Aula respiração

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Aula respiração

  1. 1. 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
  2. 2. 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:
  3. 3. 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
  4. 4. Energia em transformação Energia química 23/7/2013 Respiração Inicia 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.
  5. 5. A oxidação da glicose em CO2 e H2O divide-se em três fases ou etapas principais: Glicólise 23/7/2013 CTE (fosforilação oxidativa)Ciclo de Krebs ocorre no citosol ocorrem nas mitocôndrias
  6. 6. 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.
  7. 7. 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
  8. 8. Na presença de oxigênio 23/7/2013 Ligado via ligação tioéster a um cofator contendo enxofre
  9. 9. Ciclo de Krebs resumido 23/7/2013 1 2 3 1 1
  10. 10. Síntese do ATP na membrana (fosforilação) 23/7/2013 Matriz mitocondrial Protóns são bombeados e- passam pela CT Retorno dos protóns Libera energia
  11. 11. 23/7/2013
  12. 12. Glicólise 23/7/2013 1 Glicose ATP ADP Glicose 6-fosfato Frutose 6-fosfato 2 ATP ADP Frutose 1,6-bifosfato 3 Diidroxiacetona fosfato 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 Piruvatos 9 Saldo líquido 6ATP 2 NAD+ 2 NADH + H+ CO2 2 Acetil CoA Clico de Krebs H2O
  13. 13. 23/7/2013 Acetil CoA Oxaloacetato NAD+ NADH Malato Fumarato Succinato Citrato Isocitrato CoA Cis-aconitato NAD+ NADH NAD+NADH ADP 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
  14. 14. Cadeia transportadora de elétrons (fosforilação oxidativa) 23/7/2013
  15. 15. Rendimento em ATP 23/7/2013 Produção líquida 30 ATP 2 NADH 1,5 ATP 7,5 ATPCiclo de Krebs 1 FADH2 1 ATP 3 NADH (x2) 20 ATP Glicólise 2 ATP 5 ATP 2 NADH 3 ATP Acetil CoA Piruvato 2,5 ATP1 NADH (x2) 5 ATP Produção de energia a partir de uma molécula de glicose
  16. 16. 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
  17. 17. 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 ATP 6 2 NADH 1 Glicose ATP ADP Glicose 6-fosfato Frutose 6-fosfato 2 ATP ADP Frutose 1,6-bifosfato 3 Diidroxiacetona fosfato 4 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 7 Fosfoenolpiruvato 8 2 ADP 2 ATP 2 Piruvatos 9 2 NAD+ + H+ CO2 2 Acetil CoA Clico de Krebs A glicólise também é afetada!
  18. 18. Cadeia transportadora de elétrons (fosforilação oxidativa) 23/7/2013
  19. 19. 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 OH NADH2 NAD + desidrogenase do ácido lático ácido pirúvico Ácido Lático Via anaeróbia: produção de etanol ou ácido lático
  20. 20. 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 OH NADH2 NAD + desidrogenase do ácido lático ácido pirúvico Ácido Lático Resposta inicial a baixa [O2] Lactato: acumula-se e promove acidificação no citosol
  21. 21. A fermentação é eficiente? 23/7/2013 1 molécula de sacarose Etanol 4 moléculas de ATP Eficiência de 4%! A energia da sacarose vai para onde, então? Etanol Lactato Uma maior taxa de glicólise é requerida.
  22. 22. 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.
  23. 23. Outras macromoléculas podem ser respiradas 23/7/2013
  24. 24. Outras macromoléculas podem ser respiradas 23/7/2013
  25. 25. 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.
  26. 26. 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.
  27. 27. 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.
  28. 28. 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
  29. 29. 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.
  30. 30. 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.
  31. 31. 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
  32. 32. Respiração na senescência Caracterizado pela transição de assimilação de nutrientes para remobilização dos nutrientes. 23/7/2013 Estádio final de desenvolvimento da planta
  33. 33. 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.
  34. 34. 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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