O documento discute os processos de obtenção de energia por seres vivos, incluindo a fotossíntese, quimiossíntese e respiração. A fotossíntese converte a energia luminosa em energia química na forma de glicose usando água, dióxido de carbono e clorofila. A quimiossíntese usa a oxidação de compostos inorgânicos. A respiração quebra moléculas orgânicas para liberar energia com ou sem oxigênio.

1. Metabolismo Energético Professor Rodrigo Nogueira

2. TIPOS DE NUTRIÇÃO Fotossíntese : energia usada é a luz. Ex: plantas, algas e algumas bactérias. Autótrofa ou autotrófica (do grego auto : por si só; sozinha e tróphos : alimento) – o ser vivo fabrica seu próprio alimento usando substâncias inorgânicas e energia vindas do ambiente. Quimiossíntese : energia usada vem da quebra de substâncias inorgânicas, onde há liberação de elétrons. Ex: algumas bactérias. Heterótrofa ou heterotrófica (do grego hetero : diferente e tróphos : alimento) – o ser vivo busca seu alimento em outro ser vivo ou em restos destes. Por ingestão: o alimento é ingerido e posteriormente digerido. Ex: animais e protozoários. Por absorção: o alimento é digerido e posteriormente absorvido. Ex: fungos, bactérias, protozoários.

4. Reações Exergônicas e Endergônicas

5. ATP – a moeda energética das células

6. • ATP = Adenosina Trifosfato. • Trata-se de um ribonucleotídeo de Adenina associado a três radicais Fosfato. As ligações entre os Fosfatos são de Alta energia. ATP Adenina Ribose Ligação de Alta Energia

7. Molécula de ATP NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP) Adenosina di fosfato (ADP) Adenosina tri fosfato (ATP) Adenina Fosfato Ribose

8. ATP(Adenosina Trifosfato)

9. ATP em ação A B Reação endotérmica Reação exotérmica C D Reação exotérmica Reação endotérmica ADP + Pi ATP e Calor e Calor REAÇÕES ACOPLADAS

10. A FOTOSSÍNTESE 6 O 2 6 CO 2 + 12 H 2 O CLOROFILA Energia Luminosa Energia Química C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2 MATÉRIA INORGÂNICA 6 CO 2 + 12 H 2 O MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6 Luz Solar Energia Luminosa CLOROFILA ENERGIA QUÍMICA + 6 H 2 O

12. FOTOSSÍNTESE BACTERIANA + 6 H 2 O 12 S 6 CO 2 + 12 H 2 S C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 12 S Energia Luminosa Energia Química BACTERIOCLOROFILA MATÉRIA INORGÂNICA 6 CO 2 + 12 H 2 S MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6 Luz Solar Energia Luminosa BACTERIOCLOROFILA ENERGIA QUÍMICA

14. QUIMIOSSÍNTESE 6 CO 2 + 12 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 O 2 Substancia inorgânica + O2 Substância inorgânica oxidada + Energia Química MATÉRIA INORGÂNICA 6 CO 2 + 12 H 2 O MATÉRIA ORGÂNICA GLICOSE C 6 H 12 O 6 Oxidação de Compostos Inorgânicos ENERGIA QUÍMICA 6 O 2 + 6 H 2 O

15. Processos de Incorporação de Energia – produção de glicose www.bioloja.com Clorofila Reações de Oxidação E O 2 FOTOSSÍNTESE BACTERIANA (C O 2 + H 2 ) GLICOSE C 6 H 12 O 6 FOTOSSÍNTESE (C O 2 + H 2 O ) QUIMIOSSÍNTESE ( C O 2 + H 2 O ) Bacterioclorofila O 2

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

24. A Degradação da Matéria Orgânica: resumo GLICOSE RESPIRAÇÃO FERMENTAÇÃO QUEBRA TOTAL QUEBRA PARCIAL Com Oxigênio Sem Oxigênio ENERGIA 38 ATP MATÉRIA INORGÂNICA MATÉRIA INORGÂNICA ENERGIA 2 ATP MATÉRIA ORGÂNICA

25. Ferm. Lática – ac. Lática Alcoólica – CO2 + álcool etílico C 6 H 12 O 6 Resp. Anaeróbia CO2 + H2O 36 ATP Carbonatos Fosfatos, etc Resp. Aeróbia CO 2 + H 2 O 38ATP O 2 C 6 H 12 O 6 CO 2 + H 2 CLOROFILA BACTERIOCLOROFILA CO 2 + H 2 CO 2 + H 2 O O GLICOSE Oxidação de compostos inorgânicos Sem oxigênio VISÃO GERAL C 6 H 12 O 6 FOTOSSÍNTESE BACTERIANA QUIMIOSSÍNTESE FERMENTAÇÃO RESPIRAÇÃO FOTOSSÍNTESE GLICOSE

28. Caminho da Fotossíntese Célula clorofilada Membrana do tilacóide Esquema da molécula de clorofila Folha Granum Parede celular Cloroplasto Membrana externa Membrana interna Tilacóide Granum Estroma DNA Núcleo Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Complexo antena

29. Cloroplastos Função :Realizar FOTOSSÍNTESE - captação de energia luminosa para transformação em energia química. - gás carbônico (CO 2 ) e água (H 2 O) reagem formando glicose ( C 6 H 12 O 6 ) e gás oxigênio(O 2 )

30. CLOROPLASTOS E FOTOSSÍNTESE

31. LOCALIZAÇÃO DOS CLOROPLASTOS Os cloroplastos localizam-se nas partes verdes de plantas e algas. Nas plantas superiores, geralmente se localiza nas folhas, órgão vegetal responsável em captar luz e gás carbônico e realizar a fotossíntese. cloroplastos vistos no microscópio óptico

32. Cloroplastos realizam a fotossíntese . Para isso é necessária a presença de um pigmento verde chamado clorofila, presente nessas organelas exclusivas de algas e plantas. Acredita-se que os cloroplastos eram bactérias que ao longo da evolução se associaram as células eucariontes. cloroplasto visto no microscópio eletrônico

35. Etapas da Fotossíntese

36. Fotossíntese em ação Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA E S T R O M A Glicose C L O R O P L A S T O Tilacóide Luz H 2 O CO 2 ADP NADP H 2 O C 6 H 12 O 6 ATP NADPH 2 O 2

37. glicose O NADP é um transportador de átomos de hidrogênio liberados pela quebra da água. Ele captura hidrogênio na fase clara se convertendo em NADPH e fornece esse hidrogênio na fase escura para a formação da glicose, voltando a se converter em NADP. O ADP é um transportador de energia. Ele recolhe a energia luminosa do ambiente para que ocorra um processo chamado de fosforilação, onde há a união de mais um átomo de fósforo (com absorção de energia) ao ADP, transformando-o em ATP que fornece essa energia para que as reações da fase escura ocorram. A água é quebrada (sofre fotólise) e libera átomos de hidrogênio e oxigênio. Os átomos de oxigênio se unem para formar o gás oxigênio. Gás carbônico fornece produtos (C e O) para que junto com os hidrogênios vindos da água ocorra a formação da glicose. Glicose será usada no processo de respiração celular. Fase clara Fase escura

39. FATORES DE INFLUÊNCIA DA FOTOSSÍNTESE COMPRIMENTO DE ONDA (nm) TAXA DE FOTOSSÍNTESE LUZ É o principal fator de influência da taxa de fotossíntese. A luz branca é formada pela união das sete cores do espectro visível. Dessas sete cores, a planta absorve melhor os comprimentos de onda que representam as cores vermelho e azul, sendo que a cor verde é pouco absorvida pela folha.

40. Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz ATP ADP 2 NADPH 2 4 H + + 4 e - + 2 H 2 O 4 H + + 2 NADP Luz Clorofila O 2

41. FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA FONTE: http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/metabolismo/fotoss.jpg

42. FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA Fonte: http://curlygirl.no.sapo.pt/imagens/luminosa.jpg

43. NADP- nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato- Transportador de hidrogênio. e- elétros H+ prótons

45. Equação da etapa química 6C O 2 + 12NADPH 2 + nATP C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + nADP + nP

46. CICLO DE CALVIN Fonte:http://www.netxplica.com/figuras_netxplica/exanac/ciclo.calvin.completo.1.png

47. RESUMO DO PROCESSO FOTOSSÍNTESE ETAPA CLARA LOCAL : ETAPA ESCURA LOCAL: Tilacóides Estroma 12H 2 O 6 H 2 O 6O 2 12NADPH 2 18ATP Glicídio (C 6 H 12 0 6 ) 6CO 2 LUZ

48. PASSO A PASSO DA FOTOSSÍNTESE A luz é absorvida pela clorofila e sua energia é usada num processo chamado de fosforilação – a incorporação de mais um átomo de fósforo a molécula de ADP (adenosina difosfato) que é transformada em ATP (adenosina trifosfato). A água é quebrada (sofre fotólise) em átomos de hidrogênio e oxigênio. Os átomos de hidrogênio são “capturados” pelo NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que se transforma em NADPH. O átomo de oxigênio se junta a outro e se transforma em gás oxigênio. FASE CLARA FASE ESCURA O gás carbônico é convertido em glicose usando-se os átomos de hidrogênio vindos do NADPH e a energia da molécula de ATP produzidos durante a fase clara. O NADPH ao deixar os hidrogênios vira NADP e o ATP se transforma em ADP. O NADP e o ADP voltam para a etapa clara para novamente serem convertidos.

50. INTENSIDADE LUMINOSA

51. COMPENSAÇÃO E SATURAÇÃO LUMINOSA Situação x Situação B Situação A Ponto de compensação luminosa é quando a taxa de fotossíntese é igual a taxa de respiração. Nesse ponto a planta produz a mesma quantidade de gás oxigênio que ela própria consome. Ponto de saturação luminosa é quando a taxa de fotossíntese é freada e não aumenta independente do aumento da quantidade de luz que é fornecida a planta. y planta libera gás oxigênio e cresce. planta consome gás oxigênio e definha.

52. CONCENTRAÇÃO DE CO 2

53. TEMPERATURA

57. C 4 CAM CAM

58. Exemplos de Vegetais de acordo com o metabolismo energético C3 Leguminosas de clima temperado (trevos...) Gramíneas de clima temperado (azevém anual, azevém perene, festuca...) Leguminosas de clima tropical (fisiologia C 3 mas temp. ótima >; leucena, cunhã, estilosantes, desmodium, calopogônio...) C4 Gramíneas de clima tropical (cana-de-açúcar, milho, sorgo, milheto...) CAM Cactáceas palma forrageira ( Opuntia ficus-indica , Nopalea cochenilifera ) mandacaru ( Cereus jamacaru ) xique-xique ( Cereus gounellei ) facheiro ( Pilosocereus pachycladus ) Bromeliáceas macambira ( Bromelia laciniosa ) sisal ( Agave sisalana )

59. C 4

61. CAM (fosfoenolpirúvico carboxilase)

63. “ fumarola” exalando sulfeto de hidrogênio bactérias que fazem quimiossíntese vermes se alimentam das bactérias CADEIA ALIMENTAR NAS PROFUNDEZAS DO OCEANO outros seres se alimentam dos vermes

65. Respiração em Eucariontes Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA MITOCÔNDRIA CITOPLASMA 2 CO 2 Ciclo de Krebs 4 CO 2 2 ATP H 2 6 H 2 O CADEIA RESPIRATÓRIA Saldo de 32 ou 34 ATPs 6 O 2 Piruvato (3 C) GLICÓLISE Saldo de 2 ATP

68. Glicólise 1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação. 2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos. 3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH. 4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início. 5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato. P ~ 6 C ~ P 3 C Piruvato 3 C Piruvato Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 ADP ATP ADP ATP 3 C ~ P 3 C ~ P Pi Pi NAD P ~ 3 C ~ P NADH NAD P ~ 3 C ~ P NADH P ~ 3 C ADP ATP P ~ 3 C ADP ATP ADP ATP ADP ATP

71. Visão geral do processo respiratório em célula eucariótica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Total: 10 NADH 2 FADH 2 Citosol Crista mitocondrial Mitocôndria 1 ATP 1 ATP 1 NADH 1 NADH Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 6 O 2 6 H 2 O 32 ou 34 ATP 6 NADH 2 FADH 2 ATP 4 CO 2 2 CO 2 2 NADH 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs

75. Fermentação Lática Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH Ácido lático 3 C NAD Ácido lático 3 C NAD

77. Fermentação Alcoólica Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) NADH NADH CO 2 CO 2 Álcool etílico 3 C Álcool etílico 3 C NAD NAD

78. Fermentação Acética Glicose (6C) C 6 H 12 O 6 Glicólise ATP ATP NADH NADH Ácido acético 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O Ácido acético 3 C CO 2 NAD NADH 2 H 2 O Piruvato (3 C) Piruvato (3 C)

79. Resumo dos Tipos de fermentação e a respiração Glicose  ácido lático + 2 ATP Fermentação Lática Glicose  álcool etílico + CO 2 + 2 ATP Fermentação Alcoólica Glicose  ácido acético + CO 2 + 2 ATP Fermentação Acética Glicose + O 2  CO 2 + H 2 O + 36 ou 38 ATP Respiração