1. Metabolismo Energtico Professor Rodrigo Nogueira

2. TIPOS DE NUTRIO Fotossntese : energia usada a luz. Ex: plantas, algas e algumas bactrias. Auttrofa ou autotrfica(do gregoauto : por si s; sozinha etrphos : alimento) o ser vivo fabrica seu prprio alimento usando substncias inorgnicas e energia vindas do ambiente.Quimiossntese : energia usada vem da quebra de substncias inorgnicas, onde h liberao de eltrons. Ex: algumas bactrias. Hetertrofa ou heterotrfica(do gregohetero : diferente etrphos : alimento) o ser vivo busca seu alimento em outro ser vivo ou em restos destes. Por ingesto:o alimento ingerido e posteriormente digerido. Ex: animais e protozorios. Por absoro:o alimento digerido e posteriormente absorvido. Ex: fungos, bactrias, protozorios. 3. Metabolismo Energtico Celular

Reaes qumicas entremolculas reagentesdo origem aoproduto.

Reaesendergnicas:precisam receber energia. Ganha mais P Ex.: fotossntese e quimiosstese

Reaesexergnicas : perda de P.

Funcionamento do ATP como moeda energtica.

4. Reaes Exergnicas e Endergnicas 5. ATP a moeda energtica das clulas 6. ATP = Adenosina Trifosfato. Trata-se de um ribonucleotdeo de Adenina associado a trs radicais Fosfato. As ligaes entre os Fosfatos so de Alta energia. ATP Adenina Ribose Ligao de Alta Energia 7. Molculade ATP NUCLEOSDEO NUCLEOTDEO = adenosina monofosfato (AMP) Adenosinadi fosfato (ADP) Adenosinatri fosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose 8. ATP(Adenosina Trifosfato) 9. ATP em ao A B Reao endotrmica Reao exotrmica C D Reao exotrmica Reao endotrmica ADP + Pi ATP e Calor e Calor REAES ACOPLADAS 10. A FOTOSSNTESE 6 O 2 6 CO 2+12 H 2 O CLOROFILA Energia Luminosa Energia Qumica C 6 H 12 O 6+6H 2 O +6 O 2 MATRIA INORGNICA 6 CO 2+12 H 2 O MATRIA ORGNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6 Luz Solar Energia Luminosa CLOROFILA ENERGIA QUMICA + 6 H 2 O 11.

Realizada por algumas espcies de bactrias auttrofas.

O pigmento que capta energia luminosa um tipo especfico de clorofila: abacterioclorofila .

Como no utiliza a gua como doador de hidrognio, e sim substncias como o H 2e o H 2 Sno h liberao de oxignio.

FOTOSSNTESE BACTERIANA 12. FOTOSSNTESE BACTERIANA + 6H 2 O 12S 6 CO 2+12 H 2 S C 6 H 12 O 6+6H 2 O +12 S Energia Luminosa Energia Qumica BACTERIOCLOROFILA MATRIA INORGNICA 6 CO 2+ 12 H 2 S MATRIA ORGNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6Luz Solar Energia Luminosa BACTERIOCLOROFILA ENERGIA QUMICA 13. QUIMIOSSNTESE

Processo em que a energia utilizada na formao de compostos orgnicos, provm da oxidao de substncias inorgnicas diversas.

As substncias oxidadas so diferentes para os diferentes tipos de bactrias quimiossintetizantes.

14. QUIMIOSSNTESE 6 CO 2+12 H 2 O C 6 H 12 O 6+6H 2 O +6 O 2 Substancia inorgnica +O2Substnciainorgnica oxidada + Energia Qumica MATRIA INORGNICA 6 CO 2+12 H 2 O MATRIA ORGNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6Oxidao deCompostos Inorgnicos ENERGIA QUMICA 6 O 2 + 6H 2 O 15. Processos de Incorporao de Energia produo de glicose www.bioloja.com Clorofila Reaes de Oxidao EO 2 FOTOSSNTESE BACTERIANA (C O 2 +H 2 ) GLICOSE C 6 H 12 O 6 FOTOSSNTESE (C O 2 +H 2 O ) QUIMIOSSNTESE (C O 2 +H 2 O) Bacterioclorofila O 2 16.

As formas de vida heterotrficas quebram, no interior de suas clula, a molculas orgnicas contidas nos alimentos que consomem.

Os auttrofos quebram molculas orgnicas que eles mesmos produziram.

17. Processos de Liberao de Energia

A quebra da molcula orgnica para liberar energia pode se dar de duas maneiras:

• Respirao:quebra completa da molcula de glicose na presena de oxignio.

• Fermentao:quebra parcial da molcula de glicose na ausncia de oxignio.

18. Processos de Liberao de Energia: respirao

A respirao corresponde degradao completada molcula de glicose originando gs carbnico e gua.

O saldo energtico de36 ou 38 molculas de ATP .

A respirao acontece no citoplasma dos procariontes. Nos eucariontes tem incio no citoplasma,continua e termina nas mitocndrias.

19. Processos de Liberao de Energia: respirao

A presena de tomos de oxignio condio bsica para a respirao e a origem dos mesmos permite identificar dois tipos diferentes desse processo:

• Respirao Aerbia quando o oxignio consumido o O2 (gs oxignio).

• Respirao Anaerbia quando o oxignio consumido tem origem em substncias inorgnicas como carbonatos, nitratos, etc .

20. Respirao Aerbia e Anaerbia

A respirao aerbia realizada por muitos procariontes, protistas, fungos e pelas plantas e animais.

A respirao anaerbia realizada por apenas alguns tipos de bactrias.

Respirao Resp. Aerbia Rep. Anaerbia Quebra total da Glicose C 6 H 12 O 6 Quebra total daGlicose C 6 H 12 O 6 Com O 2 Nitritos / Nitratos / CarbonatosENERGIA 38 ATP Matria inorgnica CO 2 eH 2 O ENERGIA 36 ATP Matria Inorgnica CO 2 eH 2 O 21. Processos de Liberao de Energia: Fermentao

A fermentao corresponde degradao parcial da molcula de glicose originando substnciasmais simplespormainda orgnicase portanto ricas em energia.

O saldo energtico desse processo de2 molculas de ATP 19 vezes menos rentvel que a respirao.

22. Processos de Liberao de Energia: Fermentao

O produto final obtido determina o tipo de fermentao realizada:

• Fermentao alcolica lcool etlico e gs carbnico

• Fermentao ltica cido ltico

Os diversos tipos de fermentao so utilizados pelo homem na produo de bebidas, alimentos e combustveis. 23. Fermentao FERMENTAO ALCOLICA LTICA Sem Oxigniolcool Etlico 2 ATP de Energia Gs Carbnico cido Ltico 2 ATP de Energia 24. A Degradao da Matria Orgnica: resumo GLICOSE RESPIRAO FERMENTAO QUEBRATOTAL QUEBRAPARCIAL Com Oxignio Sem OxignioENERGIA 38 ATP MATRIAINORGNICA MATRIA INORGNICA ENERGIA 2 ATP MATRIA ORGNICA 25. Ferm. Ltica ac. Ltica Alcolica CO2 + lcool etlico C 6 H 12 O 6 Resp. Anaerbia CO2+ H2O 36ATP Carbonatos Fosfatos, etc Resp. Aerbia CO 2+ H 2 O38ATP O 2 C 6 H 12 O 6 CO 2 +H 2 CLOROFILA BACTERIOCLOROFILA CO 2 +H 2 CO 2 +H 2 O O GLICOSE Oxidao de compostos inorgnicos Sem oxignio VISO GERAL C 6 H 12 O 6 FOTOSSNTESE BACTERIANA QUIMIOSSNTESE FERMENTAO RESPIRAO FOTOSSNTESE GLICOSE 26. Fotossntese

Principal processo autotrfico realizado por seres clorofilados.

Frmula bsica:

6 CO 2+ 12 H 2 Oluz e clorofilaC 6 H 12 O 6+ 6 O 2+ 6 H 2 O

27. Organismos fotossintetizadores

Plantas verdes;

Microalgas (diatomceas e as euglenoidinas);

Cianfitas (algas verde-azuladas) e diversas bactrias.

28. Caminho da Fotossntese Clula clorofilada Membrana do tilacide Esquema da molcula de clorofila Folha Granum Parede celular Cloroplasto Membrana externa Membrana interna Tilacide Granum Estroma DNA Ncleo Vacolo Cloroplasto Tilacide Complexo antena 29. Cloroplastos Funo :Realizar FOTOSSNTESE - captao de energia luminosa para transformao em energia qumica. - gs carbnico (CO 2 ) e gua (H 2 O) reagem formando glicose ( C 6 H 12 O 6 ) e gs oxignio(O 2 ) 30. CLOROPLASTOS E FOTOSSNTESE 31. LOCALIZAO DOS CLOROPLASTOS Os cloroplastos localizam-se nas partes verdes de plantas e algas.Nas plantas superiores, geralmente se localiza nas folhas, rgo vegetal responsvel em captar luz e gs carbnico e realizar a fotossntese. cloroplastos vistos no microscpio ptico 32. Cloroplastos realizam a fotossntese . Para isso necessria a presena de um pigmento verde chamado clorofila, presente nessas organelas exclusivas de algas e plantas. Acredita-se que os cloroplastos eram bactrias que ao longo da evoluo se associaram as clulas eucariontes. cloroplasto visto no microscpio eletrnico 33. 34. Etapas

Fotoqumica (reao de claro)

Necessita de energia luminosa.

OBS.:A clorofila reflete a luz verde e absorve com maior eficincia os comprimento de onda das luzesazul evermelha .

Qumica (reao de escuro)

No necessita de luz, mas sim dos produtos formados na fase fotoqumica.

35. Etapas da Fotossntese 36. Fotossntese em ao Etapa II QUMICA Etapa I FOTOQUMICA E S T R O M A Glicose C L O R O P L A S T O Tilacide Luz H 2 O CO 2 ADP NADP H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH 2 O 2 37. glicose ONADP um transportador de tomos de hidrognio liberados pela quebra da gua. Ele captura hidrognio na fase clara se convertendo emNADPHe fornece esse hidrognio na fase escura para a formao da glicose, voltando a se converter em NADP. OADP um transportador de energia. Ele recolhe a energia luminosa do ambiente para que ocorra um processo chamado de fosforilao, onde h a unio de mais um tomo de fsforo (com absoro de energia) ao ADP, transformando-o emATP que fornece essa energia para que as reaes da fase escura ocorram. A gua quebrada (sofre fotlise) e libera tomos de hidrognio e oxignio. Os tomos de oxignio se unem para formar o gs oxignio. Gs carbnico fornece produtos (C e O) para que junto com os hidrognios vindos da gua ocorra a formao da glicose. Glicose ser usada no processo de respirao celular. Fase clara Fase escura 38. Etapa Fotoqumica

Aes :

Fotofosforilaoe Fotlise da gua

Reagentes :

Luz, H 2 O, ADP e NADP

Produtos :

O 2/ ATP / NADPH 2

Local :

tilacides

Fotofosforilao adio de fostato (fosforilao) em presena de luz (foto) com a transferncia da energia captada pela clorofila para as molculas de ATP.

Fotlise da guaquebra da gua por enzimas localizadas nos tilacides, sob a ao da luz, liberando O 2e formao de NADPH 2

39. FATORES DE INFLUNCIA DA FOTOSSNTESE COMPRIMENTO DE ONDA (nm) TAXA DE FOTOSSNTESE LUZ o principal fator de influncia da taxa de fotossntese. A luz branca formada pela unio das sete cores do espectro visvel. Dessas sete cores, a planta absorve melhor os comprimentos de onda que representam as cores vermelho e azul, sendo que a cor verde pouco absorvida pela folha. 40. Fotlise da gua:quebra da molcula de gua em presena de luz Fotofosforilao:adio de fosfato em presena de luz ATP ADP 2 NADPH 2 4 H ++4 e - + 2 H 2 O 4 H ++ 2 NADP Luz Clorofila O 2 41. FOTOFOSFORILAO CCLICA FONTE: http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/metabolismo/fotoss.jpg 42. FOTOFOSFORILAO ACCLICA Fonte: http://curlygirl.no.sapo.pt/imagens/luminosa.jpg 43. NADP- nicotinamida adenina dinucleotdeo fosfato- Transportadorde hidrognio. e- eltrosH+ prtons 44. Etapa Qumica

Aes :

Ciclo das pentoses

Reagentes :

CO 2 , ATP e NADPH 2

Produtos :

Carboidratos e H 2 O

Local :

Estroma

Ciclo de pentoses

proposto por Melvin Calvin (1961)

Fixao do carbono, elemento presente no meio abitico que passa para o bitico

45. Equao da etapa qumica 6C O 2+ 12NADPH 2+ nATPC 6H 12O 6+ 6 H 2O + nADP + nP 46. CICLO DE CALVIN Fonte:http://www.netxplica.com/figuras_netxplica/exanac/ciclo.calvin.completo.1.png 47. RESUMO DO PROCESSO FOTOSSNTESE ETAPA CLARALOCAL : ETAPA ESCURA LOCAL: Tilacides Estroma 12H 2 O 6 H 2 O 6O 2 12NADPH 2 18ATP Glicdio (C 6 H 12 0 6 ) 6CO 2 LUZ 48. PASSO A PASSO DA FOTOSSNTESE A luz absorvida pela clorofila e sua energia usada num processo chamado de fosforilao a incorporao de mais um tomo de fsforo a molcula de ADP (adenosina difosfato) que transformada em ATP (adenosina trifosfato). A gua quebrada (sofre fotlise) em tomos de hidrognio e oxignio.Os tomos de hidrognio socapturados pelo NADP (nicotinamida adenina dinucleotdeo fosfato), que se transforma em NADPH. O tomo de oxignio se junta a outro e se transforma em gs oxignio. FASE CLARA FASE ESCURA O gs carbnico convertido em glicose usando-se os tomos de hidrognio vindos do NADPH e a energia da molcula de ATP produzidos durante a fase clara. O NADPH ao deixar os hidrognios vira NADP e o ATP se transforma em ADP. O NADP e o ADP voltam para a etapa clara para novamente serem convertidos. 49. Fatores limitantes da Fotossntese

Intensidade luminosa;

Concentrao de CO2;

Temperatura;

Fatores internos: Gentica, posio das folhas, nutrio e etc.

50. INTENSIDADE LUMINOSA 51. COMPENSAO E SATURAO LUMINOSA Situao x Situao B Situao A Ponto de compensao luminosa quando a taxa de fotossntese igual a taxa de respirao. Nesse ponto a planta produz a mesma quantidade de gs oxignio que ela prpria consome.Ponto de saturao luminosa quando a taxa de fotossntese freada e no aumenta independente do aumento da quantidade de luz que fornecida a planta. y planta libera gs oxignio e cresce. planta consome gs oxignio e definha. 52. CONCENTRAO DE CO 2 53. TEMPERATURA 54.

FATORES QUE AFETAM A TAXA DE FOTOSSNTESE DA PLANTA

Eficincia fisiolgica da planta

C3, C4 e CAM

Variaes dentro de cada grupo

Intensidade e qualidade da luz

Radiao fotossinteticamente ativa (RFA) incidente:

Regies temperadas = 2000 mol/m2 s (pleno sol no vero) (Mckenzie et al., 1999)

Regio Tropical = 2500 mol/m2 s (pleno sol em Capinpolis-MG, nov/2000)

Regio Nordeste3000 mol/m2 s (pleno sol na poca seca, Sobral, 2009)

Teor de nutrientes do solo

Manejado via fertilizao

Possibilidade do uso de plantas tolerantes

55.

Disponibilidade de gua

Temperatura

Concentrao de dixido de carbono na atmosfera

rea foliar (quantidade e qualidade)

Capacidade sntese de compostos orgnicos f(rea foliar)

Dilema: folhas novasmais consumidas

56. CICLO C4 E CAM(METABOLISMO CIDO DAS CRASSULCEAS)

Ciclo C 4=Forma o cido oxaloactico (4C) e depois concertido em cido mlico (No o acumulam).O cido Mlico libera o CO 2.

EX.Milho, cana-de-acar, eoutras gramneas tropicais.

CAM= Fixam o CO 2durante noite, mantendo os estmatos fechados durante o dia , evitando a perda d gua.Economizam mais gua.

Formam tambm o cido oxaloactico e mlico. (o Acumulam).

EX.Cactos e outras plantas suculentas.

57. C 4 CAM CAM 58. Exemplos de Vegetais de acordo com o metabolismo energtico C3 Leguminosas de clima temperado (trevos...) Gramneas de clima temperado (azevm anual, azevm perene, festuca...) Leguminosas de clima tropical (fisiologia C 3mas temp. tima >; leucena,cunh, estilosantes, desmodium, calopognio...) C4 Gramneas de clima tropical (cana-de-acar, milho, sorgo, milheto...) CAM Cactceas palma forrageira ( Opuntia ficus-indica ,Nopalea cochenilifera )mandacaru ( Cereus jamacaru ) xique-xique ( Cereus gounellei ) facheiro ( Pilosocereus pachycladus ) Bromeliceas macambira ( Bromelia laciniosa ) sisal ( Agave sisalana ) 59. C 4 60. 61. CAM (fosfoenolpirvico carboxilase) 62. Quimiossntese

Processo em que a energia utilizada na formao de compostos orgnicos, a partir de gs carbnico(CO 2 ) e gua (H 2 O), provm da oxidao de substncias inorgnicas.

Principais bactrias quimiossintetizantes:

• • FERROBACTRIAS oxidao de compostos de ferro.

• • NITROBACTRIAS oxidao da amnia (NH 3 ) ou de nitritos (NO 3 ) (importantes no ciclo do nitrognio).

• • • Nitrossomas&Nitrobacter

63. fumarola exalando sulfeto de hidrognio bactrias que fazem quimiossntese vermes se alimentam das bactrias CADEIA ALIMENTAR NAS PROFUNDEZAS DO OCEANO outros seres se alimentam dos vermes 64. Respirao

Processo de sntese de ATP que envolve a cadeia respiratria.

Tipos

• AERBIA em que o aceptor final de hidrognios ooxignio .

• ANAERBIAem que o aceptor final de hidrognio no o oxignio e sim outra substncia (sulfato, nitrato)

65. Respirao em Eucariontes Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 FASE ANAERBIA FASE AERBIA MITOCNDRIA CITOPLASMA 2 CO 2 Ciclo de Krebs 4 CO 2 2 ATP H 2 6 H 2 OCADEIA RESPIRATRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O 2 Piruvato (3 C) GLICLISE Saldo de 2 ATP 66. Respirao Aerbia

Utilizadas por procariontes, protistas, fungos, plantas e animais.

Molcula principal:glicose .

Etapas:

• Gliclise ( no usa O 2 ).

• Ciclo de Krebs

• Cadeia respiratria (usa O 2 )

Obs.:

• Procariontes: gliclise e ciclo de Krebs ocorrem nocitoplasmae a cadeia respiratria na membrana.

• Eucariontes: gliclise ocorre no citossol, e nasmitocndriaso ciclo de Krebs (matriz)e a cadeia respiratria (cristas).

67. Gliclise

Funo: quebra de molculas de glicose e formao do piruvato.

Local: citossol

Procedimento:

• Glicose2 piruvato: liberao de hidrognio e energia.

• NADNADH :energia usada na sntese de ATP.

O piruvato formado entra na mitocndria e segue para o ciclo de Krebs.

Respirao Aerbia 68. Gliclise 1. Duas molculas de ATP so utilizadas para ativar uma molcula de glicose e iniciar a reao. 2. A molcula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas molculas de trs carbonos.3. Incorporao de fosfatoinorgnico e formao de NADH. 4. Duas molculas de ATP so liberadasrecuperando as duas utilizadas no incio. 5. Liberao de duas molculas de ATP e formao de piruvato. P ~ 6 C ~ P 3 C Piruvato 3 C Piruvato Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 ADP ATP ADP ATP 3 C ~ P 3 C ~ P Pi Pi NAD P ~ 3 C ~ P NADH NAD P ~ 3 C ~ P NADH P ~ 3 C ADP ATP P ~ 3 C ADP ATP ADP ATP ADP ATP 69. Ciclo de Krebs

Nomes: ciclo do cido ctrico ou cido tricarboxlico.

Mentor:Hans Adolf Krebs , 1953)

Local : matriz mitocondrial

Procedimento :

• Piruvato acetil : liberao de CO 2e H.

• AcetilAcetil-coenzima A ( acetil-CoA ) : entra no ciclo de Krebs.

• Ciclo de Krebs: liberao de CO 2 , ATP,NADH, FADH 2

Obs.: todo ogs carbnicoliberado na respirao provm da formao do acetil e do ciclo de Krebs.

Respirao Aerbia 70. Cadeia respiratria

Funo: formao de ATP

Local : crista mitocondrial

Procedimento :

• Fosforilao oxidativa :transferncia de hidrognios pelos citocromos, formando ATP e tendo como aceptor final o oxignio e a formao de gua

Obs.: O rendimento energtico para cada molcula de glicose de 38 molculas de ATP.

Respirao Aerbia 71. Viso geral do processo respiratrio em clula eucaritica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Total:10NADH 2 FADH 2 Citosol Crista mitocondrial Mitocndria 1 ATP 1 ATP 1 NADH 1 NADH Piruvato (3 C)Piruvato (3 C)6 O 2 6 H 2 O 32 ou 34 ATP 6 NADH 2 FADH 2 ATP 4 CO 2 2 CO 2 2 NADH 2 acetil-CoA(2 C) Ciclo de Krebs 72. Respirao Anaerbia

Utilizada por bactrias desnitrificantes do solo como aPseudimonas disnitrificans , elas participam do ciclo de nitrognio devolvendo o N 2para a atmosfera.

Molcula principal: glicose e nitrato.

Frmula:

C 6 H 12 O 6+ 4NO 3 6CO 2+ 6H 2 O + N 2+ energia

73. Fermentao

Processo anaerbio de sntese de ATP que ocorre naausncia de O 2 (solos profundos e regies com teor de O 2quase zero) e queno envolve a cadeia respiratria.

Aceptor final: composto orgnico.

Seres Anaerbios:

• ESTRITOS: s realiza um dos processos anaerbios(fermentao ou respirao anaerbia)

• Ex.:Clostridium tetani

• FACULTATIVAS: realizam fermentao ou respirao aerbia.

• Ex.:Sacharomyces cerevisiae

Procedimento:

• Glicose degradada em substncias orgnicas mais simples como : cido ltico (fermentao ltica) e lcool etlico (fermentao alcolica)

74. Fermentao Ltica

O piruvato transformado em cido ltico.

Realizada por bactrias, fungos protozorios e por algumas clulas do tecido muscular humano.

Exemplos:

• Cibra: fermentao devido insuficincia de O 2

• Azedamento do leite.

• Produo de conservas.

75. Fermentao Ltica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Gliclise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH cido ltico 3 C NAD cido ltico 3 C NAD 76. Fermentao Alcolica

O piruvato transformado em lcool etlico.

Realizada por bactrias e leveduras.

Exemplos:

• Sacharomyces cerevisiae produo de bebidas alcolicas (vinho e cerveja)

• Levedofabricao de po.

77. Fermentao Alcolica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Gliclise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH CO 2 CO 2 lcool etlico 3 C lcool etlico 3 C NAD NAD 78. Fermentao Actica Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 Gliclise ATP ATP NADH NADH cido actico 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O cido actico 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 79. Resumo dos Tipos de fermentaoe a respirao Glicosecido ltico + 2 ATP Fermentao Ltica Glicoselcool etlico + CO 2+ 2 ATP Fermentao Alcolica Glicosecido actico + CO 2+ 2 ATP Fermentao Actica Glicose + O 2 CO 2+ H 2 O + 36 ou 38 ATP Respirao