Metabolismo energético fermentacao e respiracao celular

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Metabolismo Energético: 
Fermentação e Respiração celular
Profa. Carolina Viana
RESPIRAÇÃO CELULAR
REVISÃO CARBOIDRATOS
• Os carboidratos são polímeros que ocorrem na natureza
como:
• Monossacarídeos (aldoses ou cetoses)
• Oligossacarídeos (várias unidades de monossacarídeos)
• Polissacarídeos (moléculas grandes contendo muitas
unidades monossacarídicas com estrutura linear ou
ramificada).
REVISÃO CARBOIDRATOS
• Monossacarídeos
Glicose
Frutose
REVISÃO CARBOIDRATOS
• Oligossacarídeos
REVISÃO CARBOIDRATOS
• Polissacarídeos
Metabolismo dos carboidratos
Metabolismo - conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem 
no interior dos organismos vivos. 
Metabolismo celular - conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas 
células. 
Crescimento, reprodução, manutenção das estruturas, 
respostas aos estímulos ambientais
Degradação Síntese
METABOLISMO CARBOIDRATOS
Metabolismo
Catabolismo Anabolismo
Catabolismo exagerado!!
Anabolismo exagerado!!
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
• As reações químicas do metabolismo estão organizadas
em vias metabólicas, que são seqüências de reações em
que o produto de uma reação é utilizado como reagente
na reação seguinte.
• Diferentes enzimas catalisam diferentes passos de vias
metabólicas, agindo de forma concentrada de modo a
não interromper o fluxo nessas vias.
• As enzimas regulam as vias metabólicas em resposta a
mudanças no ambiente celular ou a sinais de outras
células.
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
• Mecanismo pelo qual as células dos seres vivos
produzem energia, a partir da glicose, para seus
processos vitais.
• A glicose é o principal combustível da maioria dos
organismos e ocupa uma posição central no
metabolismo. Ela é rica em energia potencial.
• Nesse processo a glicose é totalmente oxidada até CO2
e H2O.
• Nos alimentamos diariamente de diversos compostos
orgânicos: carboidratos, lipídios, proteínas, todos
estes compostos podem servir de fonte de energia
para a célula.
• Porém, seria complicado para a célula ter que obter
energia diretamente dessas fontes, pois a célula teria
que estar equipada com uma quantidade grande de
enzimas para realizar esse mecanismo.
• Dessa maneira as células convertem a energia de
diversos compostos orgânicos e armazenam em um só
tipo de molécula energética: o ATP
Modelo Espacial do ATP
ATP
O ATP consiste numa molécula de 
Adenina, unida a uma molécula de 
Ribose que se liga a três fosfatos
Como podemos 
perceber o ATP é um 
nucleotídeo de RNA
As ligações entre os grupos 
fosfatos do ATP possui 
grande quantidade de 
energia armazenada.
Quando o essas ligações são 
rompidas há liberação de 
energia que a célula utiliza 
para realizar trabalho.
O ATP é produzido para 
fornecer energia para célula 
imediatamente e não para 
armazenar energia.
Quando o organismo quer 
armazenar energia a longo 
prazo ele o faz convertendo 
carboidratos em lipídios.
Então, o objetivo da Respiraçao
Celular é converter energia contida em 
compostos orgânicos em ATP para este 
fornecer energia para a célula.
A Respiração Celular ocorre na 
mitocôndria
citosol
Cristas 
mitocondriais
Matriz 
mitocondrial
Os três estágios da respiração celular:
Glicólise
Cadeia 
Transportadora 
de Elétrons
Ciclo de Krebs
Visão Geral da Respiração
O combustível mais comum 
para as células é a glicose.
C6H12O6
As células obtém energia quando 
oxidam (queimam) a glicose
A respiração celular é dividida em 
3 Etapas
1) Glicólise
2) Ciclo de Krebs
3) Cadeia Respiratória
GLICÓLISE E CICLO DE KREBS
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presentes em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presente em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Possui 2 membranas: uma externa
que possui a função de proteger a 
organela e outra interna que se dobra 
formando pregas em várias posições 
aumentando a área de superfície e 
formando as Cristas Mitocondriais.
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presente em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Possui 2 membranas: uma externa
que possui a função de proteger a 
organela e outra interna que se dobra 
formando pregas em várias posições 
aumentando a área de superfície e 
formando as Cristas Mitocondriais.
A região limitada pela membrana 
interna é conhecida como Matriz 
Mitocondrial. Nesse ambiente estão 
presentes diversos tipos de proteínas, 
ribossomos e DNA mitocondrial, além 
de outros componentes químicos. 
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presente em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Possui 2 membranas: uma externa
que possui a função de proteger a 
organela e outra interna que se dobra 
formando pregas em várias posições 
aumentando a área de superfície e 
formando as Cristas Mitocondriais.
A região limitada pela membrana 
interna é conhecida como Matriz 
Mitocondrial. Nesse ambiente estão 
presentes diversos tipos de proteínas, 
ribossomos e DNA mitocondrial, além 
de outros componentes químicos. 
Por possuir DNA próprio as 
mitocôndrias possuem a capacidade 
de sintetizar suas próprias proteínas, 
além de se auto-duplicar
independentemente da célula. 
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presente em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Possui 2 membranas: uma externa
que possui a função de proteger a 
organela e outra interna que se dobra 
formando pregas em várias posições 
aumentando a área de superfície e 
formando as Cristas Mitocondriais.
A região limitada pela membrana 
interna é conhecida como Matriz 
Mitocondrial. Nesse ambiente estão 
presentes diversos tipos de proteínas, 
ribossomos e DNA mitocondrial, além 
de outros componentes químicos. 
Por possuir DNA próprio as 
mitocôndrias possuem a capacidade 
de sintetizar suas próprias proteínas, 
além de se auto-duplicar
independentemente da célula. 
A função principal das mitocôndrias é 
converter a energia química potencial de 
moléculas orgânicas em uma forma que 
as células possam utilizá-la. Esse 
mecanismo de conversão chama-se 
respiração celular e a moeda energética 
produzida ATP.
Mitocrôndia
São organelas alongadas em forma 
de bastonete, presente em 
praticamente todas as células 
eucariotas. Seu número na célula 
varia de um a centenas dependendo 
do tipo celular.
Possui 2 membranas: uma externa
que possui a função de proteger a 
organela e outra interna que se dobra 
formando pregas em várias posições 
aumentando a área de superfície e 
formando as Cristas Mitocondriais.
A região limitada pela membrana 
interna é conhecida como Matriz 
Mitocondrial. Nesse ambiente estão 
presentes diversos tipos de proteínas, 
ribossomos e DNA mitocondrial, além 
de outros componentes químicos. 
Por possuir DNA próprio as 
mitocôndrias possuem a capacidade 
de sintetizar suas próprias proteínas, 
além de se auto-duplicar
independentemente da célula. 
A função principal das mitocôndrias é 
converter a energia química potencial de 
moléculas orgânicas em uma forma que 
as células possam utilizá-la. Esse 
mecanismo de conversão chama-se 
respiração celular e amoeda energética 
produzida ATP.
Duas fases da Respiração Celular irão 
ocorrer nas mitocôndrias
1) Ciclo de Krebs na Matriz 
2) Cadeia Respiratória nas Cristas 
Mitocondriais
Glicólise 
Glicólise
A glicólise (do grego glykos, açúcar, e lysis, 
quebra) é uma sequência de 10 reações 
que ocorrem no citoplasma.
Uma molécula de glicose é quebrada em 
duas moléculas de Piruvato (Ácido 
Pirúvico), com saldo líquido de 2 ATPs e 2 
NADH.
O NAD+ possui capacidade de captar 
elétrons energizados e íons H+, sendo 
assim denominados os transportadores de 
elétrons hidrogênios da respiração.
A glicose não necessita de oxigênio para 
ocorrer. As etapas seguintes são aeróbias, 
só ocorrendo se existir oxigênio disponível. 
Na falta desse gás o piruvato é convertido 
em Etanol + CO2 ou Ácido Lático. Processo 
denominado Fermentação.
O2 presente
Respiração
Mitocôndria
O2 ausente
Fermentação
Citoplasma
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Durante essa seqüência de 
reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 
4 NADH e 1 FADH2 para cada 
Piruvato.
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Durante essa seqüência de 
reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 
4 NADH e 1 FADH2 para cada 
Piruvato.
O FADH2 possui a mesma função 
do NADH que é carregar elétrons 
ricos em em energia para a cadeia 
respiratória (última etapa).
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Durante essa seqüência de 
reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 
4 NADH e 1 FADH2 para cada 
Piruvato.
O FADH2 possui a mesma função 
do NADH que é carregar elétrons 
ricos em em energia para a cadeia 
respiratória (última etapa).
Repare que a glicose possuia 6 
carbonos, foi quebrada em 2 
piruvatos (3C) e estes foram 
convertidos em CO2
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Durante essa seqüência de 
reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 
4 NADH e 1 FADH2 para cada 
Piruvato.
O FADH2 possui a mesma função 
do NADH que é carregar elétrons 
ricos em em energia para a cadeia 
respiratória (última etapa).
Repare que a glicose possuia 6 
carbonos, foi quebrada em 2 
piruvatos (3C) e estes foram 
convertidos em CO2
Dessa maneira, dizemos que a 
respiração corresponde a oxidação 
completa da glicose, 
transformando-a em 6CO2
Ciclo de Krebs
Também chamado de ciclo 
do ácido cítrico
2 Piruvato
(3C)
2 NADH
2CO2
CoA
NAD+
Os dois piruvatos produzidos na 
glicólise no citoplasma migram 
para a mitocôndria
Cada Piruvato possui 3 carbonos. 
Ao entrar na mitocôndria um 
carbono é retirado e sai como CO2.
Em seguida o piruvato converte-se 
em Acetil (2C) que reage com a 
Coenzima A (CoA) formando o 
Acetil-CoA e NADH.
O Acetil-CoA entra numa 
seqüência de reações que nós 
chamamos de Ciclo de Krebs
Durante essa seqüência de 
reações são liberados 2 CO2, 1 ATP, 
4 NADH e 1 FADH2 para cada 
Piruvato.
O FADH2 possui a mesma função 
do NADH que é carregar elétrons 
ricos em em energia para a cadeia 
respiratória (última etapa).
Repare que a glicose possuia 6 
carbonos, foi quebrada em 2 
piruvatos (3C) e estes foram 
convertidos em CO2
Dessa maneira, dizemos que a 
respiração corresponde a oxidação 
completa da glicose, 
transformando-a em 6CO2
Para cada 2 piruvatos que entram 
no ciclo são liberados:
6 CO2
8 NADH
2 FADH2
2 ATPs
Cadeia respiratória
Também chamada de Cadeia transportadora 
de elétrons – 3ª Etapa da Respiração
Local: Crista Mitocondrial
 NADH e FADH2 carregam elétrons ricos em energia que foram extraídos da Glicose.
 É a energia desses elétrons que a cadeia respiratória utiliza para produzir muitos ATPs (32)
ANALOGIA DA “CATRACA”
Hipótese quimiosmótica
de Peter Mitchell
ATP sintase
Espaço Intermembrana
Matriz Mitocondrial
NADH e FADH2 produzidos nas etapas 
anteriores vão liberar elétrons ricos em 
energia para proteínas da membrana.
Os elétrons ricos em energia vão passar, 
atraídos pelo O2 por uma séria de 
proteínas da cadeia respiratória.
Três dessas proteínas vão utilizar a energia 
desses elétrons energizados para bombear 
íons H+ para o espaço intermembranoso.
Quando os elétrons se encontrar com o O2
vai ser formado água. Dizemos que o 
oxigênio é o aceptor final de elétrons.
Isso explica o porque necessitamos tanto 
de oxigênio. Todas as células necessitam 
deste composto para a respiração.
O bombeamento de H+ para o lado 
intermembranoso deixa esta região 
altamente ácida.
Por difusão, os H+ tenderão a voltarpara 
a matriz mitocondrial, porém, a membrana 
interna é impermeável ao H+
O único caminho dos H+ é passar pela 
enzima ATP Sintase, que se movimenta 
com a passagem de H+.
Esse movimento realizado pela enzima ATP 
Sintase é responsável pela adição de um 
fosfato ao ADP formando ATP.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA 
FERMENTAÇÃO
Fermentação
Sinônimo: Respiração Anaeróbia (Sem O2)
Local: Citoplasma da célula
Respiração 
Celular
(Mitocôndria)
Fermentação Lática
Fermentação Alcóolica
Sem 
O2
Com 
O2
Fermentação Alcoólica
Fermentação Alcoólica
Realizado por: Leveduras (fungos unicelulares) –
Principalmente as do gênero: Saccharomyces sp.
As leveduras e algumas bactérias fermentam
açúcares, produzindo álcool etílico e gás
carbônico, processo denominado fermentação
alcoólica. O homem utiliza os dois produtos
dessa fermentação: o álcool etílico, empregado
há milênios na fabricação de bebidas
alcoólicas e o gás carbônico, importante na
fabricação do pão, um dos mais tradicionais
alimentos da humanidade.
CO2 é o responsável pelo 
crescimento da massa do pão
O etanol produzido a partir da 
fermentação é utilizado para 
produção de bebidas alcoólicas.
O etanol produzido a partir 
da fermentação da cana de 
açúcar é utilizado para 
fabricação do álcool etílico..
Fermentação Lática
A fermentação láctica é um processo fermentativo anaeróbio
(não requer oxigênio) que visa degradar moléculas orgânicas
para obtenção de energia química, este processo é realizado
por bactérias láticas e em situações de falta de oxigênio em
células de músculos esqueléticos. Dois importantes gêneros
de bactérias do ácido lático são Streeptococcus e
lactobacillos.
Lactobacillus sp.
A fermentação do leite é realizada por bactérias que produzem ácido 
lático a partir da lactose.
A acidez provoca a coagulação das proteínas do leite que precipitam. 
O leite então fica com dois aspectos a parte líquida chamada de soro, e 
a parte sólida formada pela coalhada (proteínas coaguladas)
Queijo
Iogurte
No músculo
As fibras musculares são células que 
necessitam constantemente de O2 para 
realizar sua função de contração
Durante uma atividade física 
prolongada a quantidade de O2 que 
chegam as fibras é limitada.
Para continuar gerando ATP as células 
musculares realizam em condições 
anaeróbicas a fermentação lática.
O excesso de ácido lático nos 
tecidos musculares pode causar 
vários problemas como fadiga 
muscular e câimbra.
Fibra relaxada
Fibra contraída
O2
Respiração
Glicose
Ácido Lático
2 ATPs
Fermentação 
Lática
Mas...
16/03/2017 00:27 Xuxu o seu Professor! 44