1. METABOLISMO ENERGÉTICO
METABOLISMO ENERGÉTICO
DAS CÉLULAS
DAS CÉLULAS
BIOLOGIA CELULAR (Parte 2)
LIVRO 2, CAPÍTULO 1

2. O QUE VEM À NOSSA MENTE QUANDO OBSERVAMOS ESTA FIGURA?
 Que processos metabólicos estão
representados na figura?
Por que dizemos que os dois
processos representados na figura
são complementares?
 Qual é a fonte de energia
representada na figura?
 O que aconteceria se essa fonte
fosse suprimida do ambiente?
 Todos os seres vivos obtêm
energia na mesma forma?

3. METABOLISMO
 É o conjunto de transformações que as substâncias químicas
sofrem no interior dos organismos vivos.
 São essas reações que permitem a uma célula ou um sistema
transformar os alimentos em energia, que será utilizada pelas
células para que as mesmas se multipliquem, cresçam,
movimentem-se, etc.
 O metabolismo é o conjunto de reações químicas responsáveis
pelos processos de síntese e degradação dos nutrientes na célula.
 Divide-se em 2 etapas:
 Catabolismo  Degradação, quebra de moléculas, com
consequente produção de energia. Ex: quebra da glicose
 Anabolismo  Síntese, formação de moléculas,
envolvendo consumo de energia. Ex: união de várias moléculas de
glicose para a síntese de glicogênio.

4. Os Seres Vivos e a Energia
 Os organismos vivos são sistemas complexos
e organizados que necessitam de uma grande
quantidade de energia para manter seus
processos vitais.
É dos alimentos, mais
exatamente das moléculas
orgânicas que os compõem, que
os seres vivos obtém energia.


5. Os Seres Vivos e a Energia
A fonte de energia mais
importante para os seres
vivos é a luz solar.

Nem sempre disponível, a energia
luminosa é convertida em energia
química presente em moléculas
orgânicas, que podem ser estocadas
para uso posterior.


6. Fluxo de matéria e de energia nos
ecossistemas

7. Tipos de reações químicas que fazem parte do metabolismo celular
Reações endotérmicas
ou endergônicas
Reações exotérmicas
ou exergônicas
Absorvem energia do
ambiente
Liberam energia para o
ambiente
Como exemplo de reação química endotérmica temos a
fotossíntese e como exemplo de reação química exotérmica
temos a respiração celular.

8. A MOLÉCULA DE ATP (trifosfato de adenosina)
 Todos os processos celulares dependem de energia para
acontecer.
 Essa energia é obtida dos alimentos e pode ser prontamente
utilizada pela célula ou armazenada em uma molécula especial
chamada de ATP.
 O ATP é a molécula armazenadora de energia na célula.
 Constituição química:

9. A MOLÉCULA DE ATP (trifosfato de adenosina)
 Participa de todos os processos energéticos da célula:
 Necessidade de energia  Quebra do ATP, liberando um
fosfato e formando ADP (difosfato de adenosina).
ATP  ADP + P
Obs: ligações entre os 2 fosfatos (ADP) podem, ainda, ser quebradas,
formando AMP (monofosfato de adenosina) e liberando mais energia.
 Não há demanda energética  Síntese de ATP, através da
união de um fosfato ao ADP.
ADP + P  ATP
 Reações reversíveis.
Acontecem o tempo todo na célula.
 Objetivo: liberar ou armazenar energia

12. FORMAS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
(Produção de ATP )
A quebra da molécula orgânica para liberar
energia pode se dar de duas maneiras:
• Respiração celular: quebra completa da
molécula de glicose na presença de
oxigênio.
• Fermentação: quebra parcial da
molécula de glicose na ausência de
oxigênio.

13. Respiração Celular
A respiração corresponde à degradação completa
da molécula de glicose originando gás carbônico e
água.

 O saldo energético é de 30 moléculas de ATP.
 A respiração acontece no citoplasma dos seres
procariontes. Nos eucariontes, tem início no
citoplasma, continua e termina nas mitocôndrias .

14. Respiração Celular
A presença de átomos de oxigênio é condição básica
para a respiração e a origem dos mesmos permite
identificar dois tipos diferentes desse processo:
1) Respiração Aeróbia – quando o oxigênio consumido é
o O2 (gás oxigênio). Realizada por muitos procariontes,
protistas, fungos e pelas plantas e animais.
2) Respiração Anaeróbia – quando o oxigênio
consumido tem origem de substâncias inorgânicas como
carbonatos (CO3- 2), nitratos (NO3−), sulfatos (SO42- )etc.
Realizada apenas por alguns tipos de bactérias.

15. CICLO DO NITROGÊNIO E A
DESNITRIFICAÇÃO
A Respiração Anaeróbica é utilizada por bactérias que vivem no solo
ou em águas estagnadas, onde o suprimento de oxigênio é escasso.
Os produtos finais da respiração anaeróbica são o gás carbônico
(CO2) e uma substância inorgânica, que varia de acordo com a
espécie de bactéria.

16. FERMENTAÇÃO
 Processo mais simples de produção de energia.
 Processo ANAERÓBICO (ausência de O2).
 Ocorre no CITOPLASMA.
 Realizado naturalmente por fungos, bactérias, e, em algumas
situações, por nossas células musculares.
 O homem há décadas utiliza este processo natural para produção
de alimentos, bebidas (iogurtes, leites, fermentados, pães, cervejas,
vinhos...).
Tipos de Fermentação:
•Alcoólica
•Lática
•Acética

17. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
 O açúcar é degradado em álcool etílico (etanol), liberando
também gás carbônico e energia.
 Fabricação de pães, vinhos, cervejas, álcool combustível.
AÇÚCAR  ÁLCOOL + CO2 + ENERGIA

18. Reação ocorre no citoplasma.
Rendimento energético: 2 ATP
Consumo
Produção
Produção
1 molécula açúcar  2 ATP

19. FERMENTAÇÃO LÁTICA
 O açúcar do leite (lactose) é degradado, formando ácido lático e
liberando energia.
 Ácido lático: coagulação de proteínas.
 Fabricação de queijos, iogurtes e coalhadas.
AÇÚCAR  ÁCIDO LÁTICO + ENERGIA

20. FERMENTAÇÃO LÁTICA
 Ocorre também em nossas células musculares, em situações de
grande demanda energética, quando fazemos um esforço muscular
intenso, como nos exercícios físicos prolongados.
 A quantidade de energia que chega aos nossos músculos é
insuficiente para fornecer toda a energia necessária à atividade
desenvolvida.
 As células musculares passam a realizar o processo mais simples
de obtenção de energia, que é a fermentação.
AÇÚCAR  ÁCIDO LÁTICO + ENERGIA
 O acúmulo de ácido lático nas fibras musculares (células
musculares) causa dores, cansaço e cãibras.

21. FERMENTAÇÃO
Sem Oxigênio
LÁTICA
ALCOÓLICA
Álcool Etílico
Ácido Lático
Gás Carbônico
2 ATP de
Energia
2 ATP de
Energia

22. FERMENTAÇÃO ACÉTICA
 Realizada por alguns tipos de bactérias que fermentam o açúcar,
produzindo ácido acético, gás carbônico e energia.
 Fabricação de vinagres.
AÇÚCAR  ÁCIDO ACÉTICO + CO2 + ENERGIA
 Expressão popular: “O vinho virou vinagre!”
Etanol, em contato com O2 forma ácido acético.
 Garrafas de vinho devem ser mantidas bem fechadas para
evitar o acúmulo deste ácido acético, que altera o sabor do
vinho.

23. RESPIRAÇÃO CELULAR AERÓBICA
 Processo mais complexo de produção de energia.
 Ocorre em eucariontes (citoplasma e nas mitocôndrias) e em
procariontes (citoplasma e na parte interna da membrana
plasmática).
Processo AERÓBICO (há participação de O2).
 Rendimento energético muito maior que o da fermentação !!!
1 molécula açúcar  30 ATP
 Respiração aeróbica envolve 2 fases:
• Troca de gases através de membranas respiratórias;
• Respiração celular.

24. TROCA DE GASES ATRAVÉS DE MEMBRANAS
RESPIRATÓRIAS
 Através de finas membranas que devem estar sempre úmidas,
para permitir a passagem dos gases.
 Transporte se dá por DIFUSÃO SIMPLES.
 Depende das diferenças nas concentrações dos gases dentro e
fora das membranas.

25. TROCA DE GASES ATRAVÉS DE MEMBRANAS
RESPIRATÓRIAS
 HEMATOSE  processo em que ocorre a troca de gases, nos
alvéolos pulmonares e o O2 atravessa as membranas dos alvéolos e
chega até às células.

26.  O processo de difusão simples para as trocas gasosas ocorre em outros
tipos de respiração

27.  Nos vegetais, as trocas gasosas ocorrem em estruturas presentes nas
superfícies das folhas, denominadas ESTÔMATOS.

28. RESPIRAÇÃO CELULAR
A respiração aeróbia, libera a totalidade da energia contida na
molécula de glicose, como se pode comprovar analisando os
produtos finais deste processo (água e dióxido de carbono),
que são exatamente os mesmos utilizados na sua síntese
(fotossíntese).
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (ATP)
O conjunto das reações da respiração celular aeróbia é extremamente
complexo, tendo sido uma das maiores conquistas da bioquímica
moderna a sua compreensão. Por esse motivo, consideram-se
geralmente as seguintes etapas:
GLICÓLISE
CICLO DE KREBS
(ÁCIDO CÍTRICO)
CADEIA
RESPIRATÓRIA

29. RESPIRAÇÃO CELULAR
GLICÓLISE
 Quebra da molécula de glicose (6C - hexose) em duas moléculas
de ácido pirúvico (3C -triose).
Ocorre no citoplasma, na ausência de oxigênio (anaerobiose).
 Mesmo processo que ocorre na fermentação.
 Rendimento energético: 2 ATP
 Há perda de 2 hidrogênios na molécula de ácido pirúvico, os quais
são capturados por uma substância encontrada no citoplasma: o
NAD (nicotinamida adenina nucleotídeo).
 O NAD funciona como um transportador de hidrogênios.
 Formação de 2 moléculas de NADH2.

30. RESPIRAÇÃO CELULAR
GLICÓLISE

31. RESPIRAÇÃO CELULAR
CICLO DE KREBS
(CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO)
Ocorre na matriz mitocondrial.
Quebra das moléculas de ácido pirúvico.
 Produção de CO2, que é liberado da célula e eliminado para o
ambiente.
 Produção de mais moléculas de NADH2 (capturam os hidrogênios
liberados).
 Rendimento energético: 2 ATP

32. RESPIRAÇÃO CELULAR
CICLO DE KREBS
(CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO)

33. RESPIRAÇÃO CELULAR
CADEIA RESPIRATÓRIA
Ocorre nas cristas mitocondriais.
Os hidrogênios do NADH2 (produzidos na glicólise e no ciclo de
Krebs) passam através de várias substâncias, liberando elétrons.
 Envolve um conjunto de reações químicas, onde participam
substâncias chamadas de citocromos.
 A passagem dos elétrons pelos citocromos na cadeira
respiratória, libera energia suficiente para a síntese 26 moléculas de
ATP.
 Elétrons atravessam a cadeia e chegam até o aceptor final, que é
o oxigênio.
 Oxigênio se combina com os hidrogênios, formando água.
 Rendimento energético: 26 ATP

37. RESPIRAÇÃO CELULAR
RENDIMENTO ENERGÉTICO TOTAL
2 ATP
(GLICÓLISE)
+
2 ATP
+
26 ATP
=
30 ATP
(CICLO KREBS) (CADEIA RESPIRATÓRIA)
EQUAÇÃO GERAL
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (30 ATP)
Aceptor final
de elétrons
Ciclo de Krebs Resultado da combinação dos
elétrons com o oxigênio, ao final
da cadeia respiratória

38. RESPIRAÇÃO CELULAR
ATENÇÃO
Na ausência de glicose, a célula pode utilizar outras moléculas
para a realização da respiração celular, como aminoácidos
(proteínas) e ácidos graxos (lipídios), com a participação da
Coenzima- A. Os compostos intermediários obtidos a partir
dessas moléculas entrarão no ciclo de Krebs.

40. Quadro comparativo entre Respiração Aeróbia e Fermentação
Fermentação
Respiração Aeróbica
•
Quebra completa de glicose.
•
•
Exige a presença de O²
•
•
Há formação de água como produto
final.
•
•
•
Produto
oxidado
totalmente
decomposto em CO² e H²O, liberando
muita energia.
•
Formação de grande número de
moléculas de ATP que armazenam
essa energia.
•
Glicólise, ciclo de Krebs e cadeia
respiratória.
•
Ocorre com a maioria dos seres
vivos.
•
•
•
Quebra incompleta de glicose.
Não utiliza O²
Não há formação de água.
Produto
oxidado
parcialmente
decomposto, não liberando toda a
energia disponível, sobram resíduos
energéticos.
Formação de pequeno número de
moléculas de ATP.
Glicólise apenas (ácido pirúvico se
decompõe em ácido láctico, etanol
ou em ácido acético).
Ocorre com algumas bactérias,
leveduras, vermes intestinais e
células musculares.

41. REAÇÕES QUE CONSOMEM ENERGIA
(ENDOTÉRMICAS)
FOTOSSÍNTESE
 Processo pelo qual algas e plantas absorvem a energia da luz solar
e o CO2 da atmosfera para a síntese de moléculas orgânicas
(glicose) que serão usadas posteriormente pela própria célula para
obtenção de energia.
Organela responsável nos eucariontes: CLOROPLASTOS.
 Para que ocorra é necessário:
• Clorofila
• Luz solar
• Água
• CO2
• Temperatura
Fatores limitantes da
fotossíntese

42. FOTOSSÍNTESE

43. FOTOSSÍNTESE

44. FOTOSSÍNTESE
De onde vem a energia para que esta
reação ocorra ?
 Vem do Sol.
É captada pela clorofila, um
pigmento verde, presente nos
cloroplastos das folhas da planta.
 Há dois tipos de clorofila que
participam do processo: a clorofila a e
a clorofila b.

45. FOTOSSÍNTESE
Para onde vai a glicose sintetizada no processo?
1)Glicose é usada como fonte de alimento e de energia, pela própria
célula vegetal, ou por outros seres da cadeia alimentar;
2) Glicose é usada na síntese de celulose, que compõe a parede celular
dos vegetais;
3) Glicose é usada como matéria-prima para a síntese de outras
moléculas (outros carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos);
4)Glicose é armazenada como fonte de reserva energética:
AMIDO nos vegetais
GLICOGÊNIO nos animais

46. AS FASES DA FOTOSSÍNTESE
FASE CLARA
(Presença de luz)
1ª: Fotofosforilação cíclica
2ª: Fotofosforilação acíclica
3ª: Fotólise da água
FASE ESCURA
(Ausência de luz)
Ciclo das Pentoses ou Ciclo de Calvin
(Síntese da molécula de glicose)

47. FASE CLARA
1ª) FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA
Ocorre nos tilacóides do cloroplasto.
Luz solar, ao incidir nas partes verdes da
planta, atinge a molécula de clorofila a,
excitando-a.
 Ocorre a liberação de elétrons, os quais
passam por uma cadeia transportadora,
promovendo a síntese de ATP.
 É chamada de cíclica porque os elétrons
passam pela cadeia transportadora e
retornam à clorofila a.

48. 1ª) FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA

49. 2ª) FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA
Ocorre nos tilacóides do cloroplasto.
Ocorre excitação da clorofila b, transporte de elétrons por uma cadeia
transportadora e captura de elétrons pela clorofila a.
A liberação e o transporte de elétrons pela cadeia transportadora
promove a síntese de ATP.
 É chamada de acíclica porque os elétrons passam pela cadeia
transportadora e não retornam à clorofila b , mas são enviados à
clorofila a.
 Da clorofila a, os elétrons são transferidos ao NADP, formando
NADPH2.

52. 3ª) FOTÓLISE DA ÁGUA
Ocorre quebra das moléculas de água, na presença de luz , consumindo
ATP.
As moléculas de água (H2O) serão quebradas, formando oxigênio e
íons hidrogênio.
Parte do oxigênio é utilizado pela própria planta (respiração celular).
 Outra parte do oxigênio é liberada para ambiente.
 Os íons hidrogênios serão capturados pelo NADP e os elétrons
resultantes retornam à clorofila b.
2 H2 O  4 H + + O 2 + 4 e Obs: O oxigênio (O2 ) que é produzido na fotossíntese surge das
moléculas de água (H2O), que são quebradas ao final da fase clara,
durante a fotólise da água.

53. 3ª) FOTÓLISE DA ÁGUA

54. 3ª) FOTÓLISE DA ÁGUA

55. RESUMO DA FASE CLARA
1) A energia liberada formará moléculas de ATP;
2) Parte do oxigênio (O2) liberado será usado na respiração
celular da própria célula vegetal;
3) Os hidrogênios serão capturados pelo NADP, formando
NADPH2;
4) As moléculas de ATP e de NADPH2 serão usadas na
próxima etapa da fotossíntese, que é a FASE ESCURA.

56. FASE ESCURA
(Ciclo das Pentoses ou Ciclo de Calvin)
 Ocorre no estroma do cloroplasto.
Não depende de luz, nem de clorofila,
mas depende da fase clara.
 Nesta fase serão usadas substâncias
formadas durante a fase clara (ATP e
NADPH2).
 O CO2 absorvido pela planta, a partir da
atmosfera, combina-se com os hidrogênios
do NADPH2, formando a molécula se
glicose.
Como é uma reação de síntese, há
consumo do ATP que foi produzido
durante a fase clara.

57. FASE ESCURA
(Ciclo das Pentoses ou Ciclo de Calvin)

58. EQUAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE
Todo o processo da fotossíntese pode der representado pela seguinte
equação química:
Esta reação pode ser simplificada da seguinte maneira:

59. RESUMO DAS FASES DA FOTOSSÍNTESE

60. FOTOSSÍNTESE
FATORES LIMITANTES
Clorofila
Luz solar
 Água
 CO2
Temperatura

61. INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DE CO2
À medida que a concentração de CO2 aumenta, aumenta a
taxa de fotossíntese, até certo ponto, quando se estabiliza.
Sendo uma reação enzimática, a partir daquele ponto, as
enzimas estarão todas em funcionamento, não permitindo,
portanto, uma elevação da taxa de fotossíntese.

62. INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
As reações enzimáticas dependem da temperatura.
Entretanto, em altas temperaturas, as enzimas se
desnaturam, perdendo sua atividade e impedindo a
formação do complexo enzima-substrato.

63. INTENSIDADE LUMINOSA

64. PONTO DE COMPENSAÇÃO
 As plantas só realizam a fotossíntese em presença de luz, mas respiram
o tempo todo, estando claro ou escuro.
Ponto de compensação é a intensidade luminosa na qual a taxa de
fotossíntese é igual à taxa de respiração.
 Indica o ponto em que todo o oxigênio produzido na fotossíntese está
sendo consumido na respiração.
PONTO DE COMPENSAÇÃO:
Intensidade luminosa na qual
TF = TR

65. Taxas de fotossíntese e da respiração celular aeróbia em
função da intensidade luminosa.