Slide 1

RespiraoGabrielle de Paula FreireMestranda em Bioqumica

Respirao

1 Introduo

A respirao aerbica comum nos eucariontesO processo respiratrio em plantas similar aquele encontrado em animais

- Compostos orgnicos reduzidos so mobilizados e oxidados - Go liberada em parte incorporada como ATP

2SE A FOTOSSNTESE PRODUZ ATP, POR QU AS PLANTAS PRECISAM RESPIRAR?

O ATP proveniente da fotossntese produzido apenas em clulas verdes e apenas na presena da luz

Durante as horas de escurido e em clulas no fotossintetizantes a energia suprida pela respirao

Tambm so produzidos muitos precursores essenciais para a biossntese de outros compostos importantes

3A glicose o substrato mais frequentemente citado

Em uma clula vegetal, entretanto, o carbono derivado de outras fontes

Do ponto de vista qumico uma reao redox

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O Go= - 2.872,0 kJ mol-1

[energia] liberada atravs de diferentes etapas:

GlicliseCiclo de KrebsCadeia de Transporte de Eltrons

Armazenada na forma de ATP, NADH e FADH2

Os substratos da respirao so gerados por outros processos e entram na rota respiratria6

Ciclo de Krebs e Fosforilao oxidativaClula vegetalFotomicrografia72 Respirao Celular

Substratos da respirao

Carbono derivado de diversas fontes:

Polmeros de glicose (amido e sacarose)Lipdios (trialcilgliceris)cidos orgnicos (citrato e malato)Protenas

b) Identificao do tipo de substrato respirado:Quociente respiratrio (QR) quantifica a utilizao de diferentes substratos, como carboidrato, protena e lipdio pelo organismo

QR = Moles de CO2 liberado Moles de O2 consumido

Ao assumirmosquetodoo O2consumido utilizadopara oxidarossubstratos equetodooCO2 produzido eliminadopelarespirao, podemoscalcularaquantidadetotaldeenergia produzida9QR funo do estado de oxidao do substrato:

Glicose C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O QR = 1,00

c. Palmtico C16H32O2 + 23O2 16CO2 + 16H2O QR = 0,69

c. MlicoC4H6O5 + 3O2 4CO2 + 3H2O QR = 1,33

AquantidadedeCO2 produzido em relao ao O2 consumido varia ligeiramente, dependendo do substrato metabolizado10Gliclise

Via central do catabolismo

Processo universal (animais, vegetais, microorganismos)

Sequnciametablicacomposta por um conjunto de dez reaescatalizadas por enzimas livres no citosol

Esta etapa prepara o substrato para a oxidao no ciclo do cido ctrico

Nenhum oxignio requerido para converter sacarose a piruvato. 11Nas plantas o principal substrato a sacarose

So conhecidas duas diferentes rotas, com duas diferentes enzimas:

- Sintase da Sacarose em rgos que estocam amidoSacarose + UDP Frutose + UDP-Glicose

- Invertase na parede celular Sacarose + H2O Frutose + Glicose

O amido degradado nos plastdeos e seus carbonos entram na rota glicoltica como molculas de glicose

Produz hexoses-fosfatoConvertida em UTP e glicose-6-fosfato12A gliclise funciona como um funil, como uma fase inicial de coleta de carbono de diferentes fontes celulares

Funes da Gliclise:Reduo de NAD+ em NADHSntese de ATP

GlicliseFase preparatria10 passosFase de pagamento

Fase preparatria Investimento de 2 ATP Clivagem da cadeia carbnica (6 carbonos) em 2 molculas

Glicose 2 gliceraldedo 3-fosfato

Fase de pagamento Compensao dos ATPs gastos

2 gliceraldedo 3-fosfato 2 Piruvato

Fosforilao da glicoseHexoquinaseConversoFosfohexose isomerase FosforilaoFosfofrutoquinase 1Quebra da frutose 1,6-bifosfatoAldolaseIsomerizao da Diidroxicetona em GliceraldedoTriose fosfato isomerase 15

Oxidao e Fosforilao do GliceraldedoGliceraldedo 3-fosfato desidrogenaseTransferncia de um fosfato do 1,3-bifosfoglicerato para o ADPFosfoglicerato quinaseIsomerizao do 3-FosfogliceratoFosfoglicerato mutaseDesidrataoEnolaseTransferncia de um grupo fosfato do Fosfoenolpiruvato para o ADP formando PiruvatoPiruvato quinase16Balano do ATP

Fase preparatria Gasto de 2 ATP Fase de Pagamento Produo de 4 ATP

Saldo da etapa de gliclise = 2 ATP

Reao global da gliclise

Glicose 2 Piruvato + 2 H2O 2 ATP + 4 ADP + 2Pi 2 ADP + 4 ATP Glicose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2OAlm da manuteno constante da concentrao de ATP a gliclise importante para a formao de intermedirios glicolticos que possuem destinos biossintticosGliconeognese

Rota inversa da gliclise, onde aucares so sintetizados

Particularmente importante em sementes que armazenam suas reservas na forma de leos

Aps a germinao, o leo convertido em sacarose por gliconeognese

18Fermentao

A fosforilao oxidativa no funciona na ausncia de oxignio

Em condies anaerbicas:

Ex. razes alagadas ou em solos saturados

- Fermentao alcolica

- Fermentao lctica (- comum)Regeneram NAD+

Acredita-se que o etanol seja um produto final menos txico que o lactato19Fermentao alcolica

Piruvato descarboxilase e lcool desidrogenase atuam sobre o piruvatoGlicliseOxidao do NADH

Fermentao lctica

GlicliseLactato desidrogenase utiliza NADH para reduzir piruvato lactatoEfeito pasteur

Cultura de levedura aumento no consumo de glicose quando as condies mudavam de aerobiose para anaerobiose.

Aerobiose baixo consumo de glicose Anaerobiose alto consumo de glicose

O processo aerbico muito mais eficiente que o anaerbico

Em condies anaerbicas:

Glicose + 2 Pi + 2 ADP 2 c. Lctico + 2 H2O + 2 ATP VdeoEm condies aerbicas, o que ocorre?

O piruvato ser transformado em acetil-CoA que poder seguir para o ciclo do cido ctrico (ciclo de Krebs)

Ciclo de Krebs

Ciclo do cido ctrico

1 mol glicose libera