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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-
1
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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