Respiração celular e fermentação

Respiração CelularRespiração Celular

Professora RaquelCed 416 – Santa MariaMaio 2016

Respiração Aeróbia

• Processo pelo qual a glicose é degradada em CO2 e H2O na presença de oxigênio.

• Rendimento: 36 ATPs 36 ATPs por molécula de glicose quebrada.

• Dividida em duas partes:

Respiração Aeróbia Fase anaeróbiaFase anaeróbia (glicólise): (glicólise): não

necessita de oxigênio e é realizada no citoplasma.

Fase aeróbiaFase aeróbia (oxidação do ácido (oxidação do ácido pirúvico, ciclo de Krebs, fosforilação pirúvico, ciclo de Krebs, fosforilação oxidativa e cadeia transportadora de oxidativa e cadeia transportadora de elétrons)elétrons): requer a presença de oxigênio e ocorre dentro das mitocôndrias

NÃO ESQUEÇA! NÃO ESQUEÇA! Redução – reação química que leva ao ganho de energia. Oxidação – reação química que leva a perda de energia.

Respiração aeróbia

• Glicólise• Ciclo de Krebs• Cadeia transportadora de elétrons

Equação Geral

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

Membrana interna

Membrana externa

Matriz MitocondrialOxidação do ácido pirúvicoCiclo de Krebs

Fosforilação oxidativa e cadeia respiratóriaCrista Mitocondrial

Processos mitocondriais

Glicólise – no citoplasma (citosol)

NADNAD: substância que atua como coenzima e que recebe elétrons e hidrogênios sendo reduzida a NADH2.

redução do NAD + para NADH e a reação inversa (a oxidação do NADH a NAD +) ciclo de krebs.

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Oxidação do ácido pirúvico - Matriz

Importante!Importante! Duas moléculas de ácido pirúvico

passam pelo processo de oxidação,

produzindo duas moléculas de acetil - CoA

Importante!Importante! Duas moléculas de acetil - CoA passam pelo

ciclo de Krebs. Portanto, os resultados

apresentados devem ser

considerados sempre em dobro.

Ciclo de Krebs –

Matriz

Fosforilação Oxidativa e Cadeia transportadora de elétrons - crista

-NADH2 e FADH2 sofrem oxidação (liberam H+).-Os citocromos (moléculas transportadoras) transferem elétrons de um nível de maior energia para outro de menor energia.- A liberação de energia permite a produção de ATPs (fosforilação = adição de Pi)

E o gás oxigênio?

• O gás oxigênio (O2) é o aceptor final de hidrogênios que se soltam das moléculas de NADH2 e FADH2.

• A formação das moléculas de água (H2O) se dá porque os hidrogênios liberados são recebidos pelas moléculas de O2.

MitocôndriaMitocôndria

• OrganelaOrganela na qual a respiração celular respiração celular ocorre.

Membrane interna

Membranaexterna

Espaço intermembranar

Matriz Crista

Respiração CelularRespiração Celular

1. Glicólise (quebra do açúcar)1. Glicólise (quebra do açúcar)a. Citosol.

2. Ciclo de Krebs (ciclo do Acido Cítrico )2. Ciclo de Krebs (ciclo do Acido Cítrico )a. Matriz mitocondrial

3. Cadeia respiratória (Transporte eletrônico) 3. Cadeia respiratória (Transporte eletrônico) 4. Fosforilação Oxidativa4. Fosforilação Oxidativa

a. Membrana interna mitocondrial.

1. Glicólise1. Glicólise

A. Investimento de energia:A. Investimento de energia:

Glicose (6C)

Gliceraldeido fosfato (2 - 3C) (G3P or GAP)

2 ATP - usado0 ATP - produzido0 NADH - produzido

2ATP

2ADP + P

C-C-C-C-C-C

C-C-C C-C-C

1. Glicólise1. Glicólise

B. Energia construída B. Energia construída

Gliceraldeido fosfato (2 - 3C) (G3P or GAP)

Piruvato (2 - 3C) (PYR)

0 ATP - usado4 ATP - produzido2 NADH - produzido

4ATP

4ADP + PC-C-C C-C-C

C-C-C C-C-C

GAP GAP

(PYR) (PYR)

Produção total Produção total GlicóliseGlicólise

2 - 3C-Piruvato 2 - ATP2 - NADH

Fosforilação

• ATP é formado quando uma enzima transfere o grupo fosfatogrupo fosfato do substrato para ADP.

Enzima

Substrato

O-

C=OC-O-CH2

P P P Adenosine

ADP(PEP)Exemplo:PEP para PYR

P PPATP

O-

C=OC=OCH2

Produto(Pyruvate)

Adenosine

2. Ciclo de Krebs2. Ciclo de Krebs

• Ocorre quando Oxigênio está presente (aeróbico).Oxigênio está presente (aeróbico).

• 2 Piruvato (3C) moléculas são transportados através da membrane mitocondrial para matriz e é convertido para 2 Acetil CoA (2C) moléculas.

CitosolCCC

2 Piruvate

2 CO2 CO22

2 Acetil CoA2 Acetil CoAC-CC-C

2NADH2NADH2 NAD+

Matriz

2. Produtos do ciclo de Krebs2. Produtos do ciclo de Krebs

2 - NADH2 - NADH

2 - CO2 - CO22

2- Acetyl CoA (2C)2- Acetyl CoA (2C)

2. Ciclo de Krebs (2. Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)ciclo do ácido cítrico)

• Local:Local: matriz mitocondrial.

• Acetil CoA (2C) se liga ao Oxalacetic acid (4C - OAA) para fazer Citrate (6C).

• Precisa de 2 voltas do ciclo de Krebs para fazer 1 molecula de glicose

MitochondrialMatrix

Ciclo deKrebs

1 Acetil CoA (2C)

3 NAD+

3 NADH3 NADHFAD

FADHFADH22

ATPATP ADP + P

(uma volta)(uma volta)

OAA (4C) Citrate (6C)

2 CO2

2. Ciclo de Krebs (2. Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)ciclo do ácido cítrico)

2. Ciclo de Krebs (2. Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)ciclo do ácido cítrico)

Ciclo deKrebs

2 Acetil CoA (2C)

6 NAD+

6 NADH6 NADH2 FAD

2 FADH2 FADH22

2 ATP2 ATP 2 ADP + P

(duas voltas)(duas voltas)

OAA (4C)Citrato (6C)

4 CO2

2. Ciclo de Krebs (2. Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)ciclo do ácido cítrico)

• Total produzido (2 voltas2 voltas de de ciclo de krebs )

1. 2 – ATP 2. 6 - NADH3. 2 - FADH2

4. 4 - CO2

3. Cadeia de transporte de elétron (CTE) e3. Cadeia de transporte de elétron (CTE) e F Fosforilação oxidativaosforilação oxidativa

• Local:Local: membrana mitocondrial interna.

• Usa (proteína citocromo)(proteína citocromo) e ATP Sintase (enzima) para fazer ATP.

• CTE despeja H+ (prótons) para o espaço intermembranar (baixa o pH )

Membrane internaMitocondrial

4. Cadeia de transporte de elétron (CTE) e4. Cadeia de transporte de elétron (CTE) e F Fosforilação Oxidativa osforilação Oxidativa

• O H+ sofre difusãodifusão (Força Próton Motora) através ATP Sintase para fazer ATP.

• Todo NADH e FADH2 é convertido em ATP durante este estágio da respiração celularrespiração celular.

• Cada NADH é convertido em 3 ATP.

• Cada FADH2 é convertido em 2 ATP (entra na CTE em menor quantidade que NADH).

4. Cadeia de transporte de Elétron (CTE) e4. Cadeia de transporte de Elétron (CTE) e Fosforilação oxidativa Fosforilação oxidativa

Innermembrane

Outermembrane

Innermembrane space

MatrixCristae

4. CTE e Fosforilação Oxidativa (NADH)4. CTE e Fosforilação Oxidativa (NADH)

NADH+ H+

ATPSintase

1H+ 2H+ 3H+

alta concentração dealta concentração de HH++

H+

ADP + ATP

baixa concentração debaixa concentração deHH++

H+

(vazamento de Próton

P

C T E

NAD+2H+ + 1/2O2 H2O

Espaço IntermembranaEspaço Intermembrana

MatrizMatriz

MembranaMitocondrial

4. 4. CTE CTE and Fand Fosforilação Oxidativa (osforilação Oxidativa (FADH2)

FADH2

+ H+

ATPSynthase

1H+ 2H+

higher Hhigher H++

concentrationconcentration

H+

ADP + ATP

lower Hlower H++

concentrationconcentration

H+

(descarrego de próton)

P

C T E

FAD+ 2H+ +

1/2O2H2O

Espaço Intermembranar Espaço Intermembranar

MatrizMatriz

InnerMitochondrialMembrane

TOTAL de ATP construído em TOTAL de ATP construído em bactérias bactérias

1. 04 ATP - glicólise2. 34 ATP – CTE e fosforilação oxidativa 38 ATP – TOTAL

ATPATP

Eucariotes(possuem mitocôndria)

• Total ATP Yield02 ATP - glycolysis (substrate-level phosphorylation)

04 ATP - converted from 2 NADH - glycolysis

06 ATP - converted from 2 NADH - grooming phase

02 ATP - Krebs cycle (substrate-level phosphorylation)

18 ATP - converted from 6 NADH - Krebs cycle

04 ATP - converted from 2 FADH2 - Krebs cycle

36 ATP - TOTAL

Maximo ATP formação da Respiração Celular (Eucariontes)

36 ATP (maximum per glucose)

Glucose

Glicolisis

2ATP 4ATP 6ATP 18ATP 4ATP 2ATP

2 ATP(substrate-levelphosphorylation)

2NADH

2NADH6NADH

KrebsCycle

2FADH2

2 ATP(substrate-levelphosphorylation)

2 Piruvate2 Acetyl CoA

ETC and Oxidative Phosphorylation

CitosolMitochondria

ProcariontesProcariontes(Sem mitocôndria)(Sem mitocôndria)

• Total ATP Yield02 ATP - glicólise (substrato-level phosphorylation)

06 ATP - convertido a partir de 2 NADH - glicolise

06 ATP - convertido a partir de 2 NADH - grooming phase

02 ATP - Krebs cycle (substrate-level fosforilação)

18 ATP - converted from 6 NADH –ciclo de Krebs

04 ATP - converted from 2 FADH2 – ciclo de Krebs

38 ATP - TOTAL

Question:Question:

• Além da glicose, que outras moléculas de alimento Além da glicose, que outras moléculas de alimento são usadas na respiração Celular?são usadas na respiração Celular?

Catabolismo de váriasCatabolismo de váriasMoléculas alimentaresMoléculas alimentares

• Outras moléculas usadas como combustível.

1. Carboidratos: polissacarídeos

2. Gorduras: glicerol e acidos graxos

3. Proteínas: aminoácidos

Fermentação

Professora RaquelCED 416 Santa Maria DF

Abril 2016

Fermentação Fermentação • Ocorre no citosol ou hialoplasma quando “NÃO há “NÃO há

oxigênio”oxigênio” (anaeróbico).(anaeróbico).• Processo simples e primitivo com saldo de 2ATPsProcesso simples e primitivo com saldo de 2ATPs

• Tres tipos:Tres tipos:

1. Fermentação alcoólica1. Fermentação alcoólica

2. Fermentação Láctica2. Fermentação Láctica3. Fermentação acética3. Fermentação acética

FermentaçãoTransformação livre de luz e de oxigênio, realizada por leveduras (fungos especializados), utilizando a glicose como substrato. A quebra da glicose chama-se glicólise.

Fermentação láctica

Fermentação alcoólicaSaccharomyces cerevisiaeUnicelularesEucariontesAnaeróbios facultativos

Etanol combustívelfermentação alcoólica do Saccharomyces

cerevisae

O Resultado da fermentação libera CO2 e faz a massa do pão crescer

Fermentação acética

Produz vinagre a partir do vinhoÉ feita por bactérias

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + energia

Álcool etílico ou etanol

Fórmula Geral da Fermentação Alcoólica

Fórmula Geral da Fermentação Lática C6H12O6 2 C3H6O3 + energia

Ácido lático

Fórmula Geral da Fermentação Acética C6H12O6 2 C2H4O2 + energia

Ácido acético

Fórmula Geral da Fermentação butírica C6H12O6 2 C4H8O2 + energia

Ácido butírico