METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS

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CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU - UNINASSAU
AGRONOMIA
ANDRESSA GABRIELLA BARBOSA DOS SANTOS XAVIER
IGOR HENRIQUE AIRES BARBOSA
ROBSON RAMOS MONTEIRO
VITÓRIA FUKAMATSU MARIANO DA SILVA
WDSON DE ARAUJO PEREIRA
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS:
RESPIRAÇÃO CELULAR DOS VEGETAIS
CACOAL
2023
ANDRESSA GABRIELLA BARBOSA DOS SANTOS XAVIER
IGOR HENRIQUE AIRES BARBOSA
ROBSON RAMOS MONTEIRO
VITÓRIA FUKAMATSU MARIANO DA SILVA
WDSON DE ARAUJO PEREIRA
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS:
RESPIRAÇÃO CELULAR DOS VEGETAIS
Trabalho apresentado ao Curso de
Agronomia do Centro Universitário
Maurício de Nassau - UNINASSAU, como
parte das exigências da disciplina de
Bioquímica.
Orientador: Dr. Mateus Aparecido
Clemente.
CACOAL
2023
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RESUMO
O processo de metabolismo dos carboidratos envolve uma série de reações químicas, a primeira
delas, a glicólise, ocorre ainda no citoplasma da célula vegetal, as etapas seguintes: ciclo de ácido
cítrico e cadeia de transporte de elétrons ocorrem dentro da mitocôndria. Diferentemente de como
ocorre o processo de respiração celular em outros organismos, a glicose não é o carboidrato mais
encontrado nas plantas e sim a sacarose, portanto, a mesma deve ser “quebrada” e convertida em
monossacarídeos (glicose e frutose) para que possa participar do processo de glicólise. O
principal objetivo do processo de respiração celular é a síntese/produção de energia que, neste
caso, é armazenada em ATP e, posteriormente, é utilizada em outros processos metabólicos da
célula. O principal objetivo desta pesquisa é explicar como ocorre o processo de respiração dentro
das células vegetais. Foi elaborada por meio de pesquisas em sites, artigos acadêmicos, revistas
e livros.
Palavras-chave: Cadeia de transporte de elétrons; Ciclo de ácido cítrico; Glicólise; Metabolismo;
Respiração.
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SUMÁRIO
RESUMO........................................................................................................................................... 3
1. INTRODUÇÃO...............................................................................................................................5
2. METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS: RESPIRAÇÃO CELULAR......................................... 7
2.1 ASPECTOS GERAIS SOBRE O METABOLISMO.................................................................7
2.2 A MITOCÔNDRIA.................................................................................................................. 8
2.3 A RESPIRAÇÃO CELULAR DAS PLANTAS......................................................................... 9
2.4 DEGRADAÇÃO DE CARBOIDRATOS: AMIDO E SACAROSE............................................ 9
2.5 GLICÓLISE: VIA GLICOLÍTICA E A FORMAÇÃO DO ACETIL-COA..................................11
2.6 FERMENTAÇÃO.................................................................................................................. 15
2.7 CICLO DE KREBS............................................................................................................... 16
2.6 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS..................................................................18
3. CONCLUSÃO.............................................................................................................................. 19
REFERÊNCIAS............................................................................................................................... 20
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1. INTRODUÇÃO
Para que os organismos sejam capazes de realizar suas diversas funções biológicas,
estes necessitam de energia de forma contínua. Diferentemente de como dita a tendência
termodinâmica sobre atingir equilíbrio constante, os organismos vivos são constituídos por
reações químicas estáveis que não são mantidas em um equilíbrio e, para tal, eles são obrigados
a “perder” e “ganhar” energia do meio em que vivem. Existem alguns organismos que são
capazes de obter a energia de que precisam através da luz solar, também chamados de
fototróficos e, aqueles que são adaptados para converter outros tipos de compostos encontrados
no meio ambiente, sendo estes chamados de quimiotróficos. Dentro deste último grupo, existem
organismos que realização a oxidação de substâncias inorgânicas, denominados de
quimiolitotróficos e, outros, como os animais e a grande parte dos organismos, que são capazes
de oxidar apenas compostos orgânicos, ou seja, são quimiorganotróficos (MARZZOCO &
TORRES, 1999). As reações orgânicas que os organismos vivos realizam com a finalidade de
obter energia para a síntese das substâncias necessárias são chamadas, em conjunto, de
metabolismo (BARREIROS & BARREIROS,
De uma forma geral, as substâncias oxidáveis que são utilizadas pelos humanos estão
presentes no consumo dos alimentos. Estas substâncias podem ser encontradas sob a forma de
carboidratos, lipídios e proteínas (MARZZOCO & TORRES, 1999). Os carboidratos, denominados
também de glicídios ou açúcares, juntamente com os lipídios e as proteínas, participam das
diferentes reações bioquímicas que ocorrem no interior das células e, permitem, assim, garantir
sua integridade e a regulação de processos metabólicos, fisiológicos e/ou genéticos.
Acreditava-se que os carboidratos estariam envolvidos somente em funções estruturais e
energéticas dos organismos, mas com os avanços científicos e o surgimento de um ramo
especializado no estudo destes compostos - a glicobiologia - facilitou a compreensão de como
realmente essas substâncias agem dentro das células. Atualmente, sabe-se que os carboidratos
participam também da sinalização que ocorre entre as células e de interações com outras
moléculas, estas ações são fundamentais para a manutenção da vida (POMIN & MOURÃO,
2006).
De acordo com Liberato & Oliveira (2019), os carboidratos constituem cerca de ¾ do
mundo biológico e, aproximadamente 80% do aporte calórico do corpo humano são de
carboidratos. A forma pela qual os carboidratos podem ser aproveitados tanto pelos humanos,
quanto outros seres vivos, é através da molécula de glicose, sendo esta o carboidrato mais
importante. Através da análise realizada na fórmula química da glicose revelou que estes
compostos são constituídos de um forma geral pela molécula CH2O. Ela representa a proporção
entre um átomo de carbono (C) para uma molécula de água (H2O). Portanto, o nome carboidrato
advém desta descoberta (POMIN & MOURÃO, 2006).
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Um importante processo celular que envolve os carboidratos é a respiração. Esta pode ser
definida como o processo de metabolização de compostos orgânicos através da oxidação
controlada para a liberação de energia em forma de ATP (Adenosina Trifosfato) e, assim, garantir
a manutenção e o desenvolvimento da célula. A respiração celular pode ocorrer na presença ou
na ausência de oxigênio e é através deste processo metabólico que há produção de energia, calor
e os compostos necessários para o metabolismo celular (VIEIRA et.al, 2010).
O presente trabalho busca apresentar todas as etapas do processo de respiração celular
através do metabolismo de carboidratos. A pesquisa está dividida da seguinte maneira:
primeiramente será introduzido alguns tópicos gerais sobre o conceito de metabolismo e
bioenergética; em seguida já será apresentado ao processo de glicólise, processo o qual há a
quebra das moléculas de glicose e sua conversão em piruvato e, posteriormente, em acetil COA;
depois será descrito o processo pelo qual este último passa pelo ciclo de Krebs; posteriormente,
as moedas energéticas produzidas no ciclo de krebs e na quebra da glicose serão convertidas em
ATP através do processo de fosforilação oxidativa, também chamada de cadeia transportadora de
elétrons; em seguida, uma segunda rota também adotada pelo acetil será explicada, a via das
pentoses; logo mais, alguns processos importantes serão apresentados como a quebra de
algumas moléculas tais como o glicogênio, o amido, a sacarose e a lactose e o processo de
produção de glicose a partir de compostos que não são carboidratos, a gliconeogênese;por
último, se discorre sobre um processo caracterizado pelo inverso do processo de respiração
celular, a fotossíntese.
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2. METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS: RESPIRAÇÃO CELULAR
2.1 ASPECTOS GERAIS SOBRE O METABOLISMO
Barreiros & Barreiros (2012; apud LEHNINGER, NELSON & COX, 2006 ) o metabolismo
pode ser definido como “Conjunto de reações orgânicas que os organismos vivos realizam para
obter energia e para sintetizar as substâncias de que necessitam”. O metabolismo é um sistema
demasiadamente coordenado, podendo ocorrer por sistemas multienzimáticos, ou seja, há
diversas vias metabólicas pelas quais estes processos podem ocorrer. Juntas, elas são capazes
de capturar energia do sol ou degradar substâncias do meio ambiente e, assim, produzir energia;
além de transformarem moléculas relativamente simples provenientes dos mesmo nutrientes e
obter moléculas que possuem propriedades distintas e próprias para cada célula; podem ainda
polimerizar, ou seja, transformar moléculas monoméricas (pequenas) em macromoléculas, tais
como as proteínas, os ácidos nucleicos e os polissacarídeos; e, por fim, possuem a capacidade de
sintetizar (produzir) ou degradar os compostos necessários para a realização das diferentes
atividades celulares, sendo estas especializadas, como por exemplo: os lipídios presentes na
membrana plasmática, mensageiros intracelulares e pigmentos como aqueles presentes no
cloroplastos das células vegetais (NELSON & COX, 2014).
Atualmente, os organismos vivos são classificados quanto à forma química com a qual
obtêm carbono através do meio ambiente. Aqueles que são capazes de utilizar o dióxido de
carbono (CO2) proveniente da atmosfera terrestre e, partir deste, sintetizar as suas biomoléculas,
são chamados de autotróficos, alguns exemplos são: bactérias fotossintéticas, algas verdes e
plantas vasculares. Por outro lado, alguns organismos não conseguem utilizar o carbono
atmosférico e, dessa forma, devem obtê-lo a partir do meio em que vivem, geralmente na forma
de moléculas complexas, tais como a glicose. Outra importante diferença a ser destacada entre os
organismos autotróficos e heterotróficos é que, estes primeiros, são capazes de absorver a luz
solar e obter a energia necessária para a realização de suas reações através dela, enquanto que,
os organismos heterotróficos precisam realizar a degradação de compostos orgânicos para
produzir energia (NELSON & COX, 2014).
O metabolismo pode ocorrer de duas formas: primeiro, o catabolismo, é o processo pelo
qual moléculas complexas são degradadas e, assim, pode-se obter células simples e energia
proveniente da quebra de ligações; segundo, o anabolismo, que, como se pode constatar, trata-se
do processo inverso ao anterior, ou seja, realiza a síntese de moléculas complexas a partir de
moléculas simples e, neste caso, para que essas reações ocorram, é necessário um gasto
energético. Através do catabolismo, as moléculas de polissacarídeos são quebradas e se tornam
monossacarídeos, os lípidos são transformados em ácidos graxos e as proteínas em aminoácidos
(Figura 1). O metabolismo destes três tipos de compostos oxidáveis convergem em um mesmo
ciclo (Ciclo de Krebs), onde o acetil-CoA é convertido em dióxido de carbono (CO2) e água (H2), e
a energia obtida através da quebra de ligações é “armazenada” em moedas energéticas como
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ATP, GTP (equivalente ao ATP, produzida a nível de substrato), NADH e FADH2. No final, a
energia armazenada é convertida totalmente em ATP no processo de fosforilação oxidativa.
Figura 1: Resumo do processo do Metabolismo catabólico
Fonte: https://canal.cecierj.edu.br/recurso/7596
2.2 A MITOCÔNDRIA
As mitocôndrias (Figura 2) podem ser descritas como organelas citoplasmáticas presente
nas células eucarióticas, animais ou vegetais, formadas por estruturas complexas, com duas
membranas que são altamente especializadas: uma interna e outra externa. A principal função
destas organelas está na produção de energia (ATP) que o organismo irá utilizar em outras
atividades. Além disso, essas organelas possuem seu próprio DNA, diferente do DNA encontrado
no núcleo da célula. Foi em 1946, que a mitocôndria foi reconhecida como parte crucial para o
metabolismo energético acontecer. E, em 1950, as principais etapas do processo de metabolismo
energético foram desvendadas (LIMA, DUARTE & SÁ, 2011).
Na matriz mitocondrial estão presentes: DNA mitocondrial, ribossomos mitocondriais, os
RNAs e algumas enzimas que são necessárias para a expressão dos genes mitocondriais. Os
principais eventos do processo de respiração celular ocorrem na Mitocôndria: o Ciclo de Krebs e a
Cadeia Transportadora de Elétrons. Além de produzir energia, a Mitocôndria atua ainda na morte
celular por apoptose - uma forma de morte celular programada, ou "suicídio celular" -; produção
de calor; e contribuição na genética humana através do DNA mitocondrial (LIMA, DUARTE & SÁ,
2011).
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Figura 2: Mitocôndria
Fonte: https://descomplica.com.br/d/vs/biologia/citologia/respiracao-celular-e-fermentacao/
2.3 A RESPIRAÇÃO CELULAR DAS PLANTAS
Assim como a fotossíntese, o processo de respiração celular é fundamental para garantir a
vida na Terra. Em sua grande maioria, os organismos vivos utilizam oxigênio molecular (O2) e são
capazes de quebrar compostos de carbono e aproveitar a energia contida dentro destes para o
desenvolvimento e a manutenção dos seus corpos. A energia, em regra, é armazenada com os
carboidratos. O processo respiratório pode ser descrito da seguinte forma:
C6H12O6 + O2 6 CO2 + 12 H2O + energia→
Resumidamente, o processo de fotossíntese consiste na captura do dióxido de carbono e
luz do sol e, a partir destes, sintetizar os açúcares. É possível afirmar então que a fotossíntese é o
processo reverso da respiração celular e, de certa forma, são complementares um ao outro. Para
que o metabolismo das plantas venha a ocorrer, dois processos são necessários: para que as
plantas possam realizar a fotossíntese, elas precisam respirar, uma vez que a através da
respiração elas obtêm a energia de que precisam, e, para respirar, elas necessitam dos açúcares
produzidos na fotossíntese, que contém a energia necessária. O processo de respiração celular é
definido em três etapas: a glicólise, processo o qual ocorre no citosol; a segunda é ciclo de ácido
cítrico, ou ciclo de Krebs, que ocorre na matriz mitocondrial; e, por fim, a cadeia de transporte de
elétrons, ou cadeia respiratória que ocorre nas cristas mitocondriais (KERBAUY, 2004).
2.4 DEGRADAÇÃO DE CARBOIDRATOS: AMIDO E SACAROSE
A glicólise ocorre em todos os organismos, sejam eles procariotos ou eucariotos. As
principais reações que ocorrem na respiração celular das plantas também ocorrem nos animais,
no entanto, a glicólise das plantas possui características reguladoras singulares, com rotas
alternativas para várias etapas e uma rota parcial que ocorre paralelamente em plastídios. No
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entanto, diferentemente dos animais, os principais carboidratos encontrados nas plantas são o
amido e a sacarose (Figura 3 e 4) (TAIZ et.al, 2017). A sacarose é o principal carboidrato que é
translocado pelo floema, enquanto que o amido é utilizado como armazenamento, devido a sua
insolubilidade (OLIVEIRA, 2023). O amido é constituído por grânulos que podem ser isolados e
armazenados. Os mesmos são encontrados de forma organizada dentro de plastídios específicos:
os amiloplastos. A degradação do amido ocorre devido a ação de diversas enzimas que podem
coexistir em múltiplas formas e estar localizadas fora do plastídeo (ROSSETO, LAJOTO &
CORDENUNSI, 2004). A síntese e catálise dos amidos é realizada somente nos plastídios e o
carbono que é obtido durante o processo de quebra ingressa na via glicolítica da glicólise no
citosol primariamente como glicose (TAIZ et.al, 2017).
A quebra da sacarose ocorre através de duas rotas diferentes: rota da invertase e a rota da
sacarose sintase. As enzimas invertases hidrolisam a molécula da sacarose naparede celular, no
vacúolo ou no citosol em duas moléculas: glicose e frutose. Adiante, essas moléculas (glicose +
frutose) serão fosforiladas e formarão glicose-6-fosfato e frutose-6-fosfato. Enquanto que, a
sacarose sintase combina a sacarose com UDP e, assim, produz frutose e UDP-glicose no citosol.
Depois, a UDP-glicose pirofosforilase converte o USP-glicose e pirofosfato em UTP e
glicose-6-fosfato. A reação da sacarose sintase é próxima ao equilíbrio, mas a invertase é
praticamente irreversível. Ainda mais, mesmo que tais enzimas estejam disponíveis para
realização do processo de quebra, outras enzimas podem manter a respiração celular. O
mecanismo pelo qual diferentes rotas podem trabalhar e substituir-se sem alterar a função com a
qual trabalham é chamada de redundância metabólica (TAIZ et.al, 2017).
Figura 3: Quebra do amido
Fonte:
https://www.todaciencia.com.br/bioquimica/digesto_do_amido.html
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Figura 4: Quebra da sacarose
Fonte: https://www.todaciencia.com.br/bioquimica/hidrlise_da_sacarose.html
2.5 GLICÓLISE: VIA GLICOLÍTICA E A FORMAÇÃO DO ACETIL-COA
Em análises quantitativas, a glicose é o principal substrato oxidável para a maioria dos
organismos. A mesma pode ser considerada como uma fonte universal que praticamente todas as
células possuem a capacidade de utilizar para atender suas demandas energéticas (MARZZOCO
& TORRES, 1999). A glicólise pode ser definida como o processo pelo qual ocorre a quebra da
molécula de glicose, onde a mesma, que possui 6 carbonos (C6H12O6) será convertida em duas
moléculas com 3 carbonos cada, o piruvato (BARREIROS & BARREIROS, 2012). O processo de
glicólise ocorre no citosol, onde a degradação da glicose pode ocorrer de duas formas (Figura 4):
a via das pentose - associada a produção de compostos intermediários como a ribose dos
nucleotídeos e também na redução do NADP que, posteriormente, será utilizado em alguns
processos de biossíntese -; ou pela via glicolítica - processo inteiramente relacionado à produção
de energia e contendo pontos de controle que são altamente regulados através de indicadores do
estado energético da célula (KERBAUY, 2004).
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Figura 4: Destinos da glicose
Fonte: Barreiros & Barreiros (2012)
O processo de glicólise pode ser dividido em duas etapas com cinco reações cada: a
primeira, denominada como fase preparatória (Figura 5), consiste no consumo de ATP para
ativação da glicose e, assim, convertê-la em gliceraldeído-3-fosfato. A segunda etapa, ou etapa de
compensação (Figura 6), o gliceraldeído-3-fosfato é convertido em piruvato, e a energia é
armazenada na forma de ATP e NADH (BARREIROS & BARREIROS, 2012).
A glicólise tem seu início com a fosforilação da glicose. Durante esta etapa, a enzima
hexoquinase utiliza uma molécula de ATP para converter a glicose em glicose-6-fosfato. Na
segunda etapa, a enzima fosfo-hexose-isomerase irá, através de quatro reações sucessivas de
catálise enzimática e ácida geral, converter a glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato. Na terceira
etapa, a enzima fosfofrutoquinase realiza a catalisação de um fosfato do ATP para o carbono 1 da
frutose-6-fosfato e, consequentemente, a frutose 1,6-bifosfato é formada (BARREIROS &
BARREIROS, 2012). A quarta etapa do processo de glicose é realizada pela enzima aldolase, que
irá converter a frutose 1,6-bifosfato em diidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato
(MARZZOCO & TORRES, 1999). Em um processo parecido com o da conversão da
glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato, mas ocorrendo em um menor número de etapas, ocorre a
quinta fase do processo de glicólise e a última etapa da etapa preparatória (BARREIROS &
BARREIROS, 2012). Neste processo ocorre a conversão do diidroxiacetona em gliceraldeído
3-fosfato, o que possibilita que todos os carbonos da glicose sejam oxidados a piruvato, uma vez
que, apenas o gliceraldeído 3-fosfato pode ser substrato da próxima enzima e, portanto, somente
ele tem a capacidade de prosseguir pela via glicolítica (MARZZOCO & TORRES, 2012).
Uma vez que o gliceraldeído 3-fosfato é formado, a rota glicolítica pode extrair energia
utilizável na fase de conservação de energia. A sexta etapa marca o início da fase de
compensação, onde a enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase irá catalisar a oxidação de
aldeído para um ácido carboxílico e, assim, reduzindo o NAD+ em NADH. A energia desprendida
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da reação permite que ocorra a fosforilação do gliceraldeído-3-fosfato para a produção de
1,3-bifosfoglicerato. Adiante, na sétima etapa, a enzima fosfoglicerato quinase transfere o carbono
1 para uma molécula de ADP, resultando na produção de um ATP e 3-fosfoglicerato. Este tipo de
produção de ATP é chamado de fosforilação a nível de substrato (TAIZ et.al, 2017). A oitava etapa
consiste na transformação do 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato, através da ação da enzima
fosfoglicerato-mutase. Na nona etapa da glicólise, o 2-fosfoglicerato será desidratado pela enzima
enolase e formará fosfoenolpiruvato. Por fim, na décima e última etapa da glicólise, o
fosfoenolpiruvato transfere o seu fosfato para o ADP, gerando o enol do piruvato que se
transforma em piruvato e gera uma molécula de ATP (BARREIROS & BARREIROS, 2012).
Figura 5: Fase preparatória da glicólise
Fonte: Barreiros & Barreiros (2012; apud. Nelson & Cox, 2011)
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Figura 6: Fase compensatória da glicólise
Fonte: Barreiros & Barreiros (2012; apud. Nelson & Cox, 2011)
Em condições aeróbicas, ou seja, com a presença do oxigênio, para que o piruvato tenha
sido totalmente oxidado, o mesmo precisa ser convertido em acetil-CoA (Figura 7) . Em células
eucarióticas, o piruvato produzido a partir da glicólise é transportado do citosol até a Mitocôndria.
Portanto, o piruvato deixa de ser um aceptor dos elétrons provenientes do NADH que foi
produzido na glicólise e esta coenzima é oxidada pelo oxigênio, o receptor final de elétrons no
metabolismo aeróbio. O processo com o qual o piruvato é convertido em acetil-Coa ocorre por
meio da descarboxilação oxidativa. Este processo de conversão é irreversível. De forma básica, o
processo consiste na transferência do grupo acetila, oriundo da descarboxilação do piruvato, para
a coenzima A (MARZZOCO & TORRES, 2015).
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Figura 7: Descarboxilação do piruvato
Fonte: Fonte: Barreiros & Barreiros (2012; apud. Nelson & Cox, 2011)
2.6 FERMENTAÇÃO
O processo de fosforilação oxidativa não ocorre na ausência do oxigênio. Logo, a glicólise
não poderá continuar sem o suprimento necessário de NAD+ que, por sua vez, se torna limitado,
uma vez que o mesmo fica aprisionado no estado reduzido, o NADH. Pelo fato do NAD+ estar
aprisionado, o gliceraldeído-3-fosfato chega a um impasse. Em resposta a essa limitação, a planta
pode prosseguir por outras rotas de metabolização do piruvato: a fermentação (Figura 8). Muito
comum em plantas, a fermentação alcoólica é caracterizada pelo processo no qual duas enzimas,
piruvato descarboxilase e álcool desidrogenase, atuam sobre a molécula de piruvato e, produz
etanol, oxidando também o NADH durante o processo. Por outro lado, na fermentação do ácido
lático, que também pode ser encontrado em plantas, a enzima lactato desidrogenase utiliza o
NADH para reduzir a molécula de piruvato em lactato e, dessa forma regenera o NAD+ (TAIZ et.al,
2017).
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Figura 8: Processos de fermentação alcoólica e láctica
Fonte: http://www.teliga.net/2013/01/fermentacao-o-destino-anaerobico-do.html
2.7 CICLO DE KREBS
O Ciclo de ácido cítrico, ou ciclo de Krebs (Figura 9), é a próxima etapa do processo de
respiração celular após a quebra da glicose e a formação do Acetil-CoA. Através dele, o
Acetil-CoA será convertido em moléculas de CO2, e a energia liberada pela quebra das ligações é
conservada na forma de 3 NADH, 1 GTP e 1 FADH2 (BARREIROS & BARREIROS, 2012). Este
ciclo ocorre dentro da matriz mitocondrial dos eucariontes, e no citoplasma dos procariontes. Este
processo necessita do oxigênio para que todos os processos ocorram. Durante todopercurso,
diversas reações anabólicos e catabólicas ocorrem, cujo principal objetivo é oxidar o acetil
coenzima A (CÔRREA, 2009).
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Figura 9: Ciclo de Krebs
Fonte: https://cerebromedico.com/en/citric-acid-cycle/
O ciclo de Krebs é dividido em 8 etapas. Na primeira etapa, quando o Acetil-CoA entra no
ciclo ocorre um processo de condensação de Claisen com o oxaloacetato, formando assim o
citrato. Este mecanismo é realizado pela enzima citrato-sintase. Na segunda etapa, o citrato é
isomerizado - ou seja, sua estrutura molecular é modificada - e transformado em isocitrato. Desta
vez, a enzima aconitase é quem realiza o processo. A terceira etapa ocorre quando o isocitrato é
oxidado pelo NAD+, seguido de uma descarboxilação e, assim, formando o -cetoglutarato. Naα
quarta etapa, o alpha-cetoglutarato é oxidado novamente pelo NAD+ catalisado pela enzima α
-cetoglutarato-desidrogenase, sofrendo uma descarboxilação e sendo adicionado à CoASH e
formando succinil-CoA e NADH. Na quinta etapa do ciclo de Krebs, o succinil-CoA é convertido a
succinato, sendo que a energia liberada forma uma molécula de GTP - ATP a nível de substrato.
Na sexta etapa do ciclo, o succinato é oxidado a fumarato através da enzima
succinato-desidrogenase, com o auxílio de um FAD e, assim, formando um FADH2. Na sétima
etapa do ciclo de Krebs, o fumarato sofre um processo de hidratação pela enzima
fumarato-hidratase, formando L-malato. Por fim, na última etapa, o L-malato é oxidado pela
enzima L-malato-desidrogenase, sendo auxiliado por um NAD+, o'que forma o oxaloacetato e
mais um NADH, dando início novamente ao ciclo (BARREIROS & BARREIROS et.al, 2012).
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2.6 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
O ATP é o carregador de energia utilizado pelas células para impulsionar os processos
vitais, portanto, a energia conservada nos processos de glicólise e no ciclo de ácido cítrico em
forma de NADH e FADH2 devem ser convertidos em moedas de ATP. Todo esse processo de
conversão demanda a presença de oxigênio, por isso este processo tem o nome de fosforilação
oxidativa ou cadeia transportadora de elétrons. Mesmo que este processo seja similar ao que
ocorre em outros organismos, as plantas possuem muitas NAD(P)H-desidrogenase e uma oxidase
alternativa, e nenhuma destas pode ser encontrada dentro das mitocôndrias dos mamíferos (TAIZ
et.al, 2017).
Como dito anteriormente, uma das principais moléculas de carboidratos que é encontrada
nas plantas é a sacarose. Para cada uma dessas moléculas que são oxidadas no processo de
glicólise e pelo ciclo de krebs, ocorre a formação de 4 moléculas de NADH mais 4 moléculas de
FADH2 que são geradas na matriz mitocondrial. Todo o processo da cadeia transportadora de
elétrons ocorre dentro da membrana interna da mitocôndria e, há um conjunto de quatro
complexos transmembranares multiproteicos que são identificados por números romanos (Figura
10), sendo três deles envolvidos com bombeamento de prótons (I, III e IV) (TAIZ et.al, 2017).
Figura 10: Cadeia Transportadora de Elétrons
Fonte: https://br.pinterest.com/pin/191191946660991229/
A cadeia de transporte de elétrons é a principal fonte de ATP das células. Para cada NADH
oxidado, cerca de 3 ATPs são produzidos, e 2 ATPs através do FADH2, uma vez que este entra
somente a partir do complexo II. Portanto, o rendimento final do processo de respiração das
plantas em ATP é de 60 moléculas.
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3. CONCLUSÃO
Através da presente pesquisa é possível constatar a complexidade que um complexo de
reações, muitas vezes considerado simples, químicas. Tal complexidade envolve, principalmente,
a participação de diversas enzimas para os processos de oxidação, quebra, descarboxilação,
entre outras. Além disso, entender como as plantas funcionam a nível celular corrobora com a
formação de futuros profissionais da área de Agronomia. Ademais, foi possível compreender todos
os processos e mecanismos que envolvem o processo de respiração celular nas plantas.
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REFERÊNCIAS
CÔRREA, E. R. Fisiologia Vegetal. São Cristóvão/SE: Universidade Federal do Sergipe/CESAD,
2009. 14p.
BARREIROS, A. L. B. S.; BARREIROS, M. L. Química Biomoléculas. São Cristóvão/SE:
Universidade Federal de Sergipe/CESAD, 2012. 33P.
KERBAUY, G. B. Fisiologia Vegetal. 1 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. 470p.
LIMA, T. F. O. de; DUARTE, D. A.; SÁ, A. L. B. (2010). Mitocôndria Revisada. Revista Eletrônica
Acervo Saúde, 2, 94-107. Recuperado de
https://acervomais.com.br/index.php/saude/article/view/6752. Acesso em 23 de Novembro de
2023.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica Básica. 2 ed. Rio de Janeiro/RJ: Guanabara
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