Aula 4-Respiração

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RESPIRAÇÃO CELULAR 
Profª Ândrea C. Dalmolin 
Organização de moléculas, comunicação até a origem do tecido = GASTO DE ENERGIA 
Energia provém da RESPIRAÇÃO 
Energia solar + 6CO2 +12H2O ------ C6H12O6 + O2 ------ 12CO2 +11H2O + Energia química 
Processo respiratório ocorre nas células fotossintetizantes e não fotossintetizantes, 
durante o dia e a noite!! 
 RESPIRAÇÃO FOTOSSÍNTESE 
 Reação redox onde a sacarose é 
completamente oxidada a CO2, 
enquanto o oxigênio serve como 
aceptor final de elétrons sendo 
reduzido a água. 
citosol 
Glicólise 
Rota das pentoses fosfato 
Ciclo de Krebs 
Cadeia de transporte de elétrons 
Organela 
 Mitocôndria 
Substratos respiratórios 
 Carboidratos: amido, sacarose, frutose, 
 glicose, açúcares. 
 Lipídeos 
 Ácidos orgânicos 
 Proteínas (ocasionalmente) 
Respiração promove a oxidação das moléculas orgânicas a CO2 e água 
gerando energia. 
3º Ciclo do Ácido Cítrico (ou Ciclo de Krebs): matriz 
 mitocondrial 
1º Glicólise no citossol 
 Processo respiratório 4 etapas: 
 2º Rota oxidativa das pentoses (é facultativa) : citossol 
 4º Cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória: 
 cristas mitocondriais 
ADP +Pi 
glicólise Piruvato Glicose 
ATP 
Presença 
de O2 
Mitocôndria 
Ciclo do 
Ácido Cítrico 
(Ciclo de Krebs) 
ATP 
Ausência 
de O2 
Fermentação 
Lactato 
Ou 
 Etanol +CO2 
1º Glicólise no citossol 
Funções 
 Produção de ATP e NADPH 
 Formação de piruvato 
 Formação de compostos intermediários 
(essenciais para metabolismo celular) 
Na glicólise a glicose (6C) é “quebrada” em duas moléculas de piruvato (3C) 
 
 2 fases: Fase Preparatória: não há produção de energia, mas 
 consumo de 2 ATP 
 Fase de Lucro: há produção de energia (4 ATP e 2 NADPH) 
 Cada fase composta por 5 etapas 
Glicólise 
HC=O 
HCOH 
HOCH 
HCOH 
CH2OH 
ATP ADP 
HC=O 
HCOH 
HOCH 
HCOH 
CH2OP 
Glicose Glicose 6-P 
CH2OH 
C=O 
HOCH 
HCOH 
CH2OP 
Frutose 6-P 
1 2 3 
ATP ADP 
CH2OP 
C=O 
HOCH 
HCOH 
CH2OP 
Frutose 1,6 
bifosfato 
4 e 5 
CH2OP 
C=O 
CH2OH 
HC=O 
HCOH 
CH2OP 
 3 PGAld 
Hexocinase 
Fosfoglicomutase 
Fosfoexoisomerase 
Fosfofrutocinase 
Pirofosfato- 
fosfofrutocinase 
Aldolase 
Triose 
fosfoisomerase 
Fase Preparatória 
-2 ATP 
HCOH HCOH HCOH 
HCOH 
2 X 3 PGAld 
HC=O 
HCOH 
CH2OP 
NAD+ NADH 
6 O=COP 
HCOH 
CH2OP 
ADP ATP 
7 COOH 
HCOH 
CH2OP 
2 X 1,3 PGAld 2 X 3 PGAld 
COOH 
HCOP 
CH2OH 
8 
2 X 2 PGAld 
ADP ATP 
9 
COOH 
C=O 
CH3 
2 X Piruvato 
Fase de lucro 
2 NADH 
4 ATP 
- 2 ATP (Fase preparatória) Saldo etapa glicolitica 
2 NADH 
2 ATP 
COOH 
CO 
CH2 
10 
Equação geral da Glicólise 
Glicose + 2NAD+ + 2ADP +2Pi = 2 piruvato + 2NADH+2H+ + 2 ATP +2 H2O
 
Energia de 1 mol de glicose = 686 quilocalorias 
Energia de 2 mol de piruvato = 546 quilocalorias (aprox 80%) 
Completa oxidação do piruvato ocorre na mitocôndria, via Ciclo 
do Ácido Cítrico e cadeia transportadora de elétrons. 
Piruvato passa do citossol para a matriz da mitocondria, onde será 
oxidado e descarboxilado produzindo 1 NADH, para cada piruvato. 
 
 Piruvato oxidado gera 2 radicais Acetil (_CH3CO) que se liga a 
 Coenzima A gerando Acetil CoA que farão o transporte do CO2 
 para o ciclo do Ácido Cítrico. 
O 
C=O 
CH3 
C=O 
Piruvato 
Coenzima A CO2 
NAD+ NADH + H 
C=O 
CH3 
Coenzima A 
Acetil CoA 
Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico (CAT), ciclo dos 
ácidos tricarboxílicos) 
1937 – Hans A Krebs descobriu o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, que 
explicou como o piruvato é degradado a CO2 e H2O. 
 
Esta descoberta rendeu ao pesquisador o prêmio Nobel de Fisiologia e 
Medicina em 1953 que recebeu seu nome – Ciclo de Krebs! 
O Ciclo do Ácido Cítrico ocorre na matriz da mitocôndria, e tem por 
finalidade metabolizar o piruvato que é o último produto gerado na 
via glicolítica 
Saldo do Ciclo do Ácido Cítrico: 2 ATP 
 6NADH 
 2 FADH2 
Funções do Ciclo de 
Krebs 
• Produção de energia 
e/ou compostos 
redutores para a cadeia 
de transporte de 
elétrons 
 
• Produzir esqueletos de 
carbono para o 
metabolismo celular 
A energia química que 
estava armazenada nos 
carboidratos é 
transferida as 
moléculas de ATP, 
NADH e FADH2 
http://highered.mcgraw-
hill.com/sites/9834092339/student_view0/ 
chapter7/how_the_krebs_cycle_works.html 
1 NADH2 = 3 ATP 
1 FADH2 = 2 ATP 
Cadeia de transporte de elétrons ou cadeia respiratória 
(fosforilação oxidativa) 
Processo que ocorre nas cristas mitocondriais e é responsável pela produção da 
maior parte da energia a ser utilizada pela célula. 
As proteínas de transporte de elétrons estão organizadas em 4 complexos proteícos: 
 
Complexo I – NADH desidrogenase 
Complexo II – Sucinato desidrogenase 
Complexo III – Complexo do citocromo bc1 
Complexo IV – Citocromo oxidade 
 
Mais Complexo ATPase !! 
Sacarose oxidada na Glicólise e Ciclo de Krebs = saldo de 4 NADH no citossol 
 16 NADH 
 4 FADH2 
Moléculas que precisam ser reoxidadas 
para continuar a produção de energia 
CADEIA RESPIRATÓRIA 
(cristas mitocondriais) 
http://highered.mcgraw-
hill.com/sites/9834092339/student_view0/c
hapter7/electron_transport_system_and_at
p_synthesis.html 
Oxida o NADH gerado 
na matriz durante 
o Ciclo de Krebs 
Transporte de elétrons da 
Ubequinona ao complexo III 
 ou a enzima auxiliar AOX 
Oxida a ubequinona 
reduzida e transfere 
elétrons para o 
citocromo c 
É a oxidase terminal, 
onde há a redução com 
4 elétrons do O2 a duas 
moléculas de H2O. 
Síntese de ATP 
Exportação/ 
Importação 
Amido 
Celulose 
Glucose 6P 
Via das 
pentoses 
Nucleotídeos 
Ac. nucleicos 
ATP 
ADP 
NAD 
NADP 
CoA 
Citocinina 
Gliceraldeído 3P 
Fosfoenolpiruvato 
Alcalóides 
Flavonoides 
Lignina 
AIA 
Acido Chiquimico 
Piruvato 
AcetilCoA 
Aminoacidos 
Ciclo de 
Krebs 
Proteínas 
Diidroxiacetona P 
Glicerofosfato 
Lipídeos 
Isoprenoides 
Terpenos 
Gibilinas 
ABA 
Proteínas 
Aminoacidos 
Clorofila e Fitocromo 
• O NADPH produzido nesta rota serve para reações de biossíntese como lipídeos e 
assimilação de N. 
• Os elétrons do NADPH podem reduzir O2 e gerar ATP 
• A rota produz ribose-5-fosfato requeridas na síntese de DNA e RNA 
• Produtos intermediários podem ser utilizados para produção de lignina, 
flavonóides, fitoalexinas 
• Gera intermediários para o Ciclo de Calvin, durante os estágios iniciais de 
enverdecimento foliar. 
Rota oxidativa das pentoses fosfato 
A sacarose ou glicose 6 fosfato é convertida em um açúcar de 5 C (ribulose-5-
fosfato), com a perda de 1 CO2 e a geração de 2 NADH, em seguida a ribulose-5 
fosfato é convertida a gliceraldeído -3- fosfato e frutose-6-fosfato. 
 
Resultado líquido: oxidação de 1 molécula de glicose e produção de 12 NADPH 
A produção energética da rota das pentoses é menor....qual e a vantagem para a 
planta em se utilizar ela ao invés da rota glicolítica??? 
Fermentação 
Quando a disponibilidade de oxigênio é baixa, a célula não pode completar 
as três fases da respiração 
Neste caso ao final da rota glicolítica o fluxo é desviado e o piruvato é 
reduzido pelaenzima desidrogenase à lactato. 
 
O acúmulo de lactato, leva a acidificação do citosol e eventualmente a morte 
celular. 
 
Para evitar maiores danos o piruvato pode ser descarboxilado a 
acetaldeído e este reduzido a etanol. 
 
Problema....serão produzidas somente 2 ATP (via glicolítica) contra 38 
caso houvesse CO2 
A eficiência da fermentação anaeróbica é 
de aproximadamente de apenas 4%. 
C=O 
C=O 
O 
CH3 
Piruvato 
descarboxilase 
CO2 
C=O 
H 
CH3 
 Piruvato 
 Acetaldeído 
NADH + 
H NAD+ 
Alcool 
desidrogenase 
C OH 
H 
CH3 
H 
Etanol 
ADP +Pi 
glicólise Piruvato Glicose 
ATP 
Presença 
de O2 
Mitocôndria 
Ciclo do 
Ácido Cítrico 
(Ciclo de Krebs) 
ATP 
Ausência 
de O2 
Fermentação 
Lactato 
Ou 
 Etanol +CO2 
Citossol 
Balanço com valores aproximados de 
produção de ATP na respiração 
Citossol Rendimento Etapa 
 
2ATP’s 2 Glicólise 
2 NADH +H+ 6* Glicólise 
Total do Citossol 8 
 
Mitocôndria 
 
8 NADH +H+ 24* CTE 
2 FADH2 4* CTE 
2 ATP 2 CAT 
Total da Organela 30 
 
Total da respiração 38 ATP’s 
 
 
• 3ATP’s para cada NADH 
• 2 ATP’s para cada FADH2 
Alguns fatores alteram as taxas respiratórias: 
Idade: 
Quanto maior a atividade metabólica geral de um determinado 
tecido, maior a sua taxa respiratória. 
Árvores jovens perdem cerca de 1/3 de seus fotossintatos 
diários pela respiração, perda esta que pode dobrar em árvores 
mais velhas, à medida que a razão de tecido fotossintético para 
o não fotossintético diminui. 
Concentração de Oxigênio 
Temperatura 
Concentração de CO2 
 
O processo respiratório não é dinâmico somente a nível celular, mas 
também a nível de órgãos vegetais. 
Raízes : Órgãos de intensa atividade respiratória 
Energia 
Síntese de compostos secundários; 
Absorção e acúmulo de nutrientes 
Reserva alimentar 
Raízes primárias e jovens tem 
maiores taxas respiratórias. 
Caules 
Floração e Frutificação = grande demanda energética 
•Processo de formação e colocação das flores 
• Desenvolvimento do tubo polínico 
• Aumento de atividades metabólicas no ovário 
• Translocação de nutrientes para o ovário após a 
fecundação 
•Intensa atividade de divisão celular para crescimento do 
fruto 
Aumento das taxas respiratórias, devido ao 
crescimento do embrião, associado a 
utilização das reservas energéticas (amido, e 
outros polissacarídeos) existentes no 
endosperma e cotilédones. 
Germinação = grande demanda energética 
Padrão de Respiração em Frutos 
O padrão de respiração dos frutos influencia na colheita, na armazenagem 
e perecibilidade dos frutos. 
 
“Determinante da longevidade”. 
 
• Frutos Não-climatéricos: Apresentam um declínio lento e constante da 
taxa respiratória. 
 
• Frutos Climatéricos: No final do período de maturação, apresentam um 
marcante aumento na taxa respiratória, provocada pelo aumento na 
produção de etileno 
Não-climatéricos: 
uva, 
limão, 
laranja, 
abacaxi, 
morango, 
romã, 
caju,. 
Não devem ser colhidos 
antes da maturação 
Climatéricos: 
pêssego, banana 
nectarina, manga 
ameixa, maracujá 
maçã, pera 
abacate, 
melão, 
goiaba, 
Podem ser colhidos antes 
da maturação 
Alguns tipos de caules podem 
apresentar estruturas 
denominadas lenticelas que 
permitem trocas com o meio. 
Folhas 
 
As taxas respiratórias podem variar de folha para 
folha, podendo ser maior no período 
inicial do desenvolvimento foliar ou durante a 
expansão 
 
Alguns vegetais tem suas taxas respiratórias 
aumentadas quando as folhas estão próximas a 
abscisão, acredita-se que este fenômeno esteja 
relacionado com a reabsorção de nutrientes. 
Flores e frutos 
 
O processo de floração envolve geralmente uma grande 
demanda energética da planta. 
• Processo de formação e colocação das flores 
• Desenvolvimento do tubo polínico 
• Aumento de atividades metabólicas no ovário 
• Translocação de nutrientes para o ovário após a fecundação 
• Formação do fruto – intensa atividade de divisão celular. 
 
•Temperatura apresenta efeito sobre as taxas respiratórias, 
acelerando ou retardando o amadurecimento. 
 
CONTROLE DA RESPIRAÇÃO NAS PLANTAS POR FATORES INTERNOS 
Disponibilidade de substrato 
Quantidade de Oxigênio 
Temperatura 
Ferimentos e lesões