aula respiração
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE AGRONOMIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Professor: Tomás de Aquino Portes
Estagiária: Joseanny Pereira
Disciplina: Fisiologia do metabolismo vegetal
Respiração
Respiração
A respiração é uma reação de oxidação de compostos orgânicos, ocorre nas mitocôndrias, e, grosseiramente, pode
ser considerada o reverso da fotossíntese
23/7/2013
O processo respiratório global pode ser resumido na seguinte equação:
Qual é a importância da respiração?
Esqueletos carbônicos, precursores ou iniciadores de síntese de
substâncias necessárias às plantas
23/7/2013
Liberação de energia
Produção de redutores
Energia em transformação
Energia química
23/7/2013
RespiraçãoInicia em um nível baixo
A energia de uma reação (respiração) é transferida para acionar uma outra reação
(síntese), como a síntese de aa, ptnas, lipídeos, bem como processos do desenvolvimento,
absorção ativa, translocação, entre outros.
A oxidação da glicose em CO2 e H2O divide-se emtrês fases ou etapas principais:
Glicólise
23/7/2013
CTE (fosforilação oxidativa)Ciclo de Krebs
ocorre no citosol
ocorrem nas mitocôndrias
Os grupos fosfatos do ATP
23/7/2013
A quebra da ligação rica em energia do fosfato libera energia que será transferida para a síntese de substâncias
que, para ocorrer, necessita de energia. É uma reação endotérmica.
Glicólise
Glico
23/7/2013
açúcar
Lise
quebra
Sacarose = 12 carbonos
4 moléculas de açúcar de 3 carbonos (trioses)
Trioses são oxidadas e
re-arranjadas
4 moléculas
Na presença de oxigênio
23/7/2013
Ligado via ligação tioéster a um
cofator contendo enxofre
Ciclo de Krebs resumido
23/7/2013
1
2
3
1
1
Síntese do ATP na membrana (fosforilação)
23/7/2013
Matriz mitocondrial
Protóns são bombeados
e- passam pela CT
Retorno dos protóns
Libera energia
23/7/2013
Glicólise
23/7/2013
1
GlicoseATP
ADP
Glicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato
2
ATP
ADP
Frutose 1,6-bifosfato
3
Diidroxiacetonafosfato Gliceraldeído 3-fosfato
4
2 NAD+
2 NADH
1,3-bifosfoglicerato
5
2 ADP
2 ATP
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
6
7
Fosfoenolpiruvato
8
2 ADP
2 ATP
2 Piruvatos9
Saldo líquido
6ATP
2 NAD+
2 NADH + H+
CO2
2 Acetil CoA
Clico de Krebs
H2O
23/7/2013
Acetil CoA
Oxaloacetato
NAD+
NADH
Malato
Fumarato
Succinato
Citrato
Isocitrato
CoA
Cis-aconitato
NAD+
NADH
NAD+NADHADP
ATP
FADH
FAD
+ H+
+ H+
+ H+
Ciclo de Krebs
α-cetoglutarato
CO2
H2OCO2
H2O
H2O
Saldo líquido
1 ATP
3 NADH
1 FADH
Saldo líquido
1 ATP
7,5 ATP
1,5 ATP
Saldo líquido
10 ATP
Cadeia transportadora de elétrons(fosforilação oxidativa)
23/7/2013
Rendimento em ATP
23/7/2013
Produção líquida 30 ATP
2 NADH
1,5 ATP7,5 ATPCiclo de Krebs
1 FADH2
1 ATP3 NADH (x2) 20 ATP
Glicólise 2 ATP 5 ATP2 NADH 3 ATP
Acetil CoA
Piruvato2,5 ATP1 NADH (x2) 5 ATP
Produção de energia a partir de uma molécula de glicose
Por que:
23/7/2013
1 NADH produz 2,5 ATP?
Após doar seus elétrons para o complexo I, resulta
na liberação de 10 H+.
Cada 4 H+ produz 1 ATP.
10 H+/4 H+ = 2,5
1 FADH produz 1,5 ATP?
Após doar seus elétrons para o complexo II, resulta
na liberação de 6 H+.
Cada 4 H+ produz 1 ATP.
6 H+/4 H+ = 1,5
23/7/2013
Na ausência de oxigênio: ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa não funcionam!
Gliceraldeído 3-fosfato
2 NAD+
2 NADH
1,3-bifosfoglicerato
5
2 ADP
2 ATP6
2 NADH
1
GlicoseATP
ADP
Glicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato
2
ATP
ADP
Frutose 1,6-bifosfato
3
Diidroxiacetonafosfato
4
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
7
Fosfoenolpiruvato
8
2 ADP
2 ATP
2 Piruvatos9
2 NAD+
+ H+
CO2
2 Acetil CoA
Clico de Krebs
A glicólisetambém é afetada!
Cadeia transportadora de elétrons(fosforilação oxidativa)
23/7/2013
A planta tem outra forma de metabolizar o piruvato!
23/7/2013
CH3 C
O
COOH
CO2 Acetaldeido
CH3 CH2OH
NADH NAD+
CH3 C H
Etanol
alcool
desidrogenase
CH3 CH COOH
OHNADH2 NAD
+
desidrogenase doácido lático
ácido pirúvico
Ácido Lático
Via anaeróbia: produção de etanol ou ácido lático
Ausência de oxigênio
23/7/2013
Etanol: produto final menos tóxico
CH3 C
O
COOH
CO2 Acetaldeido
CH3 CH2OH
NADH NAD+
CH3 C H
Etanol
alcool
desidrogenase
CH3 CH COOH
OHNADH2 NAD
+
desidrogenase doácido lático
ácido pirúvico
Ácido Lático
Respostainicial a
baixa [O2]
Lactato: acumula-se e promoveacidificação no citosol
A fermentação é eficiente?
23/7/2013
1 moléculade sacarose
Etanol 4 moléculasde ATP
Eficiênciade 4%!
A energia da sacarose vaipara onde, então?
Etanol Lactato
Uma maior taxa de glicólise é requerida.
Via da pentose fosfato
NADPH é gerado nas duas primeiras reações da VPF
23/7/2013
NADPH: poder redutor, reações biossintéticas e CTE
Produção da ribose-5-fosfato, precursor da ribose e da desoxirribose (síntese
de ácidos nucléicos).
Produção de eritrose 4-fosfato, que junto com PEP participa da síntese de aa.
Outras macromoléculas podem ser respiradas
23/7/2013
Outras macromoléculas podem ser respiradas
23/7/2013
Germinação da semente
Processo de germinação: inicia-se após a semente embeber água.
23/7/2013
Carboidrato predominante: amido, precisa ser quebrado em unidades menores. Enzimas específicas para isso.
Germinação da semente
Sementes oleaginosas: fonte de carbono estocada encontra-se na forma de gordura e óleos.
23/7/2013
Conversão em açúcares para serem respirados.
Germinação da semente
Proteínas: também podem ser armazenadas nos tecidos de reserva das sementes.
23/7/2013
Durante o processo de germinação, as proteínas servem como fonte de energia
para a respiração.
Respiração em plantas e tecidos intactas
As plantas respiram aproximadamente metade da produção fotossintética diária
23/7/2013
Somente tecidos verdes fotossintetizam e todos os tecidos respiram (24 h por dia)
Produção fotossintética
Respiração
Respiração em plantas intactas
23/7/2013
Em regiões tropicais entre 70 e 80% do ganho fotossintético diário pode ser perdido pela respiração por causa das altas taxas respiratórias noturnas, associadas com temperaturas
noturnas elevadas.
Árvores jovens: perdem cerca de 1/3 de seus fotossintatos diários
pela respiração.
Árvores mais velhas: perda pode dobrar, à medida que a
razão de tecido fotossintético para não-fotossintético diminui.
Tecidos e órgãos ≠ respiram com taxas ≠
Quanto mais intensa a atividade metabólica em um dado tecido mais elevadas são as taxas respiratórias.
23/7/2013
Gemas em desenvolvimento:
altas taxas respiratórias
Amadurecimento do tecido: taxas
reduzem
Tecidos vegetais maduros:
mais baixas taxas
respiratórias
As respirações foliar e radicular
varia com a espécie de planta e com as condições onde a
plana está crescendo.
Tecidos e órgãos ≠ respiram com taxas ≠
Quando tecidos vegetais alcançam a maturidade as suas taxas respiratórias permanecem mais ou menos constantes,
ou reduzem-se lentamente até a sua senescência.
23/7/2013
Respiração na senescência
Caracterizado pela transição de assimilação de nutrientes para remobilização dos nutrientes.
23/7/2013
Estádio final de desenvolvimento da
planta
Respiração na senescência
23/7/2013
Fotossíntese paralisa, mas a
respiração continua.
Devido a hidrólise intensa de proteínas, na senescência é possível que ocorra aumento das taxas respiratórias embora as informações são insuficientes a respeito.
Respiração de crescimento e de manutenção
Respiração de crescimento: pouco carbono é processado para dar origem a mais fitomassa. É a fonte de moléculas de ATP e NADH e das cadeias de carbono necessárias aos
processos de crescimento (produção de biomassa) e armazenamento, estando ligada a taxa de crescimento.
Respiração de manutenção: fornece a energia necessária para manter os tecidos existentes, já formados, em
condições viáveis.
23/7/2013
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