Respiracao celular

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Índice
1.	Introdução	2
2.	Objectivos	3
2.1	Objectivo geral	3
2.2	Objectivos específicos	3
3.	Metodologia	4
4.	Respiração celular	4
4.1	Conceito de respiração celular	4
4.2	Equação da respiração celular	5
4.3	Tipos de respiração celular	5
4.3.1	Respiração aeróbica	5
4.3.2	Respiração anaeróbica	5
4.4	Fases da respiração celular	5
4.4.1	Glicólise	5
4.4.2	Ciclo de Krebs	6
4.4.3	Cadeia respiratória	7
4.5	Balanço energético da respiração celular	7
5.	Fermentação	8
5.1	Conceito de fermentação	8
5.2	Tipos de fermentação	9
5.2.1	Fermentação láctica	9
5.2.2	Fermentação alcoólica	9
6.	Ciclo celular	9
6.1	Conceito do ciclo celular	9
6.2	Fases do ciclo celular	10
6.2.1	Interfase	10
6.2.2	Mitose	11
6.2.3	Meiose	13
6.3	Comparação entre a mitose e a meiose	15
6.3.1	Características diferentes da meiose e mitose em condições diferentes	15
7.	Conclusão	17
8.	Referências bibliográficas	18
1. Introdução
A respiração é um fenómeno de fundamental importância para o trabalho celular e, portanto, para manutenção de vida num organismo. É um processo biológico no qual compostos orgânicos reduzidos são mobilizados e consequentemente oxidados de maneira controlada. Durante a respiração, uma quantidade de energia livre é liberada e parte desta é incorporada em forma de ATP (adenosina trifosfato), uma fonte de energia que pode ser prontamente utilizada na manutenção e no crescimento de um determinado organismo. 
Se o mecanismo respiratório for paralisado num indivíduo, suas células deixam de dispor de energia necessária para o desempenho de suas funções vitais e inicia-se, então, um processo de desorganização da matéria viva, o que acarreta a morte do indivíduo. 
2. Objectivos
2.1 Objectivo geral
· Estudar a respiração celular, o ciclo celular e os processos de fermentação 
2.2 Objectivos específicos
· Definir de respiração celular 
· Ilustrar a equação da respiração celular
· Abordar os diferentes tipos e fases da respiração celular
· Estudar a cadeia respiratória
· Estabelecer o balanço energético da respiração celular
· Abordar assuntos relativos ao ciclo celular
· Estudar as fases do ciclo celular
· Estabelecer a diferença entre as fases do ciclo celular
· Falar da fermentação 
3. Metodologia
Para a elaboração do presente trabalho de investigação recorreu-se a revisão bibliográfica de diversos manuais que abordam o assunto relacionando com a fermentação, respiração e ciclo celular, também ao uso de diversos métodos e técnicas, com vista a alcançar um nível satisfatório de esclarecimento acerca dos temas acima exposto.
É de extrema relevância realçar que para elaboração deste trabalho usou-se um método científico rigoroso e adequado. Quanto aos procedimentos técnicos, privilegiou-se a pesquisa bibliográfica, tendo sido elaborada a partir de material já publicado, constituído principalmente de livros, catálogos, artigos periódicos e actualmente com material disponibilizado na Internet.
4. Respiração celular
4.1 Conceito de respiração celular
 A respiração celular é um fenómeno que consiste basicamente no processo de extracção de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. Nesse processo, verifica-se a oxidação ou queima de compostos orgânicos de alto teor energético, como gás carbônico e água, além da liberação de energia, que é utilizada para que possam ocorrer as diversas formas de trabalho celular.
4.2 Equação da respiração celular
Nos organismos aeróbicos, a equação simplificada da respiração celular pode ser representada:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia
4.3 Tipos de respiração celular
4.3.1 Respiração aeróbica
A respiração aeróbica consiste no processo de oxidação e quebra total da glicose, com a participação do O2, com liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP (adenosina trifosfato). 
A respiração celular aeróbica, também usa o oxigênio para oxidar a molécula de glicose, quebrando suas ligações químicas e liberando sua energia que é utilizada para diversos processos metabólicos.
4.3.2 Respiração anaeróbica
A respiração anaeróbica consiste no processo sem participação do oxigénio O2. 
É um tipo de respiração realizado por certas bactérias que vivem em regiões profundas do solo no qual as cadeias carbônicas são oxidadas completamente, passando por todas as etapas da respiração aeróbica. Entretanto o aceptor final de hidrogênios não é o oxigênio, e sim substâncias como sulfatos, nitratos e carbonatos presentes no ambiente.
4.4 Fases da respiração celular
4.4.1 Glicólise 
A glicólise é um processo em que ocorre oxidação incompleta da glicose. Esse processo ocorre no citoplasma e caracteriza-se pela quebra da glicose (molécula formada por seis carbonos) e pela formação de duas moléculas de piruvato (molécula com três carbonos).
Na glicólise, acontecem dez reacções diferentes,  que podem ser agrupadas em duas etapas:
· Investimento energético:  nessa etapa, a célula irá gastar ATP (adenosina trifosfato), uma molécula que libera grande quantidade de energia livre. No total, serão gastas, no investimento energético, duas moléculas de ATP (adenosina trifosfato).
· Compensação energética: nessa etapa, a energia gasta, será compensada. Serão produzidas quatro moléculas de ATP (adenosina trifosfato). Como na fase de investimento energético duas moléculas foram gastas, dizemos que o rendimento líquido final da glicólise é de duas moléculas de ATP por molécula de glicose.
4.4.1.1 Equação da glicólise
O processo de glicólise pode ser resumido na seguinte equação:
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2P →2 piruvato + 2NADH +2H+ + 2ATP + 2H2O
4.4.2 Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs é o conjunto de reacções que conduz a oxidação completa da glicose. Ocorre na matriz da mitocôndria dos eucariontes e no citoplasma dos procariontes.
Os principais reagentes do ciclo de Krebs são o acetato na forma de acetil-CoA, água e transportadores de electrões. As reacções são catalisadas por enzimas donde se destacam as descarboxilases (catalisadores das descarboxilações) e as desidrogenases (catalisadores das reacções de oxidação-redução que conduzem a formação de NADH).
Cada molécula de glicose conduz a formação de duas moléculas de piruvato, que originam duas moléculas de acteil-CoA, dando inicio a dois ciclos de Krebs. 
Figura 1-  esquema que demonstra a via metabólica do ciclo de Krebs
4.4.3 Cadeia respiratória 
Essa fase ocorre nas cristas mitocondriais. Os hidrogênios retirados da glicose e presentes nas moléculas de FADH2 e NADH2 são transportados até o oxigênio, formando água. Dessa maneira, na cadeia respiratória o NAD e o FAD funcionam como transportadores de hidrogênios. 
Na cadeia respiratória, verifica-se também a participação de citocromos, que tem papel de transportar elétrons dos hidrogênios. À medida que os elétrons passam pela cadeia de citocromos, liberam energia gradativamente. Essa energia é empregada na síntese de ATP.
4.5 Balanço energético da respiração celular
O balanço energético por etapa da respiração é o seguinte:
· Glicólise
São utilizadas 2 moléculas de ATP para activar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 4ATP + 2NADH – 2ATP →2ATP + 2NADH
Total = 2 ATP
· Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é consequente do ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato. Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo.2 x (4NADH + 1FADH2 + 1ATP) → 8NADH + 2FADH2 + 2ATP
Total = 2 ATP
· Cadeia respiratória
Etapa de conversão das moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os protões H+ por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP.2 NADH da glicólise → 6ATP8 NADH do ciclo de Krebs → 24ATP34 ATP2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Total = 32 ATP
5. Fermentação 
5.1 Conceito de fermentação
A fermentação é um processo pelo quala matéria orgânica é parcialmente degradada e a energia química nela armazenada é liberada e utilizada na produção de moléculas de ATP (adenosina trifosfato), em que permanecera armazenada para ser utilizada posteriormente em diversas reacções do organismo.
5.2 Tipos de fermentação
5.2.1 Fermentação láctica
É o processo metabólico no qual carboidratos e compostos relacionados são parcialmente oxidados, em consequência da libertação de energia e compostos orgânicos, principalmente ácido láctico. 
Na fermentação láctica, a glicose sofre uma glicólise exactamente como na fermentação alcoólica. Porém enquanto na fermentação alcoólica o aceptor de hidrogênios é o próprio aldeído acético, na fermentação láctica o aceptor de hidrogênios é o próprio ácido pirúvico, que se converte em ácido láctico. Portanto, não havendo descarboxilação do ácido píruvico, não ocorre formação de CO2.
5.2.2 Fermentação alcoólica 
Na fermentação alcoólica, a glicose inicialmente sofre a glicólise, originando 2 moléculas de ácido pirúvico, 2NADH2 E um saldo energético positivo de 2 ATP, em seguida o ácido pirúvico é descarboxilado, originando aldeído acético e CO2, sob a acção de enzimas denominadas descarboxilases. O aldeído acético, então, actua como receptor de hidrogênios do NADH2 e se converte em álcool etílico.
É realizado por um grupo de microrganismos denominado de bactérias ácido-lácticas, as quais têm importante papel na produção e conservação de produtos alimentares. 
6. Ciclo celular
6.1 Conceito do ciclo celular
O ciclo celular corresponde aos processos que ocorrem na célula após seu surgimento até o seu processo de divisão celular, o qual dará origem a duas células. Durante esse período, a célula passa por diversos processos, como crescimento celular, multiplicação de seu material genético e divisão celular. O tempo de duração do ciclo celular varia entre os diferentes tipos de célula e é dividido em duas fases, interfase e mitose nomeadamente.
Figura 2 - Ilustração do ciclo celular
6.2 Fases do ciclo celular
6.2.1 Interfase
É a fase em que a célula não está se dividindo, mas, está em intensa atividade se preparando para o processo de divisão celular.
A interfase é a fase mais longa do ciclo celular e divide-se em três etapas, nomeadamente: G1, S e G2. O ’G significa intervalo ( gap “do inglês”) e “S” corresponde a síntese.
· Fase G1
Nesta fase não ocorre a duplicação (síntese) do DNA e são produzidas moléculas de RNA que vão para o citoplasma, onde promoverão a síntese de proteínas. A célula cresce em volume e torna-se grande, com o dobro das proteínas iniciais. 
· Fase S
Nesta fase ocorre a auto-duplicação do DNA dobrando a quantidade de DNA no interior do núcleo. Depois disso, a célula está pronta para dividir em duas novas células, que serão idênticas. 
· Fase G2
Nesta fase, terminada a síntese de DNA, reinicia a produção de RNA, formando mais proteínas com um novo período de crescimento celular. A célula entra em uma situação de desequilíbrio entre superfície e volume que obriga a célula a iniciar o processo de divisão. Para iniciar o processo de divisão, a cromatina precisa iniciar a condensação, fato que ocorrerá na primeira fase da divisão celular chamada de prófase, formando os cromossomos.
Figura 3 – esquema das fases da interfase
6.2.2 Mitose
A mitose é um processo importante no crescimento dos organismos multicelulares e nos processos de regeneração de tecidos do corpo. Nos unicelulares, é um tipo de divisão que ocorre quando há reprodução assexuada. Uma célula dividindo-se por mitose dará origem a duas outras células, com o mesmo número de cromossomos da célula inicial em um processo contínuo.
6.2.2.1 Fases da mitose
· Prófase – fase inicial
Nessa etapa os cromossomos já se apresentam duplicados como cromátides-irmãs, unidas pelos centrossomos e ao longo de seus braços. Ocorre a condensação da cromatina e ela torna-se mais visível ao microscópio óptico e inicia-se a formação do fuso mitótico (composto por microtúbulos e centrossomos), em que no final dela, os nucléolos desaparecem.
· Metáfase – fase meio
Nesta fase os cromossomos tornam-se mais condensados e os centrossomos deslocam-se para os polos das células, ocorrendo desta forma a fragmentação do envelope nuclear em que cada cromatina apresentará um cinetocoro (estrutura proteica presente no centrômero).
· Anáfase – fase deslocamento
Nessa etapa, as cromátides-imãs separam-se e os cromossomos-filhos liberados deslocam-se para extremidades opostas da célula, e passam a apresentar conjuntos duplicados e equivalentes de cromossomos. Os cromossomos são arrastados pelas fibras do fuso em direcção aos pólos.
· Telófase - fase fim
Nessa etapa, ocorre a formação dos núcleos celulares e seus envoltórios. Os nucléolos reaparecem e os microtúbulos do fuso desaparecem. 
Os cromossomos tornam-se menos condensados. 
Ocorre então a cariocinese (divisão do núcleo) e citocinese (divisão do citoplasma) com a separação das duas células filhas e ao final dela, a mitose está completa.
Figura 4 – Diferentes fases da mitose
6.2.3 Meiose
É um tipo de divisão celular, exclusiva de organismos que se reproduzem sexuadamente e ocorre somente nas células germinativas, para formação de células reprodutivas. A meiose é um tipo de divisão celular em que uma célula dá origem a quatro novas células (produto da meiose) com metade do número de cromossomos da célula inicial (chamada de divisão reducional).
A meiose é um processo importante para a variabilidade genética dos organismos, sendo o tipo de divisão que ocorre no processo de formação de gâmetas nos indivíduos que apresentam reprodução sexuada.
A meiose é responsável pela diversificação do material genético nas espécies. A reprodução sexuada permite a mistura de genes de dois indivíduos diferentes da mesma espécie para produzir descendentes que diferem entre si e de seus pais em uma série de características.
6.2.3.1 Fases da meiose
A meiose ocorre em duas etapas, que se subdividem em prófase I e II, metáfase I e II, anáfase I e II e telófase I e II. Correspondendo respectivamente a Meiose I e a Meiose II.
6.2.3.1.1 Etapas da meiose I
· Prófase I 
Os cromossomos homólogos, ou seja, que possuem a mesma forma e constituição, juntam-se formando pares. Cada par de cromossomos é composto de quatro cromátides, ligadas por dois centrômeros. Nesse estágio existe uma recombinação do material genético, denominado permuta ou crossing-over.
A Prófase I ainda é subdivide em:
I. Leptóteno,
II. Zigóteno,
III. Paquíteno, 
IV. Diplóteno,
V. Diacinese.
· Metáfase I
As cromátides permanecem presas por um conjunto de fibras, denominado fuso acromático e oscromossomos homólogos pareados se dispõem no equador da célula.
· Anáfase I
Os grupos de quatro cromátides separam-se em grupos de dois, sendo levados cada um deles aos pólos opostos da célula. Não há separação das cromátides irmãs.
· Telófase I
Os cromossomos descondensam-se; Os pólos da célula reorganizam-se em dois novos núcleos.
Logo depois a célula se divide em duas, dando fim à primeira fase. Há um curto intervalo chamado de intercinese e inicia-se a segunda parte da meiose. 
Figura 5 – Etapas da meiose I
6.2.3.1.2 Etapas da meiose II
Esta segunda fase da meiose é mais simples.
· Prófase II
Os núcleos das duas células desaparecem e as cromátides espalham-se pelo citoplasma.
· Metáfase II
O fuso acromático ocupa as regiões centrais, mantendo presas às cromátides na região equatorial da célula.
· Anáfase II
Ocorre a divisão do centrômero que une os pares de cromátides separando-as, em que cada cromátide é levada uma para cada extremidade da célula.
· Telófase II
Os cromossomos desespiralizam, os núcleos reorganizam e o citoplasma, massa fluida dentro da célula na qual o núcleo está mergulhado, divide-se, dando origem a duas novas células contendo a metade do número de cromossomos da célula inicial.
Figura 6 – Etapas da meiose II
6.3 Comparação entre a mitose e a meiose
A mitose e a meiose são formas de reprodução celular. A mitose, no entanto, gera duas células-filhas exactamenteiguais à primeira e com a mesma carga genética. Os conteúdos genéticos da célula-mãe e das células-filhas são, portanto, idênticos, com o mesmo número de cromossomos.
Já a meiose produz quatro células-filhas com materiais genéticos diferentes da célula-mãe e também diferentes entre si. As células-filhas na meiose possuem metade do número de cromossomos das células-mãe.
Outra diferença importante é que a mitose ocorre na maioria das células somáticas, que constituem a maior parte das células do corpo humano. Enquanto a meiose, por sua vez, ocorre nas células germinativas, que dão origem aos gametas, em células-mãe de esporos e no zigoto de algas e fungos.
6.3.1 Características diferentes da meiose e mitose em condições diferentes
· Na sinapse
Os cromossomos das células formadas por mitose não entram em sinapse, ou seja, não formam pares emparelhados que constituem o complexo sinaptonêmico (uma estrutura formada por proteínas em um eixo central e duas barras laterais de pares cromossômicos). 
Já na mitose a sinapse ocorre e é observada na fase prófase I, na subfase de zigóteno.
· No crossing-over
Na mitose não há permutação entre cromossomos homólogos, também chamada de crossing-over. Esse processo é a troca de fragmentos entre os cromossomos, alterando a tendência de os genes alelos permanecerem unidos no mesmo par de cromossomos. Esse fenômeno, no entanto, pode acontecer na prófase da meiose.
· Na formação de quiasmas
Na mitose não há formação de quiasmas entre os cromossomos homólogos, o que só ocorre na meiose. Quiasmas são pontos de encontro entre os cromatídios (cada um dos dois filamentos de DNA que provêm da duplicação de um cromossomo).
· Nos produtos meióticos e mitóticos
Produtos mitóticos são geralmente capazes de sofrer outras divisões por mitose. Já os produtos meióticos não podem sofrer outras divisões por meiose, mas podem acontecer divisões por mitose.
7. Conclusão
Este trabalho teve como objectivo principal estudar os processos relacionados com a respiração e o ciclo celular, bem como os factores relativos a fermentação.
Um organismo passa, ao longo de sua vida, por dois tipos de divisão celular, a mitose e a meiose nomeadamente. Essas divisões acontecem a todo tempo, porém em diferentes situações. 
Na respiração, grande parte da energia química liberada durante oxidação do material orgânico se transforma em calor. Essa produção de calor contribui para a manutenção de uma temperatura corpórea em níveis compatíveis com a vida, compensando o calor que normalmente um organismo cede para o ambiente, sobretudo nos dias de frio. 
Isso se verifica principalmente em aves e mamíferos; em outros grupos, como os anfíbios e os répteis, o organismo é aquecido basicamente através de fontes externas de calor, quando, por exemplo, o animal se expõe ao sol.
8. Referências bibliográficas 
· Alberts, B.; Bray, D; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K. e Watson, J. D. – Biologia Molecular da Célula; trad. Simonetti, A. B., et al – 3ª Ed. – Porto Alegre: Artes Médicas, 1997.
· Junqueira, L. C. & Carneiro, J. – Biologia Celular e Molecular 7ª Ed. São Paulo, Editora
Guanabara Koogan, 2000.
· Lodish H. Baltimore D. Berk A – Respiração celular Ed. Revinter Ciências
Biológicas – Genética, 2002.