Aula respiração

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. Respiração A respiração é uma reação de oxidação de compostos orgânicos, ocorre nas mitocôndrias, e, grosseiramente, pode ser considerada o reverso da fotossíntese 14/06/2013 O processo respiratório global pode ser resumido na seguinte equação:

3. Qual é a importância da respiração ? Esqueletos carbônicos, precursores ou iniciadores de síntese de substâncias necessárias às plantas 14/06/2013 Liberação de energia Produção de redutores

4. Energia em transformação Energia química 14/06/2013 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. A oxidação da glicose em CO 2 e H 2 O divide-se em três fases ou etapas principais : Glicólise 14/06/2013 CTE (fosforilação oxidativa ) Ciclo de Krebs ocorre no citosol ocorrem nas mitocôndrias

6. Os grupos fosfatos do ATP 14/06/2013 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. Glicólise Glico 14/06/2013 açúcar Lise quebra Sacarose = 12 carbonos 4 moléculas de açúcar de 3 carbonos (trioses) Trioses são oxidadas e re-arranjadas 4 moléculas

8. Na presença de oxigênio 14/06/2013 Ligado via ligação tioéster a um cofator contendo enxofre

9. Ciclo de Krebs resumido 14/06/2013 1 2 3 1 1

10. Síntese do ATP na membrana ( fosforilação ) 14/06/2013 Matriz mitocondrial Protóns são bombeados e - passam pela CT Retorno dos protóns Libera energia

11. 14/06/2013

12. Glicólise 14/06/2013 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 + CO 2 2 Acetil CoA Clico de Krebs H 2 O

13. 14/06/2013 Acetil CoA Oxaloacetato NAD + NADH Malato Fumarato Succinato Citrato Isocitrato CoA Cis-aconitato NAD + NADH NAD + NADH ADP ATP F ADH FAD + H + + H + + H + Ciclo de Krebs α - cetoglutarato CO 2 H 2 O CO 2 H 2 O H 2 O Saldo líquido 1 ATP 3 NADH 1 FADH Saldo líquido 1 ATP 7,5 ATP 1,5 ATP Saldo líquido 10 ATP

14. Cadeia transportadora de elétrons ( fosforilação oxidativa ) 14/06/2013

15. Rendimento em ATP 14/06/2013 Produção líquida 30 ATP 2 NADH 1,5 ATP 7,5 ATP Ciclo de Krebs 1 FADH 2 1 ATP 3 NADH (x2) 20 ATP Glicólise 2 ATP 5 ATP 2 NADH 3 ATP Acetil CoA Piruvato 2,5 ATP 1 NADH (x2) 5 ATP Produção de energia a partir de uma molécula de glicose

16. Por que : 14/06/2013 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. 14/06/2013 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 + CO 2 2 Acetil CoA Clico de Krebs A glicólise também é afetada !

18. Cadeia transportadora de elétrons ( fosforilação oxidativa ) 14/06/2013

19. A planta tem outra forma de metabolizar o piruvato ! 14/06/2013 Via anaeróbia : produção de etanol ou ácido lático

20. Ausência de oxigênio 14/06/2013 Etanol : produto final menos tóxico Resposta inicial a baixa [O 2 ] Lactato : acumula -se e promove acidificação no citosol

21. A fermentação é eficiente ? 14/06/2013 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. Via da pentose fosfato NADPH é gerado nas duas primeiras reações da VPF 14/06/2013 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. Outras macromoléculas podem ser respiradas 14/06/2013

24. Outras macromoléculas podem ser respiradas 14/06/2013

25. Germinação da semente Processo de germinação: inicia-se após a semente embeber água. 14/06/2013 Carboidrato predominante: amido, precisa ser quebrado em unidades menores. Enzimas específicas para isso.

26. Germinação da semente Sementes oleaginosas: fonte de carbono estocada encontra-se na forma de gordura e óleos. 14/06/2013 Conversão em açúcares para serem respirados.

27. Germinação da semente Proteínas: também podem ser armazenadas nos tecidos de reserva das sementes. 14/06/2013 Durante o processo de germinação, as proteínas servem como fonte de energia para a respiração.

28. Respiração em plantas e tecidos intactas As plantas respiram aproximadamente metade da produção fotossintética diária 14/06/2013 Somente tecidos verdes fotossintetizam e todos os tecidos respiram (24 h por dia) Produção fotossintética Respiração

29. Respiração em plantas intactas 14/06/2013 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. Á rvores mais velhas: perda pode dobrar, à medida que a razão de tecido fotossintético para não-fotossintético diminui.

30. Tecidos e órgãos ≠ respiram com taxas ≠ Quanto mais intensa a atividade metabólica em um dado tecido mais elevadas são as taxas respiratórias . 14/06/2013 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. 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. 14/06/2013

32. Respiração na senescência Caracterizado pela transição de assimilação de nutrientes para remobilização dos nutrientes. 14/06/2013 Estádio final de desenvolvimento da planta

33. Respiração na senescência 14/06/2013 F otossíntese 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. 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. 14/06/2013