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BIOENERGÉTICA
Professora: Isana Mara Aragão Frota
CRBio 46.760/05-D
Especialista em Bioquímica e Biologia Molecular Aplica à Área da Saúde
Mestre em Biotecnologia
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Bioenergética
Parte da biologia que estuda a energia necessária para a manutenção da vida.
 Fixação de energia (fotossíntese e quimiossíntese) 
 Liberação de energia (respiração e fermentação). 
ATP
fosforilação
Fosforilação
 Fotossíntese
 Respiração celular
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Fermentação
 É um conjunto de reações químicas controladas enzimaticamente, em que uma molécula orgânica (geralmente a glicose) é degradada em compostos mais simples, libertando energia. 
 Este processo tem grande importância econômica, sendo utilizado no fabrico de bebidas alcoólicas e pão, entre outros alimentos
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Dependendo do tipo de microrganismo presente, a fermentação pode ser:
fermentação alcoólica - tem como produtos finais etanol e dióxido de carbono, produtos utilizados pelo Homem na produção de vinho, cerveja e outras bebidas alcoólicas e do pão; 
fermentação acética – tem como produto final o ácido acético, que causa o azedar do vinho ou dos sumos de fruta e sua consequente transformação em vinagre; 
fermentação láctica - tem como produto final o ácido láctico, geralmente a partir da lactose do leite. O baixar do pH causado pela acumulação do ácido láctico causa a coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho usado no fabrico de iogurtes e queijos. 
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Pode-se considerar as reações da fermentação divididas em duas partes principais: a glicólise e a redução do ácido pirúvico.
1ª Etapa: 
Fosforilação da glicose (irreversível e catalisada por uma quinase  enzimas que transferem grupo fosfato de um composto de alta energia (gerallmente ATP) para um composto aceptor).
2ª Etapa: 
Isomerização da glicose-6-fosfato a frutose-6-fosfato
3ª Etapa: 
Fosforilação da frutose-6-fosfato (irreversível e catalisada pela fosfofrutoquinase)
4ª Etapa: 
Clivagem da frutose 1,6 - difosfato em duas trioses
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6ª Etapa:
Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato
Etapas seguintes :
Produção de ácido pirúvico
5ª Etapa:
Isomerização da Dihidroxicetona-P a Gliceraldeído-3-P
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Em resumo, no decurso da glicólise, por cada molécula de glicose, são produzidas duas moléculas de ácido pirúvico. No início do processo, foi investida energia (consumiram-se 2 ATP). No final do processo recuperou-se energia sob a forma de 4 ATP. O saldo é pois de 2ATP por molécula de glicose.
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I- Dupla fosforilação da hexose, à custa de 2 ATP, originando uma hexose com dois grupos fosfato
II- Clivagem desta hexose, produzindo duas trioses fosforiladas
III- Oxidação e nova fosforilação,, desta vez por fosfato inorgânico (Pi), das trioses fosfato, formando duas moléculas de um intermediário com dois grupos fosfato
IV- Transferências dos grupos fosfatos deste intermediáro para ADP, formando 4 ATP e 2 piruvato
Eventos fundamentais da glicólise:
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Etapas fundamentais da glicólise
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A fermentação láctica consiste na redução do ácido pirúvico em ácido láctico concomitante à oxidação do NADH em NAD+, conforme se representa .
  
A fermentação alcoólica, como o seu nome indica, conduz à formação de álcool etílico (etanol) e à libertação de dióxido de carbono.
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A Fermentação Acética é uma reação química que consiste na oxidação parcial, aeróbica, do álcool etílico, com produção de ácido acético
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Respiração
A energia pode ser liberada por um processo que se realiza nas células vivas denominado: RESPIRAÇÃO
É o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos.
A respiração aeróbica, extrai energia da glicose, porém, se dá em presença de O2 e resulta como produto final CO2 e H2O.
C6H12O6 + 6 H2O + 6O2  6CO2 + 12 H2O + ENERGIA 
Equação geral da respiração:
 Exotérmico  Liberação de energia
 Catabólico  “destruição da matéria orgânica”
Fase anaeróbica: ausência de O2
Fase aeróbica: participação do O2
Fases da respiração:
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Fase anaeróbia
Respiração
 Ocorre no citosol
 Caracterizada pela glicólise 
Reação em que cada molécula de glicose é desdobrada em duas de ácido pirúvico, com liberação de hidrogênio e energia
 O hidrogênio une-se a um transportador de hidrogênios, o NAD, formando NADH2.
A energia liberada é usada para a síntese de ATP, resultando no final do processo, um saldo de 2 ATP.
1 molécula de glicose  2 moléculas de ácido pirúvico + 2 NADH2 + 2ATP
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Glicólise: é um processo exotérmico
* 2 ATPs ativam o processo
* A glicose sofre uma cascata de reações, reduzindo-se a 2trioses (ácidos pirúvicos)
* Formam-se 4 ATPs, logo o saldo energético é de 2 ATPs
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Destino do ácido pirúvico
NADH2
 NAD
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Respiração 
Fase aeróbia
A respiração aeróbica, extrai energia da glicose, porém, se dá em presença de O2 e resulta como produto final CO2 e H2O.
Eucarionte: Ocorre nas mitocôndrias
Procariontes: membrana plasmática
Mitocôndrias
Duas membranas:
Externa, lisa e contínua
Interna e pregueada  Crista mitocondriais
Condrioma  Conjunto de mitocôndrias 
Motor celular
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Respiração
Acontecendo a cada instante dentro das mitocôndrias de nossas células, a respiração celular é vital para:
Manutenção da energia que nosso corpo utiliza para se movimentar
Pensar
Mandar impulsos elétricos
Controlar atividades celulares etc
O processo se baseia da quebra da glicose e na obtenção de uma quantidade significativa de ATP. Isso acontece em três fases distintas: Glicólise, Ciclo de Krebs e a Cadeia Transportadora de Elétrons (CTE) ou Cadeira Respiratória. 
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ETAPAS
CICLO DE KREBS 
(MATRIZ MITOCONDRIAL)
CADEIA RESPIRATÓRIA
 (CRISTAS MITOCONDRIAIS)
GLICÓLISE
(CITOSOL)
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Bioquímico alemão Hans Krebs que estabeleceu, em 1937, as seqüências de reações a partir de estudos preliminares  mais importante via metabólica celular.
O ciclo de Krebs é uma seqüência circular de oito reações que ocorre na matriz mitocondrial. 
Nessas reações, os grupos acetil (que provêm dos dois piruvatos que, por sua vez, vieram da glicose) são degradados em duas moléculas de gás carbônico, ao mesmo tempo que quatro elétrons são transferidos para três NAD e um FAD, e uma molécula de ATP é formada por fosforilação pelo nível de substrato. 
Ciclo de Krebs, ciclo do ácido cítrico ou ciclos dos ácidos tricarboxílicos 
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Na matriz mitocondrial cada molécula de piruvato vai se juntar a uma molécula de acetil CoA
As moléculas de ácido pirúvico que chegam à matriz da mitocôndria acabam gerando moléculas de CO2
As moléculas de hidrogênio unem-se a transportadores de hidrogênio: NAD  Formam-se, assim, NADH2 
O CO2 liberado na respiração provém do ciclo de Krebs.
piruvato desidrogenase
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1°: Este composto vai reagir com o oxaloacetato (produto do ciclo anterior) formando-se citrato.
3°: O citrato vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com libertação de NADH, e de CO2. 
2°: O citrato sofre uma desidratação originando o isocitrato. 
4°: O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato.
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Produz-se:
2CO2 + 3NADH + 1 FADH2 + 1 ATP
EM RESUMO, NO CICLO DE KREBS:
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Cadeia transportadora de elétrons
Também chamada de cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa
Nesse processo há liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP
O hidrogênio liberado une-se ao oxigênio formando água.
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Nessa transferência há captação de elétrons excitados que vão sendo captados por aceptores intermediários denominados citocromos.
Na cadeia respiratória há transferência dos hidrogênio transportados pelo NAD e pelo FAD, para o oxigênio, formando água
Nesse processo, os elétrons perdem gradativamente energia que, em parte, será utilizada para a formação de ATP
Cadeia transportadora de elétrons
NADH2
FADH2
Citocromo
Citocromo
Citocromo
Citocromo
O2
H2O
2H+
2é
2é
2é
2é
2é
2é
ATP
ATP
ATP
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Cadeia transportadora de elétrons
Nas cristas mitocondriais existem substâncias aceptoras de elétrons, entre elas o FAD e os citocromos (proteínas que contém ferro), levando-os ao encontro do oxigênio
Cada oxigênio recebe dois elétrons e ao mesmo tempo dois prótons do NAD
 
H2 + ½ O2  H2O
No transporte de elétron há liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP
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Respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que poderão ser usada nos processos vitais. Ela pode ser de dois tipos, Respiração Anaeróbia (sem utilização de oxigênio também chamada de fermentação) e Respiração Aeróbia (com utilização de oxigênio). A respiração celular é o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos. Na respiração, ocorre a libertação de dióxido de carbono e energia e o consumo de oxigénio e glicose, ou outra substância orgânica. A organela responsável por essa respiração é a mitocondria.
A respiração aeróbica, extrai energia da glicose, porém, se dá em presença de O2 e resulta como produto final CO2 e H2O.
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Acontecendo a cada instante dentro das mitocôndrias de nossas células, a respiração celular é vital para a manutenção da energia que nosso corpo utiliza para se movimentar, para pensar, para mandar impulsos elétricos, para controlar atividades celulares e até para resumir. O processo se baseia da quebra da glicólise e na obtenção de uma quantidade significativa da moeda energética ATP. Isso acontece em três fases distintas: a glicólise, o Ciclo de Krebs e a Cadeia Transportadora de Elétrons (CTE) ou Cadeira Respiratória. Vejamos cada um deles:
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3°: Isocitrato αcetoglutarato (5 carbonos)
Nesta reação há participaçao de NAD, onde o isocitrato sofre uma descaborxilação e uma desidrogenação transformando o NAD em NADH, liberando um CO2 e originando como produto o alfa-cetoglutarato
4°: αcetoglutarato Succinato (4 carbonos)
O α-cetoglutarato sofre uma descarboxilação, liberando um CO2. Também ocorre uma desidrogenação com um NAD originando um NADH, e o produto da reação acaba sendo o Succinato
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