Relatório de Fisiologia Vegetal - Respiração

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Itajubá 
Ciências Biológicas 
Fisiologia Vegetal 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Aula Prática 
Respiração 
 
 
 
 
Giovana Cabral 
 Giulia Camerini 
 Leandra Pio 
 Maria Laura Motta 
 
 
 
 
 
 
 
Profª. Vanessa da Fontoura Custódio Monteiro 
Itajubá, 2019 
Introdução 
A respiração é essencial para realização dos processos de um metabolismo. Na 
presença de oxigênio, ocorre a respiração aeróbia, comum a quase todos organismos 
eucarióticos. Nela, os compostos orgânicos reduzidos são oxidados de modo controlado, a 
energia livre é liberada e armazenada transitoriamente em uma molécula de adenosina 
trifosfato (ATP). O ATP armazenado será usado pelas reações celulares para manutenção e 
desenvolvimento (TAIZ ​et al ​, 2012). 
O principal substrato envolvido nesse processo é a glicose. Mas, além desses, o 
carbono também pode ser reduzido à partir de sacarose, outros açúcares, ácidos orgânicos, 
trioses fosfato da fotossíntese e metabólitos da degradação lipídica e proteica (TAIZ ​et al​, 
2012). Quimicamente, o processo pode ser descrito como: 
 
A respiração ocorre em três etapas distintas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia 
transportadora de elétrons. Localizada no citosol e nos plastídeos, a glicólise utiliza um 
açúcar, parcialmente oxidado por hexoses e trioses fosfato para produzir um ácido orgânico, 
como o piruvato TAIZ ​et al​, 2012). Esse processo resulta em uma pequena quantidade de 
energia em forma de ATP e executa capacidade redutora pelo nucleotídeo nicotinamida 
reduzido (NADH). 
No ciclo de Krebs, o ácido orgânico formado é oxidado completamente a CO2, por 
meio de oxidações graduais na matriz mitocondrial. Essa etapa resulta em 16 moléculas de 
NADH, 4 moléculas de FAH2 e quantidade pequena de energia. Por fim, a cadeia 
transportadora de elétrons catalisa o fluxo de elétrons do NADH ao O2. Assim, os resultados 
final da respiração aeróbica são: oito moléculas de ATP, quatro moléculas de NADH no 
citosol e dezesseis moléculas de NADH + FADH2 na matriz mitocondrial (TAIZ ​et al​, 2012). 
Além da respiração aeróbia, em situações de déficit de oxigênio, os vegetais podem 
produzir energia por meio da respiração anaeróbia. Nessas condições, a fermentação degenera 
o NAD+ e metabolizam o piruvato (OLIVEIRA, 2015). 
 
 
 
Objetivo 
Analisar os fatores que intervém na respiração das plantas e identificar situações em que 
ocorrem respiração aeróbica e anaeróbica. 
 
Material e métodos 
Experimento I: Demonstração da respiração pelo método do indicador. 
Para o primeiro experimento, foram utilizados os seguintes materiais: 
● Fermento biológico; 
● Folhas recém coletadas de qualquer espécie; 
● Sementes de feijão embebidas e secas; 
● Solução de azul de bromotimol; 
● Oito tubos de ensaio grandes (2,5 x 12,5 cm); 
● Três tubos de ensaio pequenos (1,0 x 8,0 cm); 
● Suporte para os tubos; 
● Papel alumínio; 
● Cinco arames pequenos encapados; 
● Conta-gotas; 
● Fonte de luz (lâmpada de 200W). 
Primeiramente, enumerou-se os oito tubos de ensaio grandes e adicionou-se cinco 
gotas de azul de bromotimol. Em seguida, colocou-se no fundo de cinco tubos (tubos 2, 3, 4, 
5 e 6) que estavam já com as gotas de azul de bromotimol os arames encapados, na forma que 
os mesmos impedissem que o material que seria colocado em seguida tivesse contato com a 
solução. Dentre os tubos com o suporte de arame encapado, colocou-se um tubo pequeno em 
três deles (tubos 2, 3 e 4). 
Utilizou-se o tubo 1 como referência da coloração inicial do indicador. No tubo 2, 
adicionou-se até a metade do tubo pequeno que estava dentro do tubo grande, a mistura de 
fermento + sacarose (5g de fermento + 5g de sacarose em 25 mL de água). Logo após, no 
tubo 3, adicionou-se no tubo pequeno a mistura de fermento em água (5g de fermento e 
25mL de água). No tubo 4, adicionou-se até a metade do tubo pequeno, a mistura fervida de 
fermento e água (5g de fermento e 25 mL de água). 
No tubo 5, adicionou-se dez sementes de feijão embebidas e no tubo 6, dez sementes 
de feijão secas. No tubo 7, colocou-se uma folha recém-coletada acima do indicador, bem em 
cima do tubo para que a folha não tivesse contato com o indicador. E após, manteve-se esse 
tubo próximo a uma de luz. Posteriormente, no tubo 8, colocou-se uma folha recém-coletada 
acima do indicador, enrolou-se nesse tubo de ensaio, papel-alumínio para que simulasse o 
escuro. 
Após todos os oito tubos estarem prontos, vedou-se com alumínio todos os tubos. 
Aguardou-se cerca de uma hora para que fosse vista as mudanças em cada um dos tubos, que 
serão discutidas nos tópicos a seguir. 
 
Experimento II: Atividade da catalase em tubérculos de batata. 
Utilizou-se os seguintes materiais para a realização do segundo experimento: 
● Peróxido de hidrogênio; 
● Duas placas de Petri; 
● Tubérculos de batata inglesa. 
 
Inicialmente, cortou-se duas fatias transversais de batata com aproximadamente 1 cm 
de espessura. Colocou-se uma fatia em cada uma das placas de Petri. Logo após, em uma das 
placas, cobriu-se uma das fatias com a solução diluída (30:1) de peróxido de hidrogênio, e na 
outra placa adicionou-se somente água. 
 
Resultados e discussão 
Experimento 1: Demonstração da respiração pelo método do indicador 
Neste experimento, foram encontrados os seguintes resultados: 
Nos tubos 2, 3 e 4 houve respiração anaeróbica, e nos tubos 5, 6, 7 e 8 houve 
respiração aeróbica. 
● Tubo 2: Neste tubo, havia sacarose e a mistura de fermento. O esperado era o 
indicador de pH ter ficado amarelo, indicando presença de conteúdo ácido, 
devido à alta concentração de ​CO ​2​. Como a sacarose serve de substrato para a 
reação de fermentação, há bastante formação de ​CO ​2 e álcool, mudando a 
coloração do indicador. Entretanto, o nosso experimento não deu certo pois 
caiu um pouco da mistura no tubo maior que continha o indicador, alterando 
sua coloração. 
 
● Tubo 3: Neste tubo também ocorreu fermentação, entretanto, em menor 
escala, devido à falta de sacarose, ou seja, o ideal era que o indicador ficasse 
amarelo, mas nem tanto, devido à baixa concentração de ​CO​2​. 
 
● Tubo 4: Neste tubo não aconteceu fermentação. A água fervendo, que foi 
adicionada ao tubo, desnaturou as proteínas da levedura, portanto, sem 
levedura não houve fermentação, nem produção de ​CO ​2​, mantendo a coloração 
inicial do indicador. 
 
● Tubo 5: Neste tubo, devido às sementes de feijão estarem embebidas, o 
metabolismo foi ativado rapidamente dando início à respiração e à alta 
produção de ​CO​2​, dando coloração amarela ao indicador. Lembrando que esta 
coloração ocorre devido à presença de uma substância ácida, no caso, o ​CO​2​,que é produto da reação de respiração. 
 
● Tubo 6: Neste tubo, a respiração ocorreu em menor proporção em relação ao 
tubo 5, isso se deve ao fato de as sementes estarem secas, não ativando 
rapidamente o metabolismo e, portanto, produzindo menos ​CO ​2​. O indicador 
deveria ter ficado levemente amarelo. 
 
● Tubos 7 e 8: O tubo 7 ficou exposto à uma fonte de luz, já o tubo 8 estava 
envolto de papel alumínio. O esperado para os dois tubos é que ambos os 
indicadores mudassem sua coloração para amarelo, isso porque a respiração 
acontece tanto no claro, como no escuro, sendo assim, era esperado a mesma 
produção de ​CO​2 nos dois tubos, já que ambos estavam fazendo respiração 
com a mesma intensidade. 
 
Na figura abaixo pode-se observar os 8 tubos no início do experimento. Os tubos não 
foram fotografados após o tempo esperado para a ocorrência das reações, pois o experimento 
não deu certo, entretanto, acima foram discutidos os resultados esperados. 
 
 
Figura 1: Tubos de 1 à 8 com seus respectivos conteúdos. 
 
Experimento 2: Atividade da catalase em tubérculos de batata 
Neste experimento foram observados os seguintes resultados: 
Foi detectado formação de espuma na fatia de batata que estava imersa em solução 
diluída (30:1) de peróxido de hidrogênio, como visto na figura abaixo (figura 2): 
 
Figura 2: Fatia de batata imersa em peróxido de hidrogênio. 
 
O peróxido de hidrogênio (H​2​O​2​) é considerado uma espécie reativa de oxigênio, que, 
ao entrar em contato com a batata, pode ser prejudicial ao seu metabolismo. Isso acontece, 
porque quando a presença de O​2 ​é elevada no processo de respiração, muitos elétrons são 
atraídos, já que o oxigênio é o aceptor final de elétrons, e isso é danoso. 
Para combater este dano, existe um mecanismo de transformação de substâncias. Os 
elétrons chegam ao oxigênio que é convertido em superóxido que, por sua vez, é 
transformado em peróxido de hidrogênio com o auxílio da enzima SOD (superóxido 
desmutase). Por fim, este peróxido de hidrogênio é transformado em água e oxigênio, 
utilizando a enzima CAT (catalase). A seguir pode ser observado o que foi descrito acima: 
O​2 ​ + elétrons → ​O₂⁻​ → H​2​O​2 ​→ ​H₂O + O​2 
A espuma observada junto à fatia de batata, como mostra a figura 2, é o que indica 
que há presença de água ​e oxigênio, ou seja, pode-se constatar a ocorrência do mecanismo de 
defesa que foi ativado no momento em que a batata entrou em contato com o peróxido de 
hidrogênio. 
Já na fatia de batata que estava imersa em água, apenas, não foi observada nenhuma 
espuma. Isso ocorreu porque já que não houve o contato com peróxido de hidrogênio, não foi 
necessário que ocorressem as reações para combater o efeito danoso que as espécies reativas 
de oxigênio trazem ao metabolismo. 
Na figura a seguir (figura 3) pode-se comparar a fatia que foi imersa apenas em água 
(não há espuma), e a fatia que estava imersa em água e peróxido de hidrogênio (há espuma): 
 
Figura 3: Duas fatias de batata. 
 
 
Conclusão 
No experimento 1, apesar do resultado esperado não ter sido obtido em alguns tubos, 
como o 2, em que ​caiu um pouco da mistura no tubo maior que continha o indicador, 
alterando sua coloração, foi possível analisar e entender os fatores que intervém na respiração 
das plantas. Foi possível identificar também, situações em que ocorrem respiração aeróbica e 
anaeróbica. 
No experimento 2, observou-se que, na fatia de batata contendo peróxido de 
hidrogênio, ocorreu uma reação de defesa para que o tubérculo não tivesse seu metabolismo 
prejudicado. Tal reação formou uma espuma, resultado da ação da enzima sobre o peróxido 
de hidrogênio, formando água e oxigênio. 
 
Referências Bibliográficas 
Oliveira, Luiz Edson Mota. ​Metabolismo Anaeróbico​. Disponível em: 
<http://www.ledson.ufla.br/respiracao_plantas/respiracao-anaerobica​/​>. Acesso em: 
22/05/2019. 
 
Taiz, L.; Zeiger, E. ​Fisiologia vegetal​. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012. 820 p.