BIOLOGIA - 1° Ano
A respiração aeróbica e a obtenção de energia
Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 1ª Série
A RESPIRAÇÃO AERÓBICA E A OBTENÇÃO DE
ENERGIA
BIOLOGIA - 1° Ano
A respiração aeróbica e a obtenção de energia
Metabolismo
•Conjunto de reações químicas que ocorrem
no organismo.
•Ex.: biossíntese de nucleotídeos e
aminoácidos, degradação de ácidos graxos.
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Seres Produtores
•Também chamados de AUTÓTROFOS.
•São capazes de produzir o próprio “alimento”
através do processo da FOTOSSÍNTESE.
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Seres Consumidores
•Também chamados HETERÓTROFOS.
•Não produzem seu próprio alimento e
precisam se alimentar de autótrofos ou outros
heterótrofos para obter energia necessária à
sua sobrevivência (1).
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A respiração aeróbica e a obtenção de energia
Como a energia é armazenada na
célula?
Nas ligações fosfato da molécula de ATP.
Imagem: Marcus / Public Domain
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ATP
•ATP = Adenosina tri-fosfato;
•Armazena nas suas ligações fosfatos à energia
liberada na quebra da glicose;
•Quando a célula precisa de energia para
realizar alguma reação química, as ligações
entre os fosfatos são quebradas, a energia é
liberada e utilizada no metabolismo celular.
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ATP
•Essa molécula é formada pela união de uma
adenina e uma ribose aderida a três radicais
fosfato.
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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Aceptores intermediários de H
+
•NAD e FAD;
•São aceptores intermediários de hidrogênio,
ligando-se a prótons (H
+
) “produzidos”
durante as etapas da respiração e cedendo-os
para o oxigênio, que é aceptor final de
hidrogênios.
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NAD
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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FAD
Imagem: NEUROtiker / Public Domain
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Processos de liberação de energia:
•AeróbiosAeróbios: ocorre com a participação do
oxigênio. Ele é o aceptor final de elétrons e
hidrogênios;
•AnaeróbiosAnaeróbios: Também chamado de
FERMENTAÇÃO. Acontece sem a utilização de
oxigênio. Os aceptores finais dependem do
tipo de fermentação.
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•Fases:
1.Anaeróbia (glicólise): não necessita de
oxigênio para ocorrer e é realizada no
citoplasma;
2.Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeira
transportadora de elétrons): requer e
presença de oxigênio e ocorre dentro das
mitocôndrias.
Respiração Aeróbica
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PRIMEIRA ETAPA - GLICÓLISE
Quebra da molécula de glicose
C
6
H
12
O
6
(2) C
3
H
4
O
3
4H
+
NAD e FAD
-Moléculas Carregadoras de
H
+
- Cada molécula carrega 2
átomos de H
+
ÁCIDO PIRÚVICO
- 2NAD + 2H
2
=
2NADH
2
- FORAM PRODUZIDOS 2 AC. PIRÚVICOS
- SALDO DE 2 ATP NA REAÇÃO
PRODUTOS DA GLICÓLISE
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MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA
MITOCÔNDRIAS
CICLO KREBS – CADEIA RESPIRATÓRIA
HIALOPLASMA GLICÓLISEHIALOPLASMA GLICÓLISE
IMPORTANTE
Imagem: MesserWoland e
Szczepan1990 / GNU Free Documentation License
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RESPIRAÇÃO CELULAR
•1ª etapa: os carboidratos e lipídeos, principalmente a glicose
e os ácidos graxos, são as principais substâncias quebradas
para a respiração celular.
•A glicose é quebrada no citosol em um processo chamado
glicólise, onde se formam duas moléculas de ácido pirúvico,
liberando uma certa quantidade de energia (4 moléculas de
ATP), que produz 2 moléculas de NADH2 e consome oxigênio.
C
6
H
12
O
6
2 C
3
H
4
O
3
Glicose Ác. pirúvico
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Glicólise
•Quebra da glicose em:
–2 moléculas de piruvato + NADH + ATP
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• Após a formação dos ácidos pirúvicos, eles entram na
mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e
descarboxilases;
• Logo, são liberadas moléulas de CO
2
pela célula e
hidrogênios que são capturados pelo NAD;
• O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e
a nova molécula (Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs .
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Mitocôndria
Matriz
Mitocondrial
Membrana
Externa
Membrana
Interna
Crista
Mitocondrial
Imagem: Mariana Ruiz / Public Domain
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Mitocôndria
•Formada por 2 membranas;
•A membrana externa é lisa e controla a
entrada/saída de substâncias da organela;
•A membrana interna contém inúmeras pregas
chamadas cristas mitocondriais, onde ocorre a
cadeia transportadora de elétrons;
•A 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 (2).
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RESPIRAÇÃO CELULAR
•2ª etapa: o ácido pirúvico entra na
mitocôndria e é convertido em acetil-
coenzima A, que então é metabolizada pelo
ciclo do ácido cítrico (Ciclo de Krebs);
•Nessa etapa, uma quantidade de energia é
liberada, sendo uma pequena parte utilizada
para converter 3 NAD
+
em 3 NADH (3).
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RESPIRAÇÃO CELULAR
•No Ciclo de Krebs, a Acetil CoA sofre uma série
de modificações que acabam produzindo
ácido oxaloacético, para assim recomeçar o
ciclo;
•Essas reações liberam 2 moléculas de CO
2
e
produzem 3 moléculas de NADH e 1 molécula
de FADH
2
.
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Ciclo de Krebs
•São liberados vários hidrogênios, que são
então capturados pelos NAD e FAD,
transformando-se em NADH
2
e FADH
2
;
•Ocorre também liberação de energia
resultando na formação de ATP.
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CICLO DE KREBS
Continuação da quebra da molécula glicose com
descarboxilações e desidrogenações
ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA
ÁCIDO PIRÚVICO + ACETI-CoA
PRODUTOS FORMADOS NO
CICLO DE KREBS POR CADA
ÁCIDO PIRÚVICO
- 3 NADH
2
- 1 FADH
2
- 1 ATP
COMO SÃO 2 MOLÉCULAS DE
ÁCIDO PIRÚVICO, O
RESULTADO FINAL É:
- 6 NADH
2
- 2 FADH
2
- 2 ATP
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Z
Imagem: Minutemen / Public Domain
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RESPIRAÇÃO CELULAR
•3ª etapa: Depois, os elétrons de alta energia
percorrem a cadeia transportadora de
elétrons ou cadeia respiratória, que é
composta por complexos enzimáticos, onde
os elétrons cedem energia e produzem 36
mols de ATP por mol de glicose consumida.
•Esse processo é chamado fosforilação
oxidativa e ocorre na membrana interna da
mitocôndria (4).
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Cadeia Transportadora de Elétrons
•Ocorre nas cristas mitocondriais;
•Também chamado de Fosforilação Oxidativa.
•É um sistema de transferência de elétrons
provenientes do NADH
2
e FADH
2
até a
molécula de oxigênio.
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Cadeia Transportadora de Elétrons
•Os elétrons são passados de molécula para
molécula presentes nas cristas mitocondriais
chamados CITOCROMOS;
•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 (5).
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Cadeia Transportadora de Elétrons
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CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS CADEIA RESPIRATÓRIA OU CADEIA DE ELÉTRONS
NADH
2
FADH
2
MEMBRANA DAS CRISTAS
MITOCONDRIAIS
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE
ELÉTRONS
RESULTADO FINAL DA
RESPIRAÇÃO CELULAR A
PARTIR DE UMA GLICOSE
- GLICÓLISE – 2 ATP+ 2 NADH
2
(2 + 2X3) = 8 ATP
- CICLO KREBS – 1 ATP+ 3 NADH
2
(2X3X3+2) = 20 ATP
1 FADH
2
(2X2) = 4 ATP
- CoA – 1 NADH
2
(2X3) = 6 ATP
- AO FINAL DA CADEIA 8 + 6 + 20 + 4 = 38 ATP
OBS - NA MITOCÔNDRIA SÃO 2 AC. PIRÚVICOS
ORIGINA 3 ATP
ORIGINA 2 ATP
ADP + Pi
ATP
Imagem: TimVickers / Public Domain
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Fermentação
•É o processo de degradação incompleta de
substâncias orgânicas com liberação de
energia, realizada principalmente por fungos e
bactérias;
•Existem diversos tipos de fermentação, que
variam quanto ao produto final;
•No processo de fermentação, o aceptor final
de hidrogênios é o produto final (6).
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Fermentação
•Pode ser de dois tipos:
•Fermentação Alcoólica;Fermentação Alcoólica;
•Fermentação Láctica.Fermentação Láctica.
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Fermentação Alcoólica
•Produtos Finais: etanol, CO
2
e 2 ATPs;
•Realizada por leveduras que são utilizadas na
produção, pouco eficaz , no que diz respeito à
liberação de energia, pois uma molécula de
glicose só rende 2 ATPs.
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Fermentação Alcoólica
•Utilização pelo homem:
Produção de bebidas alcoólicas
Imagem: Christian / Public Domain Imagem: Marius Fiskum / Creative
Commons Attribution 3.0 Unported
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Fermentação Alcoólica
•Utilização pelo homem:
Produção de pães e bolos - fermento biológico
Imagem: ShadowWolf13 / Creative
Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Imagem: Bangin / GNU Free Documentation License
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Fermentação Alcoólica
Imagem: SEE-PE
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Fermentação Láctica
•Realizada por bactérias do leite, é empregada
na preparação de iogurtes e queijos;
•Também ocorre em nossos músculos em
situações de grande esforço físico;
•Também rende 2 ATPs por molécula de glicose
(7).
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Fermentação Láctica
•Utilização pelo homem:
Produção queijos e iogurtes
Imagem: Christian Bauer / Creative
Commons Attribution 2.0 Generic
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A respiração aeróbica e a obtenção de energia
Exercícios
1.(UCSal-BA) Tendo ocorrido uma anomalia nos
mitocôndrios de uma célula, qual dos seguintes
processos celulares será, provavelmente, o primeiro a
sofrer alteração?
a)Glicólise
b)Mitose
c)Ciclo de Krebs
d)Síntese de proteína
e)Síntese de ácidos nucleicos
Imagem: MesserWoland e
Szczepan1990 / GNU Free Documentation License
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Exercícios
2.(Cesgranrio-RJ) No exercício muscular intenso, torna-
se insuficiente o suprimento de oxigênio. A liberação
de energia pelas células processa-se, dessa forma, em
condições relativas de anaerobiose, a partir da glicose.
O produto principalmente acumulado nessas
condições é:
a)Ácido pirúvico
b)Ácido láctico
c)Ácido acetoacético
d)Etanol
e)Ácido cítrico
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Exercícios
3.Em que a fermentação
difere do metabolismo
aeróbico?
A fermentação difere da
aerobiose por ser um
processo mais primitivo,
com um rendimento
energético menor, já que
o combustível usado não
é totalmente
metabolizado.
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Sites e outros recursos na internet
•Animações em biologia celular:
–Glicólise: www.johnkyrk.com/glycolysis.pt.html
(animação interativa que permite a visualização de todas
as etapas de glicólise);
–Ciclo de Krebs: www.johnkyrk.com/krebs.pt.html
(animação interativa que permite a visualização de todas
as etapas do ciclo de Krebs).
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A respiração aeróbica e a obtenção de energia
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
5Marcus / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenos
intriphosphat.gif
23/03/2012
7NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenos
intriphosphat.svg
23/03/2012
9NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NAD
%2B_phys.svg
23/03/2012
10NEUROtiker / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FADH2.
svg
23/03/2012
13aLadyofHats / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animal
_mitochondrion_diagram_en.svg
27/03/2012
14MesserWoland e Szczepan1990 / GNU Free
Documentation License
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svg
23/03/2012
16SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/2012
17SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/2012
18Mariana Ruiz / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagra
m_of_a_human_mitochondrion_blanc.png
23/03/2012
23Minutemen / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ciclo_d
e_Krebs.svg
23/03/2012
27SEE-PE Acervo SEE-PE 27/03/2012
28TimVickers / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitoch
ondrial_electron_transport_chain
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23/03/2012
Tabela de Imagens
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