34
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

Aula respiração

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Aula respiração

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

Page 2: Aula 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:

Page 3: Aula respiração

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

Page 4: Aula respiração

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.

Page 5: Aula respiração

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

Page 6: Aula respiração

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.

Page 7: Aula respiração

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

Page 8: Aula respiração

Na presença de oxigênio

23/7/2013

Ligado via ligação tioéster a um

cofator contendo enxofre

Page 9: Aula respiração

Ciclo de Krebs resumido

23/7/2013

1

2

3

1

1

Page 10: Aula respiração

Síntese do ATP na membrana (fosforilação)

23/7/2013

Matriz mitocondrial

Protóns são bombeados

e- passam pela CT

Retorno dos protóns

Libera energia

Page 11: Aula respiração

23/7/2013

Page 12: Aula respiração

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

Page 13: Aula respiração

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

Page 14: Aula respiração

Cadeia transportadora de elétrons(fosforilação oxidativa)

23/7/2013

Page 15: Aula respiração

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

Page 16: Aula respiração

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

Page 17: Aula respiração

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!

Page 18: Aula respiração

Cadeia transportadora de elétrons(fosforilação oxidativa)

23/7/2013

Page 19: Aula respiração

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

Page 20: Aula respiração

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

Page 21: Aula respiração

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.

Page 22: Aula respiração

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.

Page 23: Aula respiração

Outras macromoléculas podem ser respiradas

23/7/2013

Page 24: Aula respiração

Outras macromoléculas podem ser respiradas

23/7/2013

Page 25: Aula respiração

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.

Page 26: Aula respiração

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.

Page 27: Aula respiração

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.

Page 28: Aula 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

Page 29: Aula 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.

Page 30: Aula respiração

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.

Page 31: Aula respiração

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

Page 32: Aula respiração

Respiração na senescência

Caracterizado pela transição de assimilação de nutrientes para remobilização dos nutrientes.

23/7/2013

Estádio final de desenvolvimento da

planta

Page 33: Aula respiração

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.

Page 34: Aula respiração

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