Respiração Celular

1. Respiração Celular • É o processo de conversão da energia contida em ligações químicas de moléculas em ATPs que podem ser usados nos processos vitais. • A Respiração Aeróbia é um conjunto de reações bioquímicas em que o oxigênio é um aceptor final de elétrons. • A Respiração Anaeróbica envolve um receptor de elétrons diferente do oxigênio. • No entanto, nenhum receptor de elétrons fornece tanta energia no processo respiratório como o oxigênio e, portanto, a respiração anaeróbica só ocorre em determinadas circunstâncias. • Uma dos tipos de respiração aeróbica é a fermentação, um processo em que o piruvato é apenas parcialmente oxidado. • No entanto, a fermentação é útil para a célula porque regenera o ATP.

2. Fermentação • As reações da fermentação estão divididas em duas partes principais: • A glicólise: conjunto de reações iniciais da degradação da glicose, semelhantes em todos os tipos de fermentação e na respiração aeróbia. • Redução do ácido pirúvico resultante da glicólise: Cada molécula de ácido pirúvico é reduzida pelo hidrogênio que é libertado pelo NADH2 produzido na glicólise, originando, conforme o tipo de organismo fermentativo, ácido láctico, ácido acético ou álcool etílico e dióxido de carbono.

3. Glicose (6C) C6H12O6 ATP ATP ADP ADP P ~ 6 C ~ P 3 C ~ P 3 C ~ P NAD NAD Pi Pi NADH NADH P ~ 3 C ~ P P ~ 3 C ~ P ADP ADP ATP ATP P ~ 3 C P ~ 3 C ADP ADP ATP ATP 3 C Piruvato 3 C Piruvato Glicólise 1. Duas moléculas de ATP são utilizadas para ativar uma molécula de glicose e iniciar a reação. 2. A molécula de glicose ativada pelo ATP divide-se em duas moléculas de três carbonos. 3. Incorporação de fosfato inorgânico e formação de NADH. 4. Duas moléculas de ATP são liberadas recuperando as duas utilizadas no início. 5. Liberação de duas moléculas de ATP e formação de piruvato.

6. Fermentação Lática Glicose  2 ácido lático + 2 ATP Fermentação Alcoólica Glicose  2 álcool etílico + 2 CO2 + 2 ATP Fermentação Acética Glicose  2 ácido acético + 2 CO2 + 2 ATP Tipos de Fermentação

7. ATP NAD NADH Ácido lático 3 C Piruvato (3 C) Ácido lático 3 C Piruvato (3 C) NADH NAD Glicólise ATP Fermentação Lática Glicose (6 C) C6H12O6

8. ATP NAD NADH Álcool etílico 2 C Piruvato (3 C) CO2 CO2 Álcool etílico 2 C Piruvato (3 C) NADH Glicólise ATP NAD Fermentação Alcoólica Glicose (6 C) C6H12O6

9. H2O ATP NAD NADH2 Ácido acético 2 C NADH Piruvato (3 C) CO2 CO2 Ácido acético 2 C Piruvato (3 C) NADH2 NAD NADH Glicólise H2O ATP Fermentação Acética Glicose (6C) C6H12O6

10. Ciclo de KrebsCadeia Resp.

13. CITOPLASMA MITOCÔNDRIA 4CO2 2CO2 GLICÓLISE Ciclo de Krebs Piruvato (3 C) H2 CADEIA RESPIRATÓRIA 6 O2 Saldo de 2 ATP 2 ATP 6 H2O Saldo de 26ATPs Respiração Aeróbia/Eucariontes Glicose (6 C) C6H12O6 FASE ANAERÓBIA FASE AERÓBIA

14. Citosol 6 O2 1 ATP 1 ATP 1 NADH 1 NADH 32 ou 34 ATP 4 CO2 Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 6 H2O 2 CO2 2 ATP 2 NADH Mitocôndria 6 NADH 2 FADH 2 acetil-CoA (2 C) Ciclo de Krebs Crista mitocondrial Processo de Respiração Celular Glicose (6 C) C6H12O6 Total: 10 NADH2 FADH2

15. Saldo Energético

17. Fotossíntese • Os vegetais clorofilados têm o equipamento bioquímico necessário para transformar substâncias pouco energéticas (CO2 e H2O) em substância rica em energia (glicose). • Na fotossíntese, a energia luminosa absorvida pela clorofila é transformada em energia química de ligação, que fica armazenada no carboidrato. • A luz utilizada nessa formação é absorvida por uma série de pigmentos. Cada pigmento absorve determinados comprimentos de ondas, refletindo os que não absorve. • Os tipos de pigmentos utilizados na fotossíntese variam nos diferentes grupos de organismo fotossintetizantes. • Nos vegetais superiores, os pigmentos mais importantes são a clorofila a e a clorofila b, pigmentos verdes que absorvem a luz no violeta, no azul e no vermelho, refletindo no verde.

18. Clorofila x Luz

19. Fotofosforilação Cíclica

20. Parede celular Célula clorofilada Núcleo Folha Vacúolo Cloroplasto Tilacóide Membrana externa Esquemada molécula de clorofila Membrana interna Complexo antena Tilacóide DNA Granum Cloroplasto Estroma Granum Membrana do tilacóide Estruturas Envolvidas

21. Clorofila

22. Luz H2O CO2 C L O R O P L A S T O ADP ATP NADPH2 Tilacóide NADP C6H12O6 H2O O2 Fotossíntese/Etapas E S T R O M A Etapa II QUÍMICA Etapa I FOTOQUÍMICA Glicose

23. Luz O2 Clorofila Etapa Fotoquímica Fotólise da água: quebra da molécula de água em presença de luz 2 H2O 4 H+ + 4 e- + 2 NADPH2 4 H+ + 2 NADP Fotofosforilação: adição de fosfato em presença de luz ADP ATP

24. Etapa Química 6C O2 + 12NADPH2 + nATP C6 H12 O6 + 6 H2 O + nADP + nP

26. Fatores Limitantes • São eles: • Intensidade luminosa. • Temperatura • Concentração de gás carbônico no ar. • Disponibilidade de água.

27. Quimiossíntese • Certas bactérias que vivam no solo são capazes de construir suas cadeias de carbono a partir de gás carbônico, água e outras substâncias minerais sem utilizar energia luminosa. • Elas provocam a oxidação de substâncias minerais do solo e aproveitam a energia liberada nessas reações para sintetizar suas substâncias orgânicas. • Comparado à fotossíntese, a quimiossíntese representa uma fração muito pequena do processo de produção de cadeias de carbono. • Tem importância fundamental no ciclo dos compostos nitrogenados.

28. Testes 1. Cadeias respiratórias e sistemas de fosforilação, responsáveis pela síntese de ATP, formam complexos macromoleculares aderidos à membrana interna das mitocôndrias. O exame de duas células, A e B, que obtêm energia a partir da glicose, revelam que suas mitocôndrias, apresentam diferentes quantidades dos complexos citados; mitocôndrias da célula A têm, em média, 15000 e as da célula B, também em média, 100000. É possível concluir que a célula A: a) é mais eficiente do que B no aproveitamento da energia da glicose, não necessitando de muitos complexos. b) é mais ativa do que B e consome mais glicose do que esta. c) é menos ativa do que B e consome menos glicose do que esta. d) por ser mais ativa do que B deverá possuir mais mitocôndrias para compensar o número reduzido de complexos. e) pode ser mais ou menos ativa do que B, pois o número de complexos por mitocôndria não afeta a produção de ATP.

29. Testes 2. Observe o esquema referente ao processo de obtenção de energia pelos seres vivos e, em seguida, analise as afirmativas. I - As etapas I, I e III correspondem, respectivamente, à glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. II - A etapa I ocorre no citoplasma e a IV na mitocôndria. III- O envenenamento por cianeto compromete a etapa II devido à inutilização do aceptor final. IV- Na etapa IV, o NADH2 combina diretamente com o oxigênio, liberando muita energia. V - A etapa III caracteriza um processo anaeróbio. Assinale a opção que apresenta afirmativas corretas: a) I, II e V c) II e V b) I e III d) II, III e IV

30. Testes 3. Na respiração celular, o oxigênio intervém: a) Na glicólise e como aceptor final de hidrogênio. b) Somente na glicólise. c) Somente como aceptor final de hidrogênio. d) Somente no ciclo de Krebs. 4. No que se refere à respiração aeróbica pode-se dizer: a) é na glicólise que se dá a maior produção de ATP. b) é no ciclo de Krebs que ocorre diretamente a conversão de ADP em ATP. c) é no interior das mitocôndrias que ocorre a glicólise, uma das etapas da respiração. d) é no citoplasma que ocorre o ciclo de Krebs. e) é ao nível da membrana interna das mitocôndrias que ficam localizadas as proteínas componentes da cadeia de transporte de elétrons.

31. Testes 5. Observe o esquema da célula abaixo: A respiração é processo vital e ocorre por etapas em locais diferentes da célula. É INCORRETO afirmar, de acordo com o desenho, que: a) em 2 e 3 há liberação de CO2. b) em 1 e 2 há liberação de NADH2. c) em 3 ocorre fosforilação oxidativa. d) em 2 ocorre fosforilação em nível de substrato. e) em 1 a etapa é comum a todas as respirações.

32. Testes 6. Enquanto os organismos superiores utilizam a respiração aeróbia para obter energia, algumas bactérias e fungos utilizam a fermentação. Esses processos compreendem um conjunto de reações enzimáticas, nos quais compostos orgânicos são degradados em moléculas mais simples. As afirmativas abaixo estão relacionadas a esses processos. I- A glicólise é o processo inicial da respiração e fermentação. II- As leveduras fermentam açúcares para produzir álcool etílico. III- A fermentação é mais eficiente em rendimento energético do que a respiração. Com relação às afirmativas, assinale a alternativa CORRETA: a) II e III são verdadeiras. d) I e III são verdadeiras. b) I e II são verdadeiras. e) apenas a II é verdadeira. c) I, II e III são verdadeiras.

33. Testes 7. Considere estas afirmativas sobre respiração: (I) O processo tem uma fase anaeróbica e uma fase aeróbica. (II) O desdobramento da glicose produz ácido pirúvico. (III) O ciclo de Krebs ocorre nas mitocôndrias. (IV) O processo consome energia, obtida por desdobramento do AMP em ADP. (V) É um processo no qual sempre ocorre produção de ácido lático. Agora assinale: a) se apenas a afirmativa I estiver correta. b) se as afirmativas I, II e III estiverem corretas. c) se as afirmativas II e IV estiverem corretas. d) se as afirmativas I, IV e V estiverem corretas. e) se as afirmativas II, III e IV estiverem corretas.

34. Testes 8. Observe a seguinte estrutura molecular: A estrutura acima, na forma como está representada, refere-se a: a) um aminoácido essencial com função enzimática na célula. b) Um nucleotídeo que participa da estrutura química dos ácidos nucléicos. c) Um nucleotídeo estável que participa da estrutura química dos ácidos nucléicos. d) Um carboidrato não hidrolisável que atua no metabolismo celular. e) Um nucleotídeo que participa de reações bioquímicas como fornecedor de energia.

35. Testes 9. Os açúcares são produzidos na etapa bioquímica da fotossíntese. Esta etapa, apesar de não depender diretamente da luz, não ocorre no escuro, pois precisa dos seguintes produtos formados na etapa fotoquímica: a) CO2 e H2O; c) FAD e H2S; b) ATP e NADPH2; d) O2 e NO2. 10. Com relação à fotossíntese das plantas superiores, qual das alternativas abaixo é INCORRETA? a) O CO2 é liberado para o ambiente. b) É um processo realizado nos cloroplastos. c) A luz é a fonte doadora de energia. d) O O2 liberado é resultado da fotólise do CO2. e) A glicose é o produto final. 11. Qual dos processos abaixo não ocorre no interior de uma organela de uma célula eucarionte? a) Fase clara da fotossíntese d) Ciclo de Krebs b) Fase escura da fotossíntese e) Glicólise c) Cadeia de transporte de elétrons

36. Testes 12. A fotossíntese é um importante processo para todos os seres vivos. Para os vegetais, pois é assim que eles obtêm seu alimento. Para os animais, pois, independentemente da posição que ocupem na cadeia trófica, é, na base da cadeia (primeiro nível trófico), que sempre estão os produtores. Observe as afirmações abaixo e assinale a alternativa correta. a) A glicose fabricada pela fotossíntese pode atravessar a membrana celulósica tripla do cloroplasto e ser utilizada nas mitocôndrias para a produção de celulose e de amido. b) Uma das etapas da fotossíntese é a fotólise da água, ou seja, a molécula da água é "quebrada", e o oxigênio e o hidrogênio liberados vão para a atmosfera. c) As reações de escuro ocorrem dentro do cloroplasto exclusivamente no estroma, região rica em pigmentos fotossintéticos, sendo a clorofila o mais comum. d) Na fotossíntese, a glicose (molécula com alto valor energético) é produzida dentro dos cloroplastos, a partir de água e de gás carbônico (moléculas com baixo valor energético). Essa é uma reação endergônica, que ocorre com absorção da energia da luz solar. 13. A fotossíntese divide-se em fases fotossintética e fotoquímica. Pode-se dizer que na fase: a) fotoquímica há produção apenas de ATP e fotólise de H2O. b) fotoquímica os cloroplastos utilizam toda a energia que chega à superfície da planta. c) fotossintética há produção de ATP, NADP.H2, fotólise de H2O e produção de O2 livre. d) fotossintética ocorre a combinação de CO2 com H2O e pentose para formação de hexose. e) fotossintética a radiação de cor verde é mais absorvida em nível das lamelas e dos grana.

37. Testes 14. Podemos afirmar, com toda certeza, que a maior parte do oxigênio atmosférico é produzido: a) pela decomposição da água da chuva. b) pelo fitoplâncton dos oceanos. c) na floresta amazônica. d) pelas florestas amazônica e da mata-atlântica. e) pelo zooplâncton de lagos e rios. 15. Quando uma planta se encontra no seu ponto de compensação fótico, é CORRETO afirmar: a) O consumo de oxigênio pela respiração é maior que a quantidade produzida no processo fotossintético. b) A produção de glicose pela fotossíntese é maior que a quantidade consumida na respiração. c) Ela está sintetizando toda a matéria orgânica que foi consumida durante o período escuro pelo processo respiratório, a título de reposição. d) Há um equilíbrio entre consumo de oxigênio pelo processo respiratório e sua produção pelo processo fotossintético. e) Cessa-se o consumo de CO2, pois a planta direciona toda a sua atividade fotossintética para a oxidação da glicose.

38. Dúvidas? • Até a próxima!