A Respiração Celular é um processo de obtenção de energia pela célula, que éderivado da energia acumulada pelas plantas no processo de Fotossíntese. O termoFotossíntese refere-se à obtenção de compostos carbonados (glicose e outrosaçúcares como sacarose, frutose e o amido) a partir de compostos inorgânicos comohidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio, impulsionados pela energia luminosasque vem do Sol. As plantas são os únicos organismos do planeta capazes de executara fotossíntese (incluindo aqui as cianobactérias ou algas azuis). Quimiossíntese é oprocesso que alguns grupos de bactérias são capazes de desenvolver para a obtençãotambém de glicose, mas elas fazem o processo a partir de outras fontes oxidantes quenão seja o oxigênio, por exemplo, o ácido sulfídrico (H2S). A organela responsávelpela respiração ao nível das células é a Mitocôndria, tanto em animais como vegetaise fungos.

A partir da análise da equação da respiração, podemos inferir que ela dependede uma fonte de carbonos (um açúcar), que na presença de Oxigênio (02) liberaenergia, gás carbônico e água. Existe outro tipo de respiração, a respiração anaeróbia,que é feita na ausência de oxigênio, executada por bactérias e fungos, que veremosmais adiante. A energia liberada é a energia química presente nas ligações entreátomos, que em última instância é energia cinética originária do movimento doselétrons.

A respiração celular é subdividida em 3 etapas: Glicólise, Ciclo de Krebs e CadeiaRespiratória. A Glicólise ocorre ao nível do citoplasma, enquanto o ciclo de Krebs ea Cadeia Respiratória ocorrem na matriz mitocondrial. Na Glicólise um açúcar de 6carbonos (a glicose) é quebrado em dois compostos de 3 carbonos, o Ácido Pirúvicoou Piruvato. Neste processo que é mediado por várias enzimas (proteínas) háliberação de energia suficiente para formar 2 moléculas de ATP ( Adenosina Tri-fosfato) a partir de ADP ( Adenosina Di-fosfato). O ATP é considerado uma moedaenergética universal, isto é, ele é a forma de acumulação de energia que ocorre emtodos os seres vivos, desde bactérias até o homem. Ele é formado a partir de umnúcleo de Adenosina (semelhante a Adenina do DNA) e 3 grupamentos P04 (fosfato). Entre os grupamentos fosfato há muita energia química ligando asmoléculas. No momento em que o corpo precisa de energia, ele rompe uma ou maisligações de ATP, formando ADP ou AMP (Adenosina Mono-fosfato), assim podeutilizar a energia para outras funções vitais como andar, correr, falar, pensar, etc.

A Glicólise é partilhada também nos processos fermentativos da RespiraçãoAnaeróbia, também formando o Ácido Pirúvico e liberando 2 moléculas de ATP parao organismo. Há dois tipos de Fermentação: a Fermentação Lática e a FermentaçãoAlcoólica. Na fermentação lática o produto final é o Ácido Lático (C3lk03), naFermentação Alcóolica o produto final é o Álcool Etílico (C2lkO) e C02 (gás

carbônico). A Fermentação Lática é feita pelas bactérias e excepcionalmente emmamíferos submetidos a stress muscular, onde a demanda de oxigênio não ésuficiente para liberar toda a energia necessária, sendo utilizada a fermentação aonível das células musculares. A Fermentação Alcoólica é executada por fungos,sendo imprescindível no modelo atual das economias baseadas na obtenção de álcoolpara motores de veículos.

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Produtos da Fermentação (retiradowww.unb.br/ .../metabolismo/metabolismo.html. acessado em 27.out.2008)

Ciclo de Krebs - o Ciclo de Krebs é restrito aos organismos de respiração aeróbia eocorre dentro da mitocôndria. Chama-se Ciclo porque a primeira molécula formada(Ácido Oxalacético) é reconstituída ao final do processo depois de várias etapas.Neste processo são formadas 2 moléculas de ATP e 4 moléculas de C02, além devários íons Hidrogênio (H+). Tais íons irão reduzir moléculas denominadas deAceptores de Hidrogênio, tais como o NAD (Nicotinamida Adenina), o NADP(Nicotinamida Adenina Di-fosfato), o FAD (Flavina Adenina) e o FADP (Flavina

Adenina Di-fosfato). Tais moléculas serão vitais no processo que ocorre depois doCiclo de Krebs, a Cadeia Respiratória.

Cadeia Respiratória - recebe este nome porque depende fundamentalmente doOxigênio para que o processo se realize (na sua ausência ela não ocorre). Recebetambém o nome de Cadeia porque ocorre uma série de reações de oxi-reduação (cedee recebe elétrons numa reação química), onde os íons H+ vão passando de umelemento químico a outro (os Citocromos) e nesta passagem desestabilizam amolécula redutora, liberando elétrons. Os Citocromos são moléculas bastantesemelhantes à Hemoglobina presente no sangue de vertebrados. Tais elétronspossuem energia cinética, capaz de fornecer a energia suficiente para que umgrupamento fosfato (P04) venha a se unir a um ADP. Com isto forma-se 1 ATP.Neste processo de passagem "mão a mão", formam-se 34 ATP, rendimentoenergético muitas vezes superior ao da Glicólise e por conseqüência ao daFermentação. Isto explica porque os organismos aeróbios podem alcançar maiortamanho como mamíferos e aves, porque as suas produtividades energéticas sãomaiores. Os processos fermentativos restringem-se a organismos microscópicos,como bactérias e fungos, onde também as demandas de energia são bem menores. Ofato de não existir respiração aeróbia nestes organismos sustenta-se em que eles jáexistiam antes do surgimento das plantas, que liberaram o oxigênio atmosférico quetemos hoje.

Produto Final da Respiração Aeróbia - como produtos finais, além das 36moléculas de ATP formadas, haverá a liberação de 2 moléculas de C02 através doCiclo de Krebs e 1 molécula de Água (H20), como produto final dos íons W que seunem ao Oxigênio inalado pelas vias respiratórias.

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Quadro Sinóptico envolvendo Glicólise, Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratóriawww.unb.br/ •..Imeta bolism o/meta bolismo.html

A fotossíntese é desenvolvida nos plastos dos vegetais, não somentecloroplastos (de cor verde), mas também nos eritroplastos (de cor vermelha), nosficoplastos (de cor azul) e nos xantoplastos de cor laranja. A fotossíntese dependefundamentalmente de pigmentos fotossintetizantes, isto é, moléculas capazes dereceber estimulação da energia luminosa e liberar elétrons. Estes elétrons, àsemelhança do que ocorre na respiração celular, irão fornecer a energia suficientepara os processos oxi-redutivos posteriores.

Pigmentos Fotossintetizadores - os pigmentos fotossintetizadores são as clorofilas(a, b e c), os carotenóides (xantofilas e carotenos) e as ficobilinas (ficoeritrina eficocianina). A clorofila fornece a cor visível verde, na verdade a cor verdepredominante nos vegetais decorre da não absorção do espectro de luz visível nafaixa do verde pelas plantas (a clorofila a absorve luz próximo à faixa de corvermelha e a clorofila b absorve luz próximo à faixa do azul). Os carotenóidesabsorvem luz na faixa do verde e as ficobilinas absorvem luz nas faixas do verde eamarelo. O único pigmento fundamental para as plantas (e para os demais seresvivos) é a clorofila a, porque é apenas ela que assimila a energia solar e a transferepara a formação de carbohidratos; os demais pigmentos transferem a energiaassimilada para a clorofila a, mas são importantes porque são capazes de captarenergia em outros comprimentos de onda diferentes, otimizando o processofotossintético. A Fotossíntese é dividida em duas etapas: Fase Clara ou a chamadaFotoquímica e a Fase Escura, também chamada de Ciclo de Calvin.

Pela Equação da Fotossíntese podemos observar que o a molécula doadora de átomlde Carbono é o C02, enquanto que a Água fornece os íons W e 02. O Oxigênio, queperdido para o ambiente, provem da água, o que contraria a antiga teoria que ele virdo C02. A água é absorvida pelas raízes ou entra nas células por difusão (em plantiaquáticas), O C02 também pode entrar por difusão ou por orificios especiais dicélulas epidérmicas das folhas chamados Estômatos. Os Estômatos possuem urrestrutura capaz de controlar a entrada e saída de gases (incluindo a água): se a planestiver em atividade fotossintética, os estômatos estarão abertos para captar o C02liberar o 02, mas isto não pode ocorrer durante todo o dia, porque a planta pode :desidratar (perder água excessivamente). O controle estomático é um capítulo bastaninteressante da Botânica, inclusive o seu surgimento permitiu que as plantas, origináricdo meio aquático, pudessem sobreviver no ambiente terrestre, em virtude de poderecontrolar a perda de água por transpiração.

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Esquema Geral da Fotossíntese.http://profs.ccems.pUOlgaFranco/l Oanolbiomoleculas ficheiros/imageO18.ipg,acessado em 27110/2008.

Na Fase Clara a energia cinética proveniente do Sol, que é captada pelaclorofila a (primeiramente os elétrons da clorofila a são elevados a um estado deexcitação e são liberados da clorofila), é transferida para a molécula de água,liberando íons H+ e 02. Como já dito anteriormente o Oxigênio é liberado para oambiente pelos estômatos das folhas, enquanto os íons hidrogênio irão reduzir oNADP, formando NADP2. O NADP2 irá fornecer na etapa seguinte (fase escura) oshidrogênios necessários para reduzir o C02 a um composto hidrogenado, comfónnula genérica (CH20)n' Este será um açúcar (carbohidrato) com número deátomos de hidrogênio sempre em dobro em relação aos átomos de Carbono. Porexemplo, substitua n por 6 e terá a glicose ( C6H1206).

Os elétrons nesta fase irão fornecer a energia suficiente para a formação de 3moléculas de ATP a partir de ADP, que serão utilizados para a Fixação do C02.

FASE ESCURA OU CICLO DE CALVINEsta fase recebe este nome porque independe da luz, sendo até desenvolvida à

noite em plantas com fotossíntese CAM ou Fotossíntese das Crassuláceas.Crassulaceae é uma família de plantas de ambientes bastante áridos, até desérticos(ex., gênero Sedum, popularmente conhecido como dedinho-de-moça ou o gêneroKalanchoe), onde a planta deve permanecer a maior parte do dia com estômatos

fechados e, por isso, não há entrada de C02. À noite, quando o perigo dedesidratação anula-se, a planta pode abrir seus estômatos e com isto executar asegunda etapa do processo fotossintético.

A conversão do gás carbônico em um composto orgânico é chamada deFixação do Carbono. De início este gás liga-se a um açúcar de 5 carbonosdenominado Ribulose Di-fosfato (RuDP), que funciona como "suporte" para aincorporação do gás e formando 2 moléculas de Ácido Fosfo-glicérico (de 3carbonos). No fim do processo formam-se 2 moléculas de aldeído fosfoglicérico(3C), que seguem para a biossíntese de carbohidratos, ácidos graxos (gorduras) eproteínas, elementos de constituição bioquímica dos vegetais.

(leio de Calvin-Benson

H20+

I co21

+Ribulosel,5-

bisfosfato

RUBISCO•••

G)

,Acido3-

fosfoglicérico

•.. ATP

G) w NADPH + H+

Ribulose 5 -fosfato IG)

Gliceraldeído3-fosfato

1 = Carboxilação2 = Redução3 = Regeneração

I Triose fosfato

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http://www.herbario.com.br/cie/universi/teoriacontll 003fo13.git: acessado em27/10/2008FATORES AMBIENTAIS QUE INTERFEREM NA FOTOSSÍNTESE

Há vários fatores que podem interferir na fotossíntese, especialmente aquelesde caráter nutricional, pois a planta depende de muitos elementos químicos paraexecutar a fotossíntese, não somente gás carbônico e água, especialmente enzimas

como Ribulose- carboxilase, que tem alta afinidade ao C02. Um íon importante paratodas as plantas é o Magnésio (Mg+2), pois ele constitui o anel benzeno da clorofila,sendo necessário para a constituição da molécula. Os fatores nutricionais dependemda qualidade o solo, por isso o solo deve apresentar boa adubação.

C02 - é um fator limitante para a fotossíntese, pois na sua ausência ela não ocorre,mas o inverso pode ser considerado verdadeiro, não adiantar super saturar aatmosfera com gás carbônico, que as plantas não irão reagir. As plantas trabalhamnuma atmosfera saturada com C02 na faixa de 360 p.p.m. (partes por milhão); oexcesso não é assimilado pelas plantas. Num momento de aquecimento global, ondeas plantas desempenham um importante papel como sumidouros de C02atmosférico, seria interessante que elas pudessem assimilar mais e mais deste gáspara neutralizar os seus efeitos climáticos. Estudos científicos vêm sido conduzidospara aumentar a taxa de requisição de C02 pelas plantas, conhecida na nossa floraexiste o Jatobá (Hymenea courbaril varo stilocarpa), que é capaz de assimilar C02até 720 p.p.m., o que significa dizer o dobro das demais espécies.

Luz - A variação da intensidade luminosa é outro fator de importância para asplantas, porque desempenha um mesmo padrão ao C02: a fotossíntese vai crescendoaté chegar num máximo de eficiência por fótons de luz (w/m2

), quando estabeleceum patamar e não mais progride. Plantas submetidas a altas incidências solarestendem a degradar pigmentos fotossintetizantes, levando à perca de coloração e anecrose. Quando a planta é submetida a baixíssimas incidências luminosas podemosdizer que ela estará Estiolada, isto é, apresentará coloração branca pela falta depigmentos fotossintetizantes e também crescimento por alongamento celular (aplanta fica comprida, porque as células não crescem no volume mas porafrouxamento das paredes celulósicas e às despensas dos nutrientes presentes nassementes).