Respiracao reacoes

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METABOLISMO RESPIRATÓRIO
Vias Aeróbicas e Anaeróbicas
Prof.: Luiz Edson Mota de Oliveira
Universidade Federal de Lavras
Departamento de Biologia
Setor de Fisiologia Vegetal
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Conteúdo do Assunto
1. Aspectos gerais do metabolismo respiratório
2. Via glicolítica 
 5. Metabolismo respiratório anaeróbico 
4. Cadeia transportadora de elétrons 
3. Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico ou 
Tricarboxílico) 
 6. Metabolismo anaeróbico alternativo
 7. Via das Pentoses Fosfato
 8. Quociente/Cociente Respiratório (QR,CR)
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Mitocôndria
Oxidações celulares e produz a maioria do ATP das células.
Fonte: Buchanan,2000
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Respiração de Crescimento
Respiração de Manutenção
Via aeróbica
Via anaeróbica
Tipos de respiração:
Vias de respiração:
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FOTOSSINTESE
(CICLO CALVIN)
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Respiração
Glicólise
Ciclo do ácido tricarboxílico
Cadeia de transporte de elétrons
Citosol
Matriz mitocondrial
Cristas mitocondriais
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Sacarose (principal substrato para a respiração em todos os órgãos da planta, mas o amido também pode ser usado, especialmente nas folhas, durante a noite, ou em outros órgaos que acumulam amido. Nas folhas as trioses fosfatos produzidas pela fotossíntese podem ser usadas também quando são lançadas para o citosol, assim como aquelas produzidas na via das pentoses nas células de outros órgãos
Enzimas que hidrolizam Sacarose:
Invertases (Vacuolo, Citosol e de parede): Glicose + Frutose
Sacarose sintase (SuSy): UDP-Glicose + Frutose 
Enzimas que hidrolizam Amido:
Amilases: Glicose
Fosforilases: Glicose-fosfato
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VIA GLICOLÍTICA
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VIA GLICOLÍTICA
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Funções da Via Glicolítica
Transformar glicose em piruvato.
Sintetizar ATP com ou sem oxigênio.
Preparar a glicose para ser degradada totalmente em CO2 e H2O.
Permitir a degradação parcial da glicose em anaerobiose.
 Utilizar alguns intermediários em diversos processos biossintéticos.
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Relações com outras vias metabólicas
Enzimas e substratos comuns ao Ciclo das Pentoses.
O Piruvato também tem origem na degradação de alguns aminoácidos.
O Glicerol é oxidado no Ciclo de Krebs através da Via Glicolítica.
Os carbonos da Di-hidroxiacetona fosfato são utilizados na síntese de triacilgliceróis.
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Glicólise e Metabolismo Anaeróbico
(Usando Sacarose, Amido e Troses fosfato)
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SEQÜÊNCIA DE REAÇÕES
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Via Glicolítica -Seqüência de reações
Glicose
G6-P
F6-P
F-1,6 BiP
DHAP
GAL3 P 
 APG1,3
APG-3
APG-2 
 PEP
2 Piruvato
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Glicose
Glicose 6-P
Hexocinase
ATP
ADP
1a Etapa
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Via Glicolítica
Fosfoglicoisomerase
G’º=+1,7 KJ/mol
Glicose-6-P Frutose-6-P 
2a Etapa
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Via Glicolítica
Fosfofrutocinase
Frutose-6-P Frutose-1,6-BP 
G’º=-14,2 KJ/mol
3a Etapa
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Via Glicolítica
Frutose-1-6-BP
Di-hidroxiacetona fosfato
Gliceraldeído 3-P
G’º=+23,9 KJ/mol
4a Etapa
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Via Glicolítica
G’º=+7,6KJ/mol
Gliceraldeído 3-P
5a Etapa
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Via Glicolítica
G’º=+12,6 KJ/mol
6a Etapa
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Via Glicolítica
1-3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato
G’º=-37,6 KJ/mol
7a Etapa
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Via Glicolítica
 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato
G’º=+8,8 KJj/mol
8a Etapa
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Via Glicolítica
 2-fosfoglicerato Fosfoenol piruvato
G’º=+3,4 KJ/mol
9a Etapa
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Via Glicolítica
Fosfoenolpiruvato Piruvato 
G’º=-62,8KJ/mol
10a Etapa
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PRODUTOS DA GLICÓLISE
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CICLO DE KREBS
Ciclo do Ácido Cítrico
Ciclo do Citrato
Ciclo do Ácido Tricarboxílico (TCA)
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Características
É um ciclo metabólico, pois o oxaloacetato, que inicia a via metabólica, sofre transformações e é regenerado no final do ciclo.
O sistema enzimático do ciclo está localizado nas mitocôndrias.
É fundo comum no metabolismo dos glicídios, lipídios e protídios.
O Ciclo de Krebs tem a característica de uma via anfibólica.
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Funções do Ciclo do Ácido Tricarboxílico
Oxidar a acetil-CoA em CO2 e H2O.
Como conseqüência desta oxidação, é o maior fornecedor de elétrons para a Cadeia Respiratória e, sendo assim, é um grande gerador de energia (ATP).
Alguns de seus intermediários são precursores de compostos bioquimicamente importantes.
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Localização do Sistema Enzimático
Matriz Mitocondrial
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Seqüência de Substratos
Cis-Aconitato
Iso-Citrato
Oxalo-succinato
a-Cetoglutarato
Succinila-CoA
Succinato
Fumarato
Malato
Ciclo
de
TCA
Citrato
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Fonte: Buchanan,2000
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O TCA inicia com a condensação da
acetil-CoA (2C) resultante da descarboxilação do piruvato, oxidação dos ácidos graxos, etc..., com o oxaloacetato (4C), formando então o citrato (6C). Esta reação é virtualmente irreversível.
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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G’º=-32,2 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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O citrato sofre uma isomerização
a isocitrato, tendo como intermediário
o cis-aconitato. São reações reversíveis 
e mediadas pela mesma enzima (aconitase).
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Esta reação é reversível.
G’º=+6,3 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Esta reação é reversível.
G’º=+6,3 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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O isocitrato, por oxidação, forma
oxalo-succinato que, por descarboxilação,
origina α-cetoglutarato. São reações reversíveis. 
Ambas são catalisadas pela mesma
enzima (isocitrato desidrogenase).
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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+ CO2
G’º=-20,9 Kj/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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O α-cetogutarato que por uma descarboxilação oxidativa dá origem à succinil-CoA, que por hidrólise libera succinato e HS-CoA. A primeira reação é irreversível. Na segunda reação há uma fosforilação ao nível do substrato.
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Reação irreversível
G’º= -35,5 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Reação reversível
G’º=-2,9 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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O succinato se oxida a fumarato. O fumarato, por hidratação, forma malato, que por sua vez regenera o oxaloacetato, por oxidação. Completa-se desta forma o Ciclo do Ácido Tricarboxílico.
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Reação reversível
G’º=0 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Reação reversível
G’º= -3,8 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Reação reversível
G’º=27,9 KJ/mol
Ciclo do Ácido Tricarboxílico
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Relação do 
Ciclo do Ácido Tricarboxílico com
 outras Vias Metabólicas
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AMINOÁCIDOS GLICÍDIOS LIPÍDIOS
Hidroxiprolina
Serina
Cisteína LACTATO
Treonina
Glicina 
Triptofano Alanina		 FOSFO
 ENOLPIRUVATO 
 
				 PIRUVATO
 ÁCIDOS GRAXOS
 Aspartato Acetil - CoA
 Oxaloacetato Citrato
							 	 Cis-aconitato	 
								 Isocitrato 
		 Malato				
	 
								 Oxalo-succinato 						
 Fumarato							
									
Tirosina								 
 Fenilalanina ( - Cetoglutarato 
 Succinato
		 						
												 
Proprionato	 			Succinila-CoA Glutamato
Isoleucina 
 Metionina 				 HEME					
 Valina																	
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Balanço Energético
do Ciclo do Ácido Tricarboxílico 
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Acetil-CoA
+
Citrato
Cis-Aconitato
Iso-Citrato
Oxalo-succinato
NADH
a-Cetoglutarato
Succinil-CoA
NADH
Succinato
ATP
Fumarato
FADH2
Malato
NADH
TCA
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Balança Energético:
Liberou 6 CO2
 8 NADH *
 2 FADH2*
 2 ATP
Fonte: Buchanan,2000
TOTAL : 30 ATP
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Glicólise 2 NADH2 ------------ 4 ATP
	 2 ATP -------------- 2 ATP
 Total -----------------6 ATP
TCA 8 NADH2 ---------- 24 ATP
	 2 ATP --------------- 2 ATP
 2 FADH2 ------------ 4 ATP
 Total -----------------30 ATP
TOTAL = 36 ATP
Balanço Energético da Respiração 
 Via Aeróbica
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CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
Cadeia respiratória
Fosforilação oxidativa
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A fosforilação oxidativa é um processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia química conservada durante o ciclo cítrico sob formas de NADH e FADH2 pelo transporte de elétrons pela cadeia respiratótia. Este processo depende de O2 e ocorre na membrana mitocondrial interna. 
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A cadeia de transporte de elétrons catalisa o 
fluxo de elétrons do NADH ao O2 
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Fonte: Taiz,2004
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Oxidação do NADH 
NADH + H+ + 1/2O2-NAD+ +H2O
Potenciais de redução dos pares NADH-NAD+ = -320mV e H2O- ½ O2 =+810mV
Energia livre padrão durante a reação global é de cerca de 220 KJ mol-1 para cada 2 elétrons 
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PAPEL DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
Realizar a oxidação do NADH (e FADH2) e, no processo utilizar parte da energia livre para gerar um gradiente letroquímico de prótons, através da membrana mitocondrial interna
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Cadeia Transportadora de elétrons
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METABOLISMO RESPIRATÓRIO ANAERÓBICO
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LDH
ADH
Metabolismo Respiratório Anaeróbico
Balanço energético:
A – consumo de 2 ATP
B – Produção de 4 ATP, saldo de 2 ATP.
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FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Piruvato + NADH + H+ 			Lactato + NAD+
		 DESIDROGENASE
		 LÁCTICA (LDH)
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Piruvato + H+ 			Acetaldeído + CO2+
	 PIRUVATO
 DESCARBOXILASE (PDC)
Acetaldeído + NADH + H+ 		 Etanol + NAD+
 			 ÁLCOOL 
 DESIDROGENASE (ADH)
Metabolismo Respiratório Anaeróbico
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Fermentação 
láctica
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Cociente respiratório (CR)
CR = CO2 liberado
	O2 consumido
Carboidratos: CR = 1,0
Lipídeos: CR = 0,7 a 0,8 < 1,0
Proteínas: CR = 0,8 a 0,9
Oxidação de Ácidos Orgânicos: CR = 1,3 a 1,5>1
Oxidação via anaeróbica: CR > 1,0
“Vários compostos podem ser respirados ao mesmo tempo, ASSIM, o CR é somente um valor médio”. Depende do substrato respirado
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Metabolismo Anaeróbico Alternativo
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Produção de compostos intermediários na respiração
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