Metabolismo energético

das células

Professora: Ms. Fernanda Cristina Ferrari

Medicina Veterinária

Bioquímica I

2º período

Como a célula produz energia?

Fotossíntese RespiraçãoQuimiossíntese

Adenosina trifosfato - ATP

ATP• Armazena nas suas ligações fosfatos a energia

liberada na quebra da glicose

• Quando a célula precisa de energia para

realizar alguma reação química, as ligações

entre os fosfatos são quebradas, energia é

liberada e utilizada no metabolismo celular.

RESPIRAÇÃO

X

FOTOSSÍNTESE

Respiração celular

Processo pelo qual as células,

na presença do oxigênio,

libertam a energia contida nos

nutrientes, produzindo dióxido

de carbono, vapor de água e

outros produtos tóxicos.

• As células necessitam de energia para a produção das

substâncias necessárias ao crescimento e renovação das

células, para a contração das células musculares e para a

produção de calor.

- As células obtêm a energia que necessitam através dos

nutrientes energéticos que existem nos alimentos,

principalmente na glicose.

- A respiração celular é um processo através do qual as

células, em presença do oxigênio, libertam a energia

contida nos nutrientes, produzindo dióxido de carbono e

vapor de água.

Introdução

• A célula necessita, para produzir

energia, de oxigênio e de nutrientes

• Na respiração celular a célula utiliza o

oxigênio e liberta energia contida nos

nutrientes, produzindo dióxido de

carbono, vapor de água e outros

produtos tóxicos

As reações que permitem obter energia formam resíduos

As reações químicas que ocorrem na respiração

podem ser agrupadas em:

1. Fase Anaeróbia (glicólise): não necessita deoxigênio para ocorrer e é realizada nocitoplasma.

2. Fase Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeiatransportadora de elétrons): requer apresença de oxigênio e ocorre dentro dasmitocôndrias

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

- As matérias-primas e os produtos finais, no funcionamento da mitocôndria

Etapas da Respiração Aeróbica:

GLICÓLISE

(CITOSOL)

CICLO DE KREBS

(MATRIZ MITOCONDRIAL)

CADEIA RESPIRATÓRIA

(CRISTAS MITOCONDRIAIS)

Fase anaeróbia: Glicólise

Glycolysis: do grego glyk: doce

lysis: dissolução

Comum a todas as células sequência de

reações que oxidam uma molécula de glicose a

duas moléculas de piruvato

Glicose + NAD + 2ADP + 2Pi → 2Piruvato + NADH + H + 2ATP + 2H2O

Glicólise

Antecipa a oxidação aeróbica dos carboidratos

Ocorre na ausência de oxigênio

Formação de lactato

Via de emergência

Importância no parto normal

Sobrevivência do tecido cerebral

Glicólise

Acontece em tecidos com suprimento de O2

+ presença de mitocôndria Piruvato

Piruvato CO2 e H2O

mitocôndria

Piruvato desidrogenase

Glicose

(C6H12O6)

Glicose

(C6H12O6)

Ácido pirúvico

(CH3COCOOH)

Ácido pirúvico

(CH3COCOOH)

Ácido pirúvico

(CH3COCOOH)

Ácido pirúvico

(CH3COCOOH)

Etanol

(CH3CH2OH)

Etanol

(CH3CH2OH)Ácido lático

(C3H6O3)

Ácido lático

(C3H6O3)

Na fermentação

alcoólica, os produtos

finais são o álcool

etílico e o gás

carbônico.

Na fermentação lática,

o produto é o ácido

láctico.

Fermentação Alcoólica (etílica)

- Na fermentação alcoólica, a glicose é quebrada até a

formação do álcool etílico e dióxido de carbono, liberando

energia

Fermentação Lática

- É realizada por bactérias que vivem no leite e por células dos

músculos dos animais. Aqui, além da energia, há produção da

substância chamada Ácido Lático e não há produção do gás

carbônico.

- No caso das bactérias, elas são usadas na fermentação do leite

para produção de queijos, iogurtes e coalhada. No caso das células

musculares, a fermentação ocorre geralmente em casos de

exercícios intensos, quando a respiração aeróbia fica comprometida

por falta de oxigênio para atender ao aumento da energia

consumida.

glicose

C6H12O6

2ATP

2ADP + 2Pi

4ADP + 4Pi

4ATP

2NAD

2NADH2Ácido pirúvico

(piruvato)

C3H4O3

Ácido pirúvico

(piruvato)

C3H4O3

Esquema resumido da glicólise.

Destino do ácido pirúvico na respiração

aeróbica

Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs

Fase aeróbia

• Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico

• Cadeia respiratória

Mitocôndria

• Formada por 2 membranas.

• Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída

de substancias da organela.

• 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.

• Membrana interna contém inúmeras pregas

chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a

cadeia transportadora de elétrons.

Ciclo de Krebs

• Ocorre na matriz mitocondrial.

• Todo carbono responsável pela formação do

grupo acetil é degradado em CO2 que é então

liberado pela célula, caindo na corrente

sanguínea.

• São liberados vários hidrogênios, que são então

capturados pelos NAD e FAD, transformando-se

em NADH2 e FADH2.

• Ocorre também liberação de energia resultando

na formação de ATP

Ciclo de Krebs

Ciclo

De

Krebs

ácido pirúvico

(piruvato)

vindo da glicólise

NAD

NADH2

CO2

CoA

acetil-CoA

CoA

ácido oxalacético

(com 4 carbonos)

ácido cítrico

(com 6 carbonos)

2 CO2

3 NAD

3 NADH2

FADH2

FAD

ADP +PiATP

Cadeia Transportadora de Elétrons

• Ocorre nas cristas mitocondriais.

• Também chamado de Fosforilação Oxidativa.

• É um sistema de transferência de elétrons

provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula

de oxigênio.

• Os elétrons são passados de molécula para

molécula presentes nas cristas mitocondriais

chamados CITOCROMOS.

NADH2 FADH2 B C A A3

H2+

ADP + Pi ADP + Pi ADP + Pi

ATP ATP ATP

2

1

H2O

2é 2é 2é 2é 2é

2O

2é

Quando o elétron “pula” de um citocromo para outro até

chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre liberação de

energia que é convertida em ATP.

Resumindo

Alimento

(glicose) ENERGIAGás carbônico +água

ADENINA

ADENINA

ADENINA

Trifosfato de adenosina

(ATP)

Contração muscularFosfato inorgânico

Difosfato de adenosina

(ADP)

Fosfato inorgânico

ENERGIA

Rendimento Energético

GLICÓLISE

(CITOSOL)

CICLO DE KREBS

(MATRIZ MITOCONDRIAL)

CADEIA RESPIRATÓRIA

(CRISTAS MITOCONDRIAIS)

2 ATP

2 ATP

32 ATP eucariontes

34 ATP procariontes

Total = 36 ATP a partir de 1 glicose

Glicogênio

Gluconeogênese

Lactato

Glicogenólise

Glicólise

Glicogênese

Glicose

Vias metabólicas dos carboidratos

Citoplasma Síntese de novo

Destino do lactato

Combustão a CO2 e H2O

Conversão em glicose (gluconeogênese)

Requerem oxigênio

Doenças hepáticas, etanol e outras drogas

diminuem a utilização de lactato

Acidose lática

Níveis sanguíneos de lactato

pH

concentrações de bicarbonato

Causas: produção

utilização lactato

C

C

O-

O

CH3

HHO

O que leva ao aumento da produção de lactato?

Oxigenação inadequada

Diminuição da fosforilação oxidativa

Aumento da atividade da 6-fosfofrutoquinase

(enzima envolvida na glicólise)

Queda de ATP

Oxidação completa da glicose a CO2 e H2O

32 ATP/glicose

Conversão da glicose em lactato

2 ATP/glicose

Importância da glicólise como via preparatória

Ausência de mitocôndrias em algumas células

Controle da Glicólise

A necessidade de glicose varia de acordo com

os diferentes estados fisiológicos

A conversão de glicose em piruvato é

regulada de forma a satisfazer as necessidades

celulares

Gluconeogênese

Formação de glicose a partir de substratos não-

carboidratos

Síntese de novo de glicose

Diferentes fontes de carbono

Diferente de glicogenólise