Estudos de respiração vegetal | Notas de estudo Fisiologia vegetal

Estudos prova de fisiologia vegetal

Respiração:

A respiração ocorre a partir dos carboidratos produzidos pela fotossíntese, ou seja, a

respiração utiliza da energia fornecida por esses carboidratos.

A respiração vegetal é aeróbia, a mesma dos animais, porém existem alguns aspectos que

diferem a respiração vegetal da respiração animal.

Do ponto de vista químico, a respiração vegetal pode ser

expressa como a oxidação da molécula de sacarose (12 C) e a

redução de 12 moléculas de O2.

C12H22O11 + 13 H2O → 12 CO2 + 48 H+ + 48 e-

12 O2 + 48 H+ + 48 e- → 24 H2O

Resultando na seguinte reação líquida:

C12H22O11 +12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O

A sacarose é completamente oxidada a CO2, enquanto o oxigênio serve como receptor final

dos elétrons, sendo reduzido a água no processo. Parte da energia livre, liberada por essa

reação, é utilizada na síntese de ATP, que é a principal função da respiração.

Vale lembrar que a energia liberada pela oxidação da sacarose não é liberada de um vez

só, para evitar danos a estrutura celular essa energia é liberada passo a passo por uma

série de reações, sendo divididas em três fases: - Glicólise: Ocorre em todos os seres

vivos, é o mais velho dos três estágios da respiração. As enzimas que catalisam as reações

da glicose estão localizadas no citosol, nenhum oxigênio é requerido para converter

sacarose em piruvato. Uma molécula de sacarose é quebrada para produzir quatro

moléculas de açúcar de três carbonos (trioses). Estas trioses são, então, oxidadas e

re-arranjadas para produzir quatro moléculas de piruvato. Os carboidratos estocados na

forma de amido, frutanas ou sacarose devem ser, portanto, hidrolisadas para liberar os

monossacarídeos (glucose e frutose).

A degradação do amido pode ocorrer através de duas vias: uma hidrolítica e outra

fosforolítica. Na degradação Hidrolítica, o amido é degradado liberando glucose.Na via

Fosforolítica o amido é degradado liberando glicose 1-fosfato. Funções: Converter

sacarose em 4 moléculas de piruvato, oxidando a sacarose; Produzir ATP; Produzir

compostos que são precursores para a biossíntese de outros :

Hexose-fosfato → Componentes da parede celular;

Triose-fosfato → Ácidos graxos, gorduras, óleos;

Triose-fosfato → Serina, cisteína → proteína;

PEP + CO2 AOA → ASP → Arginina, outros aminoácidos, além de pirimidinas e alcalóides;

Piruvato → Alanina, etanol e lactato;

Produzir piruvato → Mitocôndria → Através do Ciclo de Krebs e C.T.E.

produz ATP e outros compostos intermediários importantes para a biossíntese

de outros compostos. Síntese de ATP pela fosforilação ao nível do substrato (produz um

ATP por molécula de piruvato);

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Estudos prova de fisiologia vegetal Respiração: A respiração ocorre a partir dos carboidratos produzidos pela fotossíntese, ou seja, a respiração utiliza da energia fornecida por esses carboidratos. A respiração vegetal é aeróbia, a mesma dos animais, porém existem alguns aspectos que diferem a respiração vegetal da respiração animal. Do ponto de vista químico, a respiração vegetal pode ser expressa como a oxidação da molécula de sacarose (12 C) e a redução de 12 moléculas de O2. C12H22O11 + 13 H2O → 12 CO2 + 48 H+ + 48 e- 12 O2 + 48 H+ + 48 e- → 24 H2O Resultando na seguinte reação líquida: C12H22O11 +12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O A sacarose é completamente oxidada a CO2, enquanto o oxigênio serve como receptor final dos elétrons, sendo reduzido a água no processo. Parte da energia livre, liberada por essa reação, é utilizada na síntese de ATP, que é a principal função da respiração. Vale lembrar que a energia liberada pela oxidação da sacarose não é liberada de um vez só, para evitar danos a estrutura celular essa energia é liberada passo a passo por uma série de reações, sendo divididas em três fases: - Glicólise: Ocorre em todos os seres vivos, é o mais velho dos três estágios da respiração. As enzimas que catalisam as reações da glicose estão localizadas no citosol, nenhum oxigênio é requerido para converter sacarose em piruvato. Uma molécula de sacarose é quebrada para produzir quatro moléculas de açúcar de três carbonos (trioses). Estas trioses são, então, oxidadas e re-arranjadas para produzir quatro moléculas de piruvato. Os carboidratos estocados na forma de amido, frutanas ou sacarose devem ser, portanto, hidrolisadas para liberar os monossacarídeos (glucose e frutose). A degradação do amido pode ocorrer através de duas vias: uma hidrolítica e outra fosforolítica. Na degradação Hidrolítica, o amido é degradado liberando glucose.Na via Fosforolítica o amido é degradado liberando glicose 1-fosfato. Funções: Converter sacarose em 4 moléculas de piruvato, oxidando a sacarose; Produzir ATP; Produzir compostos que são precursores para a biossíntese de outros : Hexose-fosfato → Componentes da parede celular; Triose-fosfato → Ácidos graxos, gorduras, óleos; Triose-fosfato → Serina, cisteína → proteína; PEP + CO2 AOA → ASP → Arginina, outros aminoácidos, além de pirimidinas e alcalóides; Piruvato → Alanina, etanol e lactato; Produzir piruvato → Mitocôndria → Através do Ciclo de Krebs e C.T.E. produz ATP e outros compostos intermediários importantes para a biossíntese de outros compostos. Síntese de ATP pela fosforilação ao nível do substrato (produz um ATP por molécula de piruvato);

- Ciclo do Ácido Tricarboxílico (Ciclo de Krebs): Ocorre na mitocôndria, para que o piruvato produzido na glicose seja utilizado na respiração é necessário que ele seja transportado para matriz mitocondrial, nela o piruvato é oxidativamente descarboxilado pela enzima desidrogenase do piruvato e produz NADH, CO2 e acetil-CoA. O acetil-CoA é combinado com um ácido de 4 carbonos (Oxaloacetato), reação catalisada pela sintase do citrato, produzindo um ácido tricarboxílico de 6 carbonos (ácido cítrico). Funções: Redução de NAD+ e FAD, produzindo as formas doadoras de elétrons NADH e FADH2, as quais são posteriormente oxidadas na CTE para formação de ATP; Formação de esqueletos de carbono que podem se utilizados para a síntese de muitos compostos da planta. Por exemplo, o α-cetoglutarato é usado para síntese de glutamato, o qual produz alguns outros aminoácidos (família do glutamato); o oxaloacetato é usado na síntese de aspartato, o qual dá origem a outros aminoácidos (família do aspartato). - Cadeia de Transporte de Elétrons. A energia potencial produzidas na etapas anteriores, que são armazenadas em moléculas de NAD e FAD reduzidos (NADH+H+ e FADH2) será utilizada para produção de ATP na cadeia de transporte de elétrons. Esse processo ocorre na crista (membranas internas) mitocondriais. Para cada molécula de sacarose oxidada, quatro moléculas de NADH são geradas no citosol (glicólise) e 16 moléculas de NADH+ e quatro moléculas de FADH2 são geradas na mitocôndria (ciclo de Krebs). A CTE catalisa o fluxo de elétrons do NADH e FADH2 para o oxigênio, o aceptor final de elétrons da respiração, regenerando o NAD+ e FAD+. Funções: Oxidação de NADH e FADH2 e, no processo, utiliza-se parte da energia liberada para gerar gradiente eletroquímico de H+ através da membrana interna da mitocôndria, o qual é utilizado para sintetizar ATP. As proteínas transportadoras de elétrons são organizadas em quatro complexos multiproteicos, localizados na membrana interna da mitocôndria. Substratos da respiração Carboidratos:

SACAROSE (PRINCIPAL EM PLANTAS);
GLICOSE;
FRUTOSE;
AMIDO (via fosforolítica e via hidrolítica);
FRUTANA (insulina). Lipídios:
TRIACILGLICEROL (sementes de oleaginosas).
PROTEÍNAS:
PROTEÍNAS (germinação de sementes e folhas senescentes).
ÁCIDOS ORGÂNICOS:
MALATO - NAS PLANTAS QUE FAZEM O CAM (Desacidificação escura).

de oxigênio e outros. Geralmente, órgãos ou tecidos jovens apresentam uma taxa de respiração mais rápida do que órgãos ou tecidos mais antigos. Em alguns órgãos, como folhas e alguns frutos, ocorre um aumento temporário na respiração, chamado de climatério, que marca o processo de envelhecimento e as mudanças degenerativas que antecedem a morte desses órgãos. b) Taxa de Respiração e Economia no Uso do Carbono Para compreender melhor como a respiração afeta o uso de carbono nas plantas, fisiologistas introduziram os conceitos de "Respiração de crescimento" e "Respiração de manutenção". Respiração de crescimento: pouco carbono é processado para dar origem a mais fitomassa. É a fonte de moléculas de ATP e NADH e das cadeias de carbono necessárias aos processos de crescimento (produção de biomassa) e armazenamento, estando ligada à taxa de crescimento. Respiração de manutenção: responsável por fornecer a energia necessária para sustentar os tecidos já formados e mantê-los em condições viáveis. Fatores que afetam a respiração: a) Disponibilidade de substrato Plantas com baixo teor de amido ou reservas de açúcar respiram em taxas baixas. A taxa de respiração das folhas é maior no início da noite, quando os níveis de açúcares estão altos, em comparação com o início do dia, quando os níveis de substrato são baixos. b) Luz O impacto da luz na respiração de plantas tem levado a conclusões conflitantes devido à complexidade da medição da respiração durante períodos em que a fotossíntese e outras trocas de gases são dominantes, tornando difícil isolar a respiração. c) Temperatura O coeficiente de temperatura (Q10) é usado para descrever o efeito da temperatura sobre a respiração. Q10 = Taxa de Respiração em (t + 10ºC)/Taxa de respiração em tºC d) Oxigênio Em condições normais, a disponibilidade de oxigênio raramente é uma limitação. Entretanto, em tecidos com baixa relação entre superfície e volume, como tubérculos de batata, e em cultivos em áreas alagadas, especialmente em plantas não adaptadas, a difusão lenta de oxigênio pode restringir a respiração interna desses órgãos. Nessas situações, pode ocorrer um aumento na respiração anaeróbica, principalmente a fermentação alcoólica, que gera menos ATP e resulta em um maior consumo de carboidratos (Efeito Pasteur).

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