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8/4/2019 2 Em Resp Celular

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Disciplina: Biologia

Srie: 2 srie EM - 1 TRIM

Professora: Ivone Azevedo da Fonseca

Assunto: Respirao Celular

RESPIRAO CELULAR

A MAIS QUMICA DAS REAES BIOLGICAS

Questo certa em vestibulares de

biologia, a respirao celular necessita de umpouco de pacincia para ser entendida. Oresumo abaixo, ilistrado com alguns

esquemas, faz com que o vestibulando

perceba com facilidade o que este processo.Mesclando conhecimentos de qumica

e biologia, e at mesmo de fsica, este ganhoe perda de energia que se d dentro dasclulas de nosso corpo, fazem com queestejamos em constante atividade, sem

mesmo percebermos.

RESPIRAO CELULAR

A energia necessria para a manuteno da vida, na maioria dos seres vivos,provm da reao entre os alimentos ingeridos e as molculas de oxignio. As principaisetapas desse processo ocorrem nas MITOCNDRIAS.

Mitocndrias so organelas formadas de dupla membrana, do mesmo tipo da

membrana plasmtica. A membrana externa lisa e a interna, coberta de pregas,chamadas de cristas mitocondriais. No interior das mitocndrias h uma soluocoloidal com vrias substncias dissolvidas, sendo que, entre elas h DNA, RNA eribossomos e chamada matriz mitocondrial.
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Sobre as cristas mitocondriais existem enzimas respiratrias e uma molculatransportadora de energia, o ATP (trifosfato de adenosina).

As enzimas oxidativas existentes nas cristas mitocondriais reagem com o corante verde

janus B, oxidando-o, o que faz com que as mitocndrias, habitualmente incolores,apresentem uma cor verde, sendo que o corante permanece incolor no restante do

hialoplasma.

# HIPTESE DA ORIGEM DASMITOCNDRIAS: em experimentos comsubstncias radioativas, observou-se que asmitocndrias so capazes de se autoduplicar comindependncia em relao clula onde seencontra. Elas possuem caractersticas de seresprocariontes, como ribossomos pequenos, DNA

em anel e a semelhana das cristas mitocondriaiscom o mesossomo das bactrias (prega na

membrana que possui as enzimas respiratrias).Portanto, pensa-se que as mitocndrias possamter entrado em clulas antigas e ter estabelecido com elas uma relao deendomutualismo.

Os vegetais usam energia luminosa do sol, que transformam em energia qumicapotencial, geralmente, glicose.

Essa energia fica armazenada nas ligaes qumicas das molculas formadas.Quando essas molculas so quebradas, a energia liberada, sendo ento usada paraos processos vitais, como transporte ativo, produo de calor, movimentao, sntese,crescimento etc.

# Qual a diferena entre COMBUSTO e RESPIRAO?

No processo de combusto, como a queima da gasolina ou da madeira, asmolculas so quebradas violentamente, rapidamente, liberando grandes quantidadesde energia em pouco tempo. Isso bom quando se tenta mover uma mquinapesadssima, como o automvel. Porm, se ocorresse processo semelhante nasclulas vivas, o excesso de energia e de calor matariam a clula. Por isso, as reaes da

respirao celular so sempre fragmentadas em vrias reaes intermedirias, de modoque a energia liberada gradativamente, lentamente, sem por em risco a vida da clula.

As quebras de ligaes qumicas liberam energia porque os eltrons caem denvel orbital, deslocando-se para mais perto dos ncleos. Como as ligaes mais perto


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do ncleo precisam de menor quantidade de energia, ocorre a liberao do excessodesta energia cada vez que o eltron ocupar uma rbita mais prxima do ncleo dotomo.

A energia liberada pelo alimento no usada toda imediatamene, sendoarmazenada em ligaes qumicas entre tomos de fsforo, presentes no ATP, trifosfatode adenosina. Toda a energia necessria para a realizao de qualquer trabalho vemsempre do ATP. Quando preciso, o tomo de fsforo mais externo liberado. A quebra

da ligao qumica que o unia molcula libera uma quantidade de energia que utilizada nos processos bioqumicos; nesse caso, o ATP fica sendo ADP + P + energiapara os processos vitais.

Uma molcula de ADP precisa permanentemente ser regenerada, momento emque o ADP rene-se a um tomo de fsforo, virando novamente ATP. A energianecessria para esse processo proveniente da respirao, por isso, essa reao chamada de FOSFORILAO OXIDATIVA ou respirao celular.

ADENOSINA + P + P + P = ATP

ligaes com muita energia

ADENOSINA + P + P (ADP) + P (liberando energia para os movimentos, snteses,atividade eltrica, transporte ativo etc).

ADP + P + energia da respirao = ATP, pronto para ser usado novamente.

ESQUEMA SIMPLIFICADO DA RESPIRAO CELULAR

C6 H12 O6 + 6 O26 CO2+ 6 H2O + 680 000 calorias

A energia para a fosforilao, que transforma ADP em ATP, pode vir tanto damudana de orbital dos eltrons, quanto da retirada de hidrognios de algumassubstncias, no caso, a glicose.


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ETAPAS DA RESPIRAO

So elas: gliclise, ciclo de Krebs e cadeia respiratria.

1. GLICLISE:A glicose parcialmente quebrada, liberandopequena parcela de energia. Esse processo

acontece no hialoplasma e no depende do usodo oxignio.A molcula de Glicose ativada com gasto de2ATP. A seguir, ela desidrogenada e quebradaem duas molculas de 3 carbonos cada uma, ou seja, duas molculas de Piruvato oude cido Pirvico, etapa que produz 4 ATP. Como houve um gasto inicial de 2 ATP, osaldo de 2 ATP.

2. CICLO DE KREBS:Nessa fase, as molculas de cido pirvicopenetram na matriz mitocondrial. O ciclo de Krebs

uma srie de reaes, onde cada molcula decido pirvico (3C) descarboxilada (perdendouma molcula de CO2), formando um compostode 2 carbonos. Essa molcula de 2 C combina-secom outra, de 4 C, que serve de suporte para que

as ligaes sejam quebradas gradativamente,

liberando um pouco de energia de cada vez.Quando a molcula de 2 C une-se de 4 C,forma-se um composto intermedirio com 6 C,chamado de cido ctrico.

O cido ctrico (6 C) descarboxilado edesidrogenado por vrias reaes qumicasintermedirias. Para o Ciclo de Krebs h gasto degua, porm, na etapa seguinte (cadeia respiratria) os hidrognios retirados pelosNAD sero entregues ao oxignio, formando uma quantidade de molculas de guaque supera o que foi gasto no processo.


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ATENO: cada par de hidrognios recolhido pelo NAD produz 3 ATP, e pelo FAD,2 ATP. O GTP produz 1 ATP. Como h duas molculas de cido pirvico, cada uma duma volta (ciclo de Krebs), produzindo, em cada volta:

4 NAD.2H = 12 ATP

1 FAD.2H = 2 ATP +

1 GTP = 1 ATP

Total..................15 ATP

Em duas voltas, portanto sero produzidos os 30 ATP. Somando-se aos 2 ATPproduzidos na gliclise e mais 6 ATP da cadeia respiratria (trs para cada molcula decido pirvico), teremos os 38 ATP totais, resultado da degradao vagarosa de umamolcula de glicose.(NAD: nicotinamida adenina dinucleotdeo)(FAD: flavina adenina dinucleotdeo)

Produto final do Ciclo de Krebs

No final do ciclo so produzidas 3 molculas de CO2 e 10 tomos de hidrognio,dos quais 2 so recolhidos pelo FAD e os 8 H restantes so recolhidos pelo NAD. O GTPproduzido (guanosina trifosfato) depois convertido em ATP.

3. CADEIA RESPIRATRIA:Como vimos, a gliclise ocorre no hialoplasma, fora da mitocndria, sem aparticipao do oxignio. O ciclo de Krebs ocorre dentro da mitocndria, na matrizmitocondrial, com o auxlio de enzimas especficas.

A cadeia respiratria acontece sobre as cristas mitocondriais, onde esto asenzimas oxidativas. Essas substncias que transportam os tomos de hidrognio eos seus eltrons no podem ficar espalhadas na matriz da mitocndria. Elas tm deestar arrumadas na seqncia correspondente aocaminho que os eltrons devero seguir. Por isso,ficam sobre as cristas.

Durante o transporte dos eltrons, ocorre aproduo do ATP nos oxissomos, pequenas esferasque se projetam das cristas mitocondriais.

medida que passam de um compostointermedirio para outro, os eltrons do hidrognio

vo ocupando nveis energticos cada vez maisbaixos, sobrando energia para a sntese dos ATP.

O receptor final dos hidrognios o oxignio,que os recolhe de maneira definitiva, formando

gua. Para que o processo continue, preciso um


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fornecimento constante de oxignio, caso contrrio, os transportadores intermediriospermanecero com seus hidrognios (reduzidos), sem condies de receber novostomos de hidrognio, interrompendo a respirao.

Essa etapa chamada de FOSFORILAO OXIDATIVA, porque a formao doATP depende da colocao de um fosfato no ADP e essa fosforilao feita com aenergia proveniente das oxidaes.

CONTABILIDADE ENERGTICA

HIDROGNIOS ATPGLICLISE 2 NAD.2H 4 ATP

CICLO DE KREBS 8 NAD.2H + 2 FAD.2H 2 GTP2 ATP

CADEIA RESPIRATRIA 10 NAD.2H + 2 FAD.2H 30 ATP + 4 ATP

TOTAL --- 40 ATP

GASTO INICIAL --- 2 ATP

SALDO 38 ATP

Os organismos que no conseguem realizar a respirao aerbica, limitam-se arealizao da Gliclise, pois no possuem as enzimas do ciclo de Krebs, nem da cadeiarespiratria. So os chamados anaerbicos, que podem ser tanto facultativos quantoestritos. Produzem, portanto, apenas 2 ATP por molcula de glicose.

Facultativos: os que podem viver tanto na presena quanto na ausncia de oxignio,como os fermentos ou leveduras.

Estritos: os que podem viver somente na ausncia total de oxignio, como os seresdecompositores, que reciclam a matria na natureza e decompem cadveres.


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TESTE SEUS CONHECIMENTOS

1) Entre as afirmativas abaixo, escolha a que completa de forma correta a seguinte

frase: A funo mitocondrial em uma clula pode ser comparada funo de umausina produtora de energia porque as mitocndrias...

a) estocam molculas de ATP que provm da digesto dos alimentosb) produzem ATP a partir da oxidao de molculas orgnicas

c) consomem ATP na sntese de glicognio ou de amido a partir da glicosed) podem absorver energia luminosa usando a sntese de ATPe) produzem ATP a partir da sntese do amido ou do glicognio

2) Se as mitocndrias de um organismo sofressem uma interrupo que bloqueassea fase da Cadeia Respiratria, esse organismo morreria. A opo que justificacorretamente a afirmativa anterior que:

a) a cadeia respiratria uma fase da respirao aerbia que acontece nohialoplasma das clulas e o seu bloqueio no ocasiona grandes prejuzos aos

organismosb) a cadeia respiratria uma fase da respirao anaerbia que acontece nohialoplasma e o seu bloqueio provoca a morte do organismo

c) a cadeia respiratria uma fase da repirao aerbia que acontece nasmitocndrias e o seu bloqueio provoca a morte do organismo

d) a cadeia respiratria uma fase da respirao aerbia que acontece nasmitocndrias e o seu bloqueio provoca a morte do organismo aerbio

3) Tomando-se por referncia a respirao celular aerbia, podemos afirmar que:a) no ciclo de Krebs que ocorre diretamente a converso de ADP em ATP

b) no interior das mitocndrias que se processa a gliclise, uma das etapas darespirao

c) no nvel do hialoplasma que se realiza o ciclo de Krebsd) no nvel da membrana interna das mitocndrias que ficam localizadas as

substncias que formam a cadeia transportadora de eltronse) na gliclise que se d a maior produo de molculas de ATP.

4) O que diferencia a respirao celular da combusto (ambos processosectotrmicos ou de liberao de energia) :

a) que a combusto ocorre dentro da mitocndria e a respirao celular ocorre nohialoplasma

b) que a combusto um processo que ocorre somente em organismos vegetaisc) o nmero de reaes qumicas que, na combusto, bem maiord) a velocidade com que a liberao de energia se d, sendo maior na combusto


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e) a velocidade com que a liberao de energia se d, sendo maior na respiraocelular.

5) As mitocndrias possuem dupla membrana, sendo a externa lisa e a interna,repleta de dobras chamadas cristas mitocondriais. Sobre essas membranas, correto afirmar:

a) que as cristas mitocondriais oferecem a vantagem de comportarem maior

quantidade de enzimas oxidativas sem que a organela tenha seu tamanho relativoaumentado.

b) que mera obra do acaso pois, se ambas fossem lisas, o rendimento na produode energia no seria alterado.

c) que as cristas diminuem o espao interno, onde est a matriz mitocondrial. Issodiminui o rendimento da atividade mitocndrial.

d) que as dobras dificultam a atividade da cadeia respiratria, j que as enzimasficam retidas entre elas.

e) no passado ambas as membranas eram cheias de pregas.

6) Analise a figura que est no incio desta matria e responda a pergunta abaixo:Por que pode-se dizer que a figura representa a perfeita integrao einterdependncia entre o reino vegetal e o reino animal?

7) Coloque V para verdadeiro e F para falso. Sobre as organelas responsveis pelarespirao celular, as mitocndrias, podemos dizer que:

a) executam a fermentao bacterianab) promovem a oxidao de compostos orgnicosc) o conjunto de mitocndrias de uma clula denominado nuclolod) clulas muito ativas posuem poucas mitocndriase) so formadas por conjuntos de microtbulosf) nas clulas eucariontes, fazem parte do citoplasmag) tm DNA prprio.


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RESPOSTAS

1) Opo B: as mitocndrias so responsveis pela liberao da energia contida nosalimentos, atravs do processo denominado fosforilao oxidativa, ou seja, aenergia solar empacotada pelos vegetais, a partir da fotossntese, liberadapara o uso nos processos celulares dos animais.

2) Opo C: a cadeia respiratria ocorre nas cristas mitocondriais, onde as enzimasoxidativas se alinham para que as reaes ocorram com organizao e eficincia.A energia produzida essencial para que a vida e as reaes vitais possamcontinuar ocorrendo. Portanto, aps alguns minutos de interrupo, ocorre a mortedo organismo por falta de energia.

3) Opo D: as enzimas precisam estar alinhadas para que os eltrons possampercorr-las eficientemente, garantindo a fosforilao dos ADPs. Se estivessemdispersas na matriz mitocondrial, por exemplo, certamente ocorreria uma queda

na eficincia do processo.

4) Opo D: se ocorresse combusto, uma grande quantidade de energia serialiberada, ocasionando a morte da clula. Portanto, o c. Pirvico descarboxiladoe fica com 2 carbonos. Essa molcula une-se a outra, de 4 carbonos, que servecomo suporte, para que a energia seja liberada gradativamente, sem causar

danos para a clula.

5) Opo A: h vrias estruturas celulares ou orgnicas onde h dobraduras,

visando o aumento do rendimento sem aumentar o volume relativo da mesma.Podemos observar esse recurso, alm da membrana interna da mitocndria, naslamelas dos cloroplastos, nas vilosidades intestinais e nas circunvoluescerebrais.

6) Conforme podemos ver, na ilustrao, h uma perfeita interdependncia entreplantas e animais, pois as plantas montam a molcula de glicose e liberamoxignio, assimilando energia solar. Os animais usam estas substncias paraliberarem a energia solar que elas contm, devolvendo CO2 e gua. As plantasusam o CO2 para a fotossntese, reiniciando o processo.

7) Resposta: a: F b:V c: F d: F e: F f: V g: V

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