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Semana 12

Respiração Celular

Prof. Saul Carvalho

• Respiração Celular– Extração de energia química de substâncias

orgânicas (carboidratos e lipídios)

– Principalmente quebra da Glicose

– Gera energia celular – ATP

• Equação Geral

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

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• Onde ocorre?

Glicólise

Ciclo de Krebs

Cadeia Respiratória

• As mitocôndrias• Teoria endossimbiótica das

mitocôndrias: surgiram de

bactérias que, há cerca de 2,5

bilhões de anos, foram

fagocitadas por células

procarióticas maiores e

passaram a viver dentro delas

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• As mitocôndrias– Formada por 2 membranas.

– Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída de substâncias da organela.

– Membrana interna contém inúmeras pregas chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons.

– Cavidade interna é preenchida por uma matriz viscosa, onde podemos encontrar várias enzimas envolvidas com a respiração celular, DNA, RNA e pequenos ribossomos. É nessa matriz mitocondrial que ocorre o ciclo de Krebs.

• Fases:1. Anaeróbica ( glicólise ): não necessita de oxigênio e é

realizada no citoplasma

2. Aeróbica

2.1 Ciclo de Krebs (Matriz Mitocondrial)

2.2 Cadeia transportadora de elétrons (Cristas Mitocondriais)

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• A Glicólise

– Ocorre no citoplasma

– Parte da energia da glicose é

liberada em quatro parcelas,

produzindo quatro ATPs

– Com o consumo de dois ATPs,

o saldo é de 2 ATPs

– Desidrogenação

Forma 2 NADH + H+

2 NAD

2 NADH + H+

Gera ATP e“Poder Redutor”

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• A Glicólise

– Degradação anaeróbica dos carboidratos

– Sequência de reações catalizadas por enzimas

– Rápida produção de ATP

– Forma 2 ácidos pirúvicos

2 NAD

2 NADH + H+

Gera ATP e“Poder Redutor”

• A Glicólise

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hexoquinase

fosfoisomerase

fosfofrutoquinase

aldolasetriose-fosfato

aldolase

desidrogenase

fosfogliceroquinase

fosfogliceromutase

enolase

quinase pirúvica

Enzimas envolvidas na glicólise

• Fermentação– Extração de energia de substâncias orgânicas

– Condição de Anaerobiose

– Não há ciclo de Krebs ou Cadeia Respiratória

– Gera energia celular – 2 ATP

• Equação Geral

C6H12O6 ���� CO2 + álcool/ácido + 2 ATP

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• Fermentação Alcoólica– formação de álcool etílico e CO2

• Fermentação Láctica– formação de ácido láctico (estresse muscular)

C6H12O6 ���� 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

C6H12O6 ���� 2 C3H12O6 + 2 ATP

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• Fermentação Alcoólica

• Fermentação Alcoólica– Utilização pelo homem

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• Fermentação Láctica

• Fermentação Láctica– Utilização pelo homem

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• Etapa preparatória ao ciclo de Krebs– ácido pirúvico é desidrogenado e descarboxilado, resultando em

uma molécula de NADH + H+ e CO2

– forma-se a acetila

– a acetila liga-se à coenzima A e passa a ser chamada de Acetil-Coenzima-A ou Acetil-CoA

ácidopirúvico

acetilacoenzima A Acetil

coenzima A

NADH + H+

• Coenzima A

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• Ciclo de Krebs

– Completa ‘desmontagem’ da molécula

– Todo carbono é degradado em CO2 e liberado pela célula

– São liberados vários elétrons, que são capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em NADH + H+ e FADH

– Liberação de energia com formação de 1 ATP

• Ciclo de Krebs

– A Acetil-CoA se liga ao ácido oxalacético

– a CoA é retirada do ciclo

– Forma-se o ácido cítrico

– o ácido oxalacético é regenerado

– São produzidos:

3 NADH + H+

1 FADH 2 CO2 1 ATP (“1 GTP”)

Ácidooxalacético

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• Somatório Prévio

– Glicólise: 2 ATPs e 2 NADH + H+

– Etapa preparatória: 1 NADH + H+ e 1 CO2Sendo 2 ácidos pirúvicos: 2 NADH + H+ e 2 CO2

– Ciclo de Krebs: 3 NADH + H+, 1 FADH, 1 ATP e 2 CO2Sendo 2 Acetil CoA:

6 NADH + H+, 2 FADH, 2 ATP e 4 CO2

– Portanto:

10 NADH + H+, 2 FADH, 6 CO2 e 4 ATP

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• Cadeia Respiratória

– Cadeia transportadora de elétrons

– Também chamado de Fosforilação Oxidativa

– Ocorre nas cristas mitocondriais

– É um sistema de transferência de elétrons do NADH + H+ e FADH até a molécula de oxigênio

– O oxigênio é a molécula que se reduz definitivamente, recebendo elétrons e íons H+ e formando água

César & Sezar

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• Cadeia Respiratória– As moléculas transportadoras estão na membrana

– Há um conjunto de proteínas

– Durante o trajeto, os elétrons formam, com os transportadores, compostos cuja quantidade de energia é menor que a do transportador anterior

– Dessa forma, a energia é liberada e usada na “síntese de ATP”

– Os transportadores não são gastos no processo

– A célula necessita contínuo suprimento de oxigênio ou a cadeia respiratória pára!

• Cadeia Transportadora

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• Cadeia Transportadora de Elétrons

H+

H+

H+

H+

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

GLICÓLISE- citoplasma

Glicose

2 Ácido Pirúvico

(3C)

10Enzimas

CICLO DE KREBS- matriz mitocondrial

CADEIA RESPIRATÓRIA- crista mitocondrial

1 ATP Sintase

2 Acetil CoA(2C)

2 ATP2 NADH2

2 CO2

4C6C

4 CO2

1 ATP3 NADH2

1 FADH

NADH2

T

T

T

NAD+

FAD+

2H+ + ½O2

H2O

e- e-

e-

e-

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AD

P +

P

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

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10 NADH + H+, 2 FADH, 6 CO2 e 4 ATP‘

• Rendimento Total da Respiração

10 NADH + H+ x 3 ATP = 30 ATP

2 FADH x 2 ATP = 4 ATP

Glicólise + Ciclo de Krebs = 4 ATP

Total = 38 ATP

Ou aproximadamente 300 kcal

Rendimento Total

da Respiração

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FOTOSSÍNTESE x RESPIRAÇÃOConsome H 2O e CO2

Produz glicose e oxigênio

Converte energia luminosa em química

Constrói matéria-orgânica (glicose)

Ocorre nos cloroplastos (tecidos verdes)

Consome glicose e oxigênio

Libera CO 2 e H2O

Libera energia química armazenada

Decompõe matéria-orgânica

Ocorre em todas as células vivas (mitocôndrias)

Produz 38 ATPs

INÍCIOINÍCIOFIMFIMFASEFASE

“MEMBRANOSA”“MEMBRANOSA”FASEFASE

“LÍQUIDA”“LÍQUIDA”

FIMFIM INÍCIOINÍCIOFASEFASE

“MEMBRANOSA”“MEMBRANOSA”FASEFASE

“LÍQUIDA”“LÍQUIDA”

Fotossíntese (cloroplasto)Fotossíntese (cloroplasto)

Respiração (mitocôndria)Respiração (mitocôndria)

Ciclo C3 Glicose

LUZLUZ OO22

NADPHNADPHCalvinCalvin--BensonBenson

(monta)(monta)COCO22ATPATP

Ac. FosfoglicéricoAc. FosfoglicéricoAd. FosfoglicéricoAd. Fosfoglicérico

TrioseTriose--fosfatofosfato

Ácido PirúvicoÁcido PirúvicoPiruvatoPiruvato

KrebsKrebs(desmonta)(desmonta)

COCO22ATPATP

NADHNADHFADHFADH

OO22

ATPATP

Ace

til C

oAA

cetil

CoA

H2OEnergia

[ H+ ]ATPase

e- transporte

PoderRedutor

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RESPIRAÇÃO x FERMENTAÇÃOConsome somente glicose

Produz álcool + CO 2 ou ácido

Libera energia química armazenada

Condição de anaerobiose

Ocorre somente no citoplasma (glicólise)

Produz 2 ATPs

Consome glicose e oxigênio

Libera CO 2 e H2O

Libera energia química armazenada

Condição de aerobiose

Ocorre no citoplasma e mitocôndrias

Produz 38 ATPs

• Questões para reflexão

– Qual o objetivo da respiração celular?

– Qual a organela celular envolvida na respiração?

– O que é a glicólise e onde se processa?

– Onde ocorre a cadeia respiratória e quem é o ascept or final de elétrons?

– Comparativamente, qual o rendimento da respiração e da fermentação?

– Cite alguns alimentos obtidos por meio da fermentaç ão.

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