasto energético de uma molécula de ATP. Enzima: Hexoquinase. Reação irreversível e um dos três passos que regulam a glicólise. A fosforilação da glicose na primeira reação impede que esta saia da célula novamente. Ao adicionar um grupo fosfato à glicose, ela torna-se um molécula carregada negativamente e é impossível atravessar passivamente a membrana celular. Ao manter a glicose aprisionada dentro da célula a glicólise é garantida. Hexoquinase é a enzima que catalisa a conversão de ATP e uma D-hexose a ADP e uma D-hexose-6-fosfato. A hexoquinase é uma enzima reguladora. A hexoquinase muscular é inibida alostericamente pelo seu produto, a glicose-6-fosfato. Sempre que a concentração de glicose-6-fosfato no interior da célula aumenta acima do seu nível normal, a hexoquinase é inibida de forma temporária e reversível, colocando a velocidade de formação da glicose-6-fosfato em equilíbrio com a sua velocidade de utilização e restabelecendo o estado de equilíbrio estacionário. Portanto, por cada uma das molécula de glicose que “entra” no processo de glicólise, ocorrerá a oxidação de duas moléculas de fosfogliceraldeído em ácido difosfoglicérido. 1. FASE PREPARATÓRIA Preparação, regulação e gasto de energia hexoquinase fosfoexose-isomerase fosfofrutoquinase aldolase triosefosfato isomerase 2. FASE DE PAGAMENTO Produção de ATP e oxidação Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase Fosfoglicerocinase Fosfogliceromutase enolase piruvato quinase GLICÓLISE C6H12 O6 LEMBRETE Na glicólise entra uma molécula de GLICOSE com 6 carbonos e sai 2 moléculas de piruvato de 3 carbonos GLICOSE AC.PIRUVICO PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE Quebra da molécula glicose C 6H12O6 (2) C3H4O34H + NAD/FAD - Moléculas Carregadora de H+ - Cada molécula carrega 2 átomos de H+ ÁCIDO PIRÚVICO - 2NAD + 2H2 = 2NADH2 -FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS MITOCÔNDRIAS CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓ RIA HIALO PLASMA GLICÓ LISE IMPORTANTE - SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO PRODUTOS DA GLICÓLISE Glicose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -----------> 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O GLICÓLISE I – ESTÁGIO Preparação da glicose Investimento de energia para ser recuperada mais tarde I I– ESTÁGIO Quebra e rearranjo da molécula de glicose em duas moléculas de 3 carbonos III– ESTÁGIO Oxidação: Geração de energia PIRUVATO ( 2 MOLÉCULAS) Carboxilação do piruvato a oxalacetato (gliconeogênese) Metabolismo Aeróbico Ocorre na mitocôndria Metabolismo Anaeróbico: cristalino, córnea do olho, medula renal, testículos, leucócitos, hemácias. Acetil-CoA CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO matriz mitocondrial ATP CO2 Piruvato ↓↑ Lactato Piruvato ↓ Etanol, CO2 *Hemácias *Músculos em exercício ↓pH, cãibras Excedente de lactato→ fígado para produzir glicose. *Tecidos anóxicos IAM/embolia pulmonar/hemorragia *Fungos *Algumas bactérias (flora intestinal) Acetil-CoA Piruvato + CoA piruvato desidrogenase acetil-CoA +CO2 NAD+ NADH CH3 C=O O- C=O Ciclo de Krebs PRODUTOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS POR CADA ÁCIDO PIRÚVICO 3 NADH2 1 FADH2 1 ATP COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO, O RESULTADO FINAL É: 6 NADH2 2 FADH2 2 ATP Citrato-sintase Aconitase Fumaras e Succionato-desidrogenase Tioquinase-succínica L-malato-desidrogenase Isocitrato-desidrogenase Complexo da desidrogenase CADEIA RESPIRATÓRIA ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR I- GLICÓLISE – Quebra da glicose III- CADEIA RESPIRATÓRIA – Produção de moléculas de ATP II- CICLO DE KREBS - Conjunto de reações que formam CO2 - H2O - NADH2 - FADH2 GLICOSE AC.PIRUVICO PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE Quebra da molécula glicose C 6H12O6 (2) C3H4O3 4H + NAD/FAD - Moléculas Carregadora de H+ - Cada molécula carrega 2 átomos de H+ ÁCIDO PIRÚVICO - 2NAD + 2H2 = 2NADH2 -FORAM PRODUZIDOS 2AC.PIRÚVICOS MITOCÔNDRIAS CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓ RIA HIALO PLASMA GLICÓ LISE IMPORTANTE - SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO PRODUTOS DA GLICÓLISE Ciclo de Krebs PRODUTOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS POR CADA ÁCIDO PIRÚVICO 3 NADH2 1 FADH2 1 ATP COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE ÁCIDO PIRÚVICO, O RESULTADO FINAL É: 6 NADH2 2 FADH2 2 ATP Cadeia Respiratória • É uma sequência de reações através das quais os átomos de hidrogênio originados do ciclo de Krebs são transportados e doados ao oxigênio. • Como esse processo é realizado de forma gradativa, a energia liberada pode ser utilizada para que a célula produza ATP. Produção de energia • A cadeia respiratória pode ser chamada de cadeia transportadora de elétrons; • A formação de ATP é conhecida como fosforilação oxidativa; • A quantidade de energia liberada nesse processo é suficiente para formar 36 moléculas de ATPs. Cadeia respiratória CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS NADH2 FADH2 MEMBRANA DAS CRISTAS MITOCONDRIAIS PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ELÉTRONS RESULTADO FINAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR A PARTIR DE UMA GLICOSE - GLICÓLISE – 2 ATP+ 2 NADH2 (2 + 2X3=8ATP -CICLO KREBS –1ATP+3NADH2 (2X3X3+2)=20ATP 1FADH2 (2X2) = 4 ATP - CoA –1NADH2 (2X3) = 6 ATP - AO FINAL DA CADEIA 8 + 6 + 20 + 4 = 38 ATP’S atualmente 32 ATPS (2,5+1,5) OBS - NA MITOCÔNDRIA SÃO 2 AC. PIRÚVICOS ORIGINA 3ATP ORIGINA 2ATP GLICÓLISE Ácido pirúvico Acetil-CoA CADEIA RESPIRATÓRIA 2 ATP 6 ATP 6 ATP 18 ATP 4 ATP 2 ATP 2 ATP 2 ATP 2 NADH 2 NADH 6 NADH 2 FADH CICLO DE KREBS MITOCÔNDRIA CITOPLASMA BALANÇO ENERGÉTICO Destinos do piruvato • O piruvato, em condições aeróbicas é oxidado a acetato, o qual entra no ciclo de Krebs e é oxidado até CO2 e H2O. • Entretanto, sob condições anaeróbicas (como em músculos esqueléticos muito ativos, em plantas submersas ou em algumas bactérias) ocorre a fermentação formando produtos como o lactato e o etanol. Destinos do piruvato Glicólise anaeróbica: É a degradação da glicose sem a necessidade de O2, tendo como produto final o acido lático, esta via é muito mais rápida que a glicolise aeróbica sendo utilizada quando exercícios rigorosos são realizados. • Glicólise aeróbica: É a degradação da glicose na presença de O2, tendo como produto final o piruvato que por sua vez é transportado para dentro da mitocôndria para completar sua oxidação ate CO2 e H2O, ativando o ciclo de krebs e a cadeia respiratória. FERMENTAÇÃO LÁCTICA FERMENTAÇÃO LÁCTICA FERMENTAÇÃO LÁCTICA
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