Consiste no
metabolismo energético (catabolismo / anabolismo);
Reações
endergônicas (endotérmicas): é o tipo de reação que absorve
energia do ambiente, na qual a quantidade total de energia presente nas
ligações químicas dos produtos é maior
que a dos reagentes;
Reações
exergônicas (exotérmicas): é o tipo de reação que libera
energia para o ambiente, na qual a quantidade total de energia presente nos
produtos é menor que a dos
reagentes;
- Dividida
em 4 processos:
- Respiração Celular
- Fotossíntese
- Quimiossíntese
- Fermentação
1)
Respiração Celular
- Dividida
em 3 etapas: Glicólise / Ciclo de Krebs / Cadeia Respiratória.
Glicólise
- Consiste
na quebra da molécula de glicose (C6H12O6).
- Ocorre no
citosol (hialoplasma) da célula = citoplasma celular.
- Seu
produto é levado até as mitocôndrias para a ocorrência dos processos restantes.
- É um
processo anaeróbio (não utiliza oxigênio).
Reação da glicólise
Como
ocorre?
- A quebra
da glicose (possui 6 carbonos) ocorre com o gasto de energia ( 2 moléculas de ATP),
após a quebra da molécula de glicose formam-se 2 piruvatos ou ácido pirúvico (cada
um possui 3 carbonos). Quando ocorre essa quebra há a liberação de energia na
forma de elétrons, parte dessa energia será usada para a formação de ATP (4
moléculas de ATP) e a outra parte da energia será capturada pelo NAD+ (molécula
carregadora de elétrons e H) que, após carregar os elétrons, se transforma em
NADH (a quantidade de NADH formado é 2) que será levado para dentro da
mitocôndria para utilizar a energia contida nele para a formação de ATP, começando
o Ciclo de Krebs.
OBS:
o saldo final da glicólise é 2 ATP
Ciclo de Krebs (ciclo do ácido
cítrico)
- Ocorre
dentro da mitocôndria (na matriz mitocondrial)
- É um
processo aeróbio (necessita de oxigênio)
Como ocorre?
- Após a
glicólise, os piruvatos são levados para dentro da mitocôndria. Quando o
piruvato (formado por 3 carbonos) passa pela membrana externa da mitocôndria,
ele perde um dos carbonos na forma de CO2
formando um composto chamado de acetil (formado por apenas 2 carbonos)
que se junta com a coenzima A que aumenta a velocidade das reações no Ciclo de
Krebs. A junção do acetil com a coenzima A resulta na formação da molécula
chama de Acetilcoenzima A (Acetil CoA). A quebra da ligação do piruvato para
perder 1 carbono tinha energia que foi carreada pelo NADH.
OBS:
Para cada glicose que é quebrada, são produzidos 2 ácidos pirúvicos;
consequentemente são produzidos 2 acetilcoenzima A, com isso, são produzidos
2NADH.
- Após isso,
o ácido oxalacético (formado por 4 carbonos) se junta com o acetil que
teve, antes disso, a saída da coenzima A. Com essa junção, forma-se um novo
composto formado por 6 carbonos: o Ácido Cítrico. Esse ácido perde 1 carbono na
forma de CO2 (a energia liberada dessa quebra forma
mais um NADH), se transformando num novo composto de 5 carbonos, o Ácido
Cetoglutário. Esse ácido sofre uma quebra que libera outro carbono na forma de
CO2 e a energia liberada forma outro
NADH e 1 ATP, essa perda de outro carbono forma um composto formado por 4
carbonos, o Ácido Succínico. Esse ácido não perde mais carbonos, ele sofre
perda de hidrogênios, que também libera energia que dessa vez é carreada pelo
FADH2 (antes era só FAD, após carrear
hidrogênios tornou-se FADH2). Com isso, ele se transforma em
Ácido Málico que sofre outros processos de desidrogenação (perda de hidrogênio) e se transforma no Ácido Oxalacético que se
juntará novamente ao Acetilcoenzima A,repetindo todo o processo.
OBS:
As ligações carbônicas só são quebradas por causa da presença do Oxigênio. Se
não houver O2, não haverá quebra das ligações
de carbono e, consequentemente, não ocorrerá o Ciclo de Krebs, não ocorrerá a
produção de energia e isso pode levar o o rganismo à morte.
OBS
2: O saldo energético do Ciclo de Krebs é 2 ATP para cada glicose quebrada =
ácido pirúvico.
OBS
3: na falta de glicose, outros compostos orgânicos como lipídios e proteínas
podem ser utilizados para a síntese de Acetil-CoA.
Cadeia Respiratória
- Consiste em ajuntar os NADH e FADH2 (produzidos durante a glicólise e Ciclo de Krebs) para pegar
a energia contida neles e transferir para a produção de ATP.
- Ocorre nas cristas mitocondriais.
Como ocorre?
- Após a chegada do NADH, ele libera seu hidrogênio e também
libra elétrons altamente energizados, o FADH2 também libera elétrons. Esses
elétrons são atraídos pelo oxigênio proveniente da nossa respiração, ele
participa da cadeia respiratória. Para chegar ao O2, os elétrons passam pelas proteínas da membrana mitocondrial
sendo transportados por moléculas. Durante o percurso que esses elétrons fazem,
há liberação de energia que é usada para bombear os hidrogênios que estão na
matriz mitocondrial para a parte mais externa da mitocôndria; ora, os
hidrogênios têm carga positiva e a parte interna da mitocôndria tem carga
negativa, logo há a atração de cargas opostas e os hidrogênios voltam para a
parte interna da mitocôndria. Mas para voltar, os hidrogênios passam pela ATP
sintase (complexo que produz energia) e fazem ela “girar”, com isso há a
produção de energia que será usada para formar ATP. No final, o ATP sai da
mitocôndria e é usado como fonte de energia pela a célula; e o NAD e FAD que
perderam os elétrons, voltarão para a glicólise (fase inicial) para carrear
mais elétrons até chegar novamente na fase final (cadeia respiratória).
OBS: O NADH possui energia suficiente para formar 3
moléculas de ATP, já o FADH2 possui uma quantidade de energia um pouco menor
que forma apenas 2 moléculas de ATP.
OBS 2: A Cadeia Respiratória também é chamada de
fosforilação oxidativa pelo fato de ocorrer a junção de ADP com outro fosfato
(formação do ATP) através da energia proveniente da oxidação (retirada de
elétrons) da glicose.
OBS:
O saldo energético da cadeia respiratória é 34 ATPs
O saldo final da respiração celular é de 38
ATPs para cada glicose quebrada
2) Fotossíntese
- É a transformação da energia luminosa em energia
química.
- É realizada por seres autótrofos.
- Dividida em 2 etapas: Etapa Fotoquímica (Fase Clara) e
Etapa Química (Fase Escura).
- Ocorre no cloroplasto (esquematização abaixo):
Equação geral da fotossíntese das plantas:
OBS: O oxigênio atmosféfico (O2)
é proveniente de H2O.
Etapa Foto química
(Fase Clara)
- Absorve a energia luminosa (da luz do sol) e transforma
em energia química.
- Ocorre nas tilacóides.
- Dividida em 2 etapas: Fotólise e Fotofosforilação.
- Fotólise: consiste na quebra da molécula de água com o
uso da energia luminosa.
- Fotofosforilação: forma 2 moléculas químicas (ATP e
NADPH); é dividida em fotofosforilação cíclica e fotofosforilação acíclica.
Como ocorre?
- No tilacóide da planta, ocorre a fotofosforilação
acíclica: no fotossistema II são encontradas clorofilas P680
(esse número é o comprimento da onda de energia luminosa que a clorofila
consegue absorver) que absorvem a energia luminosa, com isso a clorofila fica
altamente energizada e perde uma quantidade de 2 elétrons. Esses elétrons vão
perdendo energia e se dirigem à outra clorofila (são transportados por
moléculas carregadoras de elétrons), a P700. A
energia que foi perdida pelos elétrons é usada para fabricar hidrogênios que
são bombeados para dentro das tilacóides e ela será usada para a formação de
ATP. No fotossistema I, as clorofilas P700
absorvem a energia luminosa e perdem 2 elétrons, mas dessa vez os elétrons
serão transferidos para uma enzima chamada NADP, ela carrega os elétrons
juntamente com hidrogênios e se transforma em NADPH (altamente energizada) que
será usada na etapa química (fase escura) da fotossíntese. As clorofilas
recebem os elétrons através da fotólise da água (quebra da molécula de água
através da luz) que libera hidrogênios. Juntamente com a fotólise da água,
ocorre a liberação de oxigênio (O2)
que nós usaremos na nossa respiração.
OBS: a absorção de energia luminosa
ocorre durante do dia, com isso os elétrons se afastam da clorofila porque
estão energizados. Mas durante a noite há ausência de luz solar, com isso a
tendência dos elétrons é perder energia e voltar para a clorofila de onde saiu
(P680). MAS isso não acontece; pois após se
afastarem da clorofila, os elétrons são transportados pelas moléculas
carregadoras de elétrons para outra clorofila (P700).
Na fotofosforilação cíclica as clorofilas P680
absorvem a energia luminosa e perdem os elétrons, mas ao invés dos elétrons
serem transportados para outra clorofila, eles retornam para a mesma clorofila
P680. Mas há um detalhe: na fotofosforilação cíclica só
ocorre a produção de ATP, já na acíclica ocorre produção de ATP e NADPH.
Etapa Química (Fase Escura)
- Utiliza a energia (ATP e
NADPH) proveniente da etapa fotoquímica.
- Ocorre no estroma do
cloroplasto.
- Incorpora o CO2 em suas
reações que estão num ciclo (Ciclo de Calvin-Benson ou Cliclo das Pentoses)
para ser transformado em açúcares (glisose, carboidratos, etc).
OBS: O CO2 que é usado no ciclo, é proveniente da nossa
expiração.
Como ocorre?
- O Ciclo de Calvin começa quando a ribulose
1,5-bifosfato se junta com o CO2 e forma uma molécula altamente instável
composta por 6 carbonos. A fixação dessa junção é feita pelo rubisco (proteína
mais abundante do planeta), essa etapa é chamada de fixação do carbono. Após
isso essa molécula se divide em duas moléculas de 3 carbonos chamadas de 3
fosfoglicerato ou PGA. Logo depois, o PGA se transforma em outra molécula com 3
carbonos com o uso de ATP e NADPH, essa nova molécula formada se chama gliceraldeído
3-fosfato ou PGAL. Ao todo são 6 moléculas de PGAL; a cada 6 moléculas de PGAL,
1 é usada para a fabricação de açúcares e 5 continuam no Ciclo de Calvin para
se recombinar e se transformar na ribulose para reiniciar o ciclo.
OBS: a ribulose 1,5-bifosfato possui 5
carbonos, ou seja, é uma pentose – por isso o processo também é
chamado de Ciclo das Pentoses).
OBS 2: As plantas utilizarão o açúcar
formado para fazer sua respiração celular e produzir ATP.
PERGUNTA!!!
- Por que a
planta utiliza o açúcar para produzir mais ATP na sua respiração celular se ela
já produziu ATP na etapa fotoquímica (fase clara)?
Resposta: A quantidade de ATP produzida na etapa
fotoquímica não era grande, então a planta fará esse processo e produzirá uma
quantidade maior de ATP.
3)
Quimiossíntese
- Consiste
em absorver energia de um composto inorgânico e formar um composto orgânico.
- É um
processo autotrófico realizado por bactérias quimiossintetizantes.
- Os seres
que realizam esse processo são chamados de Quimioautotróficos, que são aqueles
que produzem seu próprio alimento não pela fotossíntese, mas pela
quimiossíntese.
Como
ocorre?
- A bactéria
absorve energia (elétrons) de um composto inorgânico, provocando sua oxidação.
Essa energia será utilizada para transformar CO2
e H2O em matéria orgânica (açúcar), esse
açúcar pode ser usado pela bactéria para realizar fermentação, respiração
celular, para a produção de ATP.
Ciclo do
Nitrogênio
- O nitrogênio localizado nas proteínas da planta (produtor) é
consumido por um consumidor primário (ex: rato) e este é presa de um consumidor
secundário (ex: cobra). Esse nitrogênio chega ao solo através da excreta ou
morte do animal. Através da decomposição, as substâncias nitrogenadas são
transformadas em amônia pela ação de fungos e bactérias decompositoras. Há a
liberação do nitrogênio (N2) atmosférico através da ação das
bactérias desnitrificantes, e esse N2
passa por um processo de biofixação que transforma ele em amônia, esse processo
é realizado por bactérias ou cianobactérias que podem estar associadas às
raízes das plantas que aproveitam diretamente essa amônia ou livres no solo ou
na água. A amônia é transformada em nitrito pelas bactérias nitrosomonas, e
esse nitrito é transformado em nitrato pelas nitrobacter que é associado pelas plantas repetindo o ciclo.
4)
Fermentação
- Processo
anaeróbico.
- Consiste
na transferência da energia molécula glicose para a molécula de ATP (2
moléculas).
Fermentação
Alcoólica
- Quebra-se
uma glicose em 2 piruvatos (cada um possui 3 carbonos) que são transformados em
2 moléculas de etanol (cada um possui 2 carbonos – foi perdido 1 carbono na
forma de CO2), com isso há produção de 2
moléculas de CO2 e, consequentemente, produção de
ATP.
OBS:
O produto final da fermentação alcoólica é o etanol.
OBS
2: A fermentação acoólica também é usada na fabricação de pães e bebidas
alcoólicas.
Fermentação
Lática
- Realizada
por bactérias, fungos e pelas nossas fibras musculares.
- Consiste
em quebrar a glicose em 2 piruvatos e transformar em 2 ácidos láticos e 2 ATP.
- É
utilizada na fabricação de iogurtes, Yakult, queijos, etc.
OBS:
O produto desse processo é o ácido lático.
OBS 2: A
fermentação lática é feita no nosso corpo
durante um exercício físico.
Fermentação
Acética
- Utilizada
para a formação de vinagre
- Ocorre o
mesmo processo das outras fermentações, mas após a glicólise é usado o acetato
para a fabricação de ATP.
OBS: O produto da fermentação acética é o acetato
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