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14/08/2016
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CITOLOGIA E METABOLISMO Prof. Leonardo F. Stahnke
METABOLISMO CELULAR
É o conjunto de reações químicas que
ocorrem na célula para que ela possa
desempenhar suas atividades.
ATP ADP + Pi + Energia
As moléculas de ATP não podem ser
estocadas, desse modo, as células armazenam
energia principalmente na forma de glicídios
e lipídios.
Quando a célula precisa de ATP, elas
metabolizam preferencialmente a glicose (da
alimentação) por meio da Fermentação e da
Respiração Celular, enquanto que os
autótrofos produzem sua própria glicose por
meio da Fotossíntese.
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PROCESSOS E MOLÉCULAS ESPECÍFICAS
Oxidação: ocorre a saída de um átomo H;
Redução: envolve o ganho de um átomo H.
Reduzido Oxidado
Substâncias
Transportadoras
de H2
NADH2 Nicotinamida Adenina
Dinucleotídeo
NAD + H2
FADH2 Flavina Adenina
Dinucleotídeo
FAD + H2
Enzimas
NADPH NADP+ + H+
Coenzima A AcetilCoA
Sintetase do
ATP
ATP
FERMENTAÇÃO
Processo de obtenção de energia que utiliza a
glicose na ausência de gás oxigênio (anaeróbio).
Ocorre no citosol das células e é um processo
obrigatório em bactérias e facultativos em alguns
fungos.
As células musculares humanas também podem
realizar fermentação quando submetidas à
atividade intensa, quando a quantidade de
oxigênio que chega até ela não é suficiente para a
respiração celular Cãibra.
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FERMENTAÇÃO
Há dois tipos principais de fermentação:
Alcoólica: A quebra da glicose resulta na formação de
álcool etílico e dióxido de carbono.
Láctica: A quebra da glicose resulta na formação de
lactato.
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
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NAD+ NAD+ NADH NADH
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA E LÁTICA
C6H12O6
P ~ 6C ~ P
P ~ 3C 3C ~ P
P ~ 3C ~ P P ~ 3C ~ P
P ~ 3C 3C ~ P
3C 3C
2C 2C
ATP
ADP
ATP
ADP
P
ADP
ATP
ADP
ATP
P
ADP
ATP
ADP
ATP
CO2 CO2
GLICOSE
Ác. Pirúvico
Álc. Etílico
Glicose + 2ADP + 2P 2 Etanol + 2CO2 + 2ATP
C6H12O6
P ~ 6C ~ P
P ~ 3C 3C ~ P
P ~ 3C ~ P P ~ 3C ~ P
P ~ 3C 3C ~ P
3C 3C
3C 3C
ATP
ADP
ATP
ADP
P
ADP
ATP
ADP
ATP
P
ADP
ATP
ADP
ATP
NAD+ NAD+
GLICOSE
Ác. Pirúvico
Ác. Lático
NADH NADH
Glicose + 2ADP + 2P 2 Ác. Lático + 2ATP
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA E LÁTICA
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Terceiro tipo de fermentação, mas que só ocorre a
partir da fermentação de bebidas alcoólicas (álcool
etílico) expostas ao ar.
Esse tipo de fermentação, causado por bactérias, é
empregado na produção de vinagre (ácido acético).
FERMENTAÇÃO ACÉTICA
(Etanol) (Oxigênio) (Ácido acético) (Água)
H3C-CH2-OH + O2 H3C-COOH+ H2O
RESPIRAÇÃO CELULAR
Processo de quebra de moléculas orgânicas,
principalmente a glicose, na presença de gás
oxigênio (O2), com liberação de energia para a
produção de ATP (aeróbio).
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia (ATP)
A respiração celular aeróbia ocorre em três etapas
dentro do citoplasma:
Glicólise: No citoplasma;
Ciclo de Krebs: Na matriz mitocondrial;
Cadeia Respiratória: Nas cristas mitocondriais.
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RESPIRAÇÃO CELULAR
Ácido Pirúvico + CoA + NAD+ AcetilCoA + NADH + CO2 + H+
2CO2 + 3NADH + 1FADH2 + 1GTP
2NADH + 2H+ + O2 2NAD+ + 2H2O
2FADH2 + O2 2FAD + 2H2O Fase Aeróbia
RESPIRAÇÃO CELULAR
VID
EO
ED
ITO
RA
MO
DE
RN
A -
RE
SP
IRA
ÇÃ
O
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RESPIRAÇÃO CELULAR
FOTOSSÍNTESE
Processo pelo qual a maioria dos seres autótrofos,
como as plantas e algas, transformam a energia
luminosa do Sol em energia química, que fica
armazenada principalmente nas moléculas de
glicose.
6CO2 + 12H2O + Luz C6H12O6 + 6O2
Uma parte da energia é consumida pela célula
(citosol) e outra é estocada como reserva (amido).
A fotossíntese ocorre dentro dos cloroplastos e
pode ser dividida em duas etapas:
Etapa Fotoquímica (clara): Nos tilacoides
Etapa Química (escura): No estroma
Formação e
armazenamento
de energia
Produção de açúcares
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FOTOSSÍNTESE
O O2 liberado pela fotossíntese não provém do CO2, mas sim da H2O.
2H2O + LUZ O2 + 4H+ + 4e- CO2 + 2H2O C(H20) + O2 + H2O A maioria dos glicídios produzidos saem do cloroplasto e vão para o
citosol, onde transformam-se em sacarose e são utilizados também
pelas mitocôndrias. A outra parte é acumulada na forma de amido,
em células do tronco e raízes.
FOTOSSÍNTESE
VID
EO
ED
ITO
RA
MO
DE
RN
A -
FO
TO
SS
ÍNT
ES
E
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COMPARAÇÃO ENTRE
FOTOSSÍNTESE E RESPIRAÇÃO
TAXA DE COMPENSAÇÃO FOTOSSINTÉTICA
As células vegetais também realizam a respiração aeróbica,
processo que absorve O2 e elimina CO2. A intensidade desse
processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto no
claro como no escuro.
Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com
respeito às trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da
respiração, pois absorve CO2 e elimina O2.
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TAXA DE COMPENSAÇÃO FOTOSSINTÉTICA
Situação A: sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é
pequena, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Nessa
situação, a planta absorve O2 e elimina CO2 para o meio ambiente.
Situação B: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade
da fotossíntese é exatamente igual à da respiração celular. Portanto, o
oxigênio liberado pela fotossíntese é consumido na respiração celular, e
CO2 liberado na respiração celular é consumido na fotossíntese. Portanto, as
trocas gasosas entre a planta e o ambiente são nulas. Esta intensidade
luminosa é chamada Ponto de Compensação Luminoso ou Ponto de
Compensação Fótico e as plantas que vivem preferencialmente em locais
pouco iluminados têm PCL baixo, já as que vivem em locais bem iluminados
têm PCL elevado.
Situação C: sob intensa luminosidade, a fotossíntese predomina sobre a respiração. Assim, a planta absorve CO2 e elimina O2 para o ambiente. Como a produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta cresce e incorpora matéria orgânica (reserva de amido para consumir durante a noite).
CICLO DO
CARBONO
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QUIMIOSSÍNTESE
Processo de síntese de energia sem a luz do Sol,
pela oxidação de compostos inorgânicos.
Alguns desses processos ocorre atualmente em
lixões, fundos de pântanos e tubos digestórios de
animais, todos ambientes pobres em oxigênio
(anaeróbios).
Bactérias não clorofiladas oxidam Amônia, Nitrito,
Enxofre, Compostos de Ferro, Gás Sulfídrico, etc.
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + Energia