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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