RESPIRAÇÃO
RESPIRAÇÃO
FOTOSSÍNTESE
OXIDADOS
Carboidratos
Lipídios
Ácidos orgânicos
Proteínas
E
N
E
R
G
I
A
Crescimento e Manutenção
celular
FOTOSSÍNTESE - RESPIRAÇÃO
TROCAS GASOSAS – DIA
Dióxido de carbono
Luz solar
Oxigênio
Fotossíntese
Respiração
Oxigênio
Dióxido de carbono
TROCAS GASOSAS – NOITE
Oxigênio
Respiração
Dióxido de carbono
SUBSTRATOS RESPIRATÓRIOS
•
•
•
•
•
•
•
Sacarose: principal substratos das plantas
Glicose; frutose
Amido (n moléculas de glicose)
Frutanos (n moléculas de frutose)
Lipídios (triacilgliceróis em sementes de oleaginosas)
Proteínas (germinação de sementes)
Ácidos orgânicos (ácido málico)
Amido
Grãos de amido em embrião de feijão
Cloroplasto
Amiloplastos
Hidrólise do amido
 - amilase
Amido
Maltose
Glicose
 - amilase
Amido
fosforilase
Glicose 1-P
Glicose 6-P
Trioses-P
Trioses-P
Floema
Sacarose
Vacúolo
 - glicosidase
Hidrólise da sacarose
invertase
citosol
Glicólise
Glicose + Frutose
Ciclo de Krebs
mitocôndria
RESPIRAÇÃO
• Conceito
É a quebra oxidativa de substâncias complexas
presente na célula (amido, açúcares, lipídios,
proteínas, ácidos) em moléculas mais simples
(CO2 e H2O), com produção de energia e outras
moléculas utilizadas para reação de síntese
RESPIRAÇÃO X FOTOSSINTESE
• Enquanto apenas os tecidos verdes fazem
fotossíntese, todos os tecidos da planta
respiram, e durante as 24 horas do dia.
• Mesmo em tecidos fotossinteticamente
ativos, a respiração pode consumir uma
substancial fração da fotossíntese bruta.
Equação geral da respiração
C12H22O11 + 12O2  12CO2 + 11H2O + 1380 Kcal
(sacarose)
calor vital
energia
ATP
Etapas da respiração
•
•
•
•
Glicólise
Rota das Pentoses-Fosfato
Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)
Cadeia de transporte de elétrons
Citosol
Funções da respiração
• Produção de ATP (cadeia transportadora de
elétrons)
• Produção de precursores de rotas
metabólicas (Glicólise e Ciclo de Krebs)
GLICÓLISE
Citosol
Subtratos respiratórios
Frutose 6-fosfato
ATP
fosfofrutoquinase
ADP
Frutose 1,6-bisfosfato
aldolase
triose fosfato
Diidroxicetona fosfato
isomerase
Gliceraldeído 3-fosfato
Pi
NAD+
NADH + H+
gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
1,3-bisfosfoglicerato
ADP
ATP
fosfoglicerato quinase
3-fosfoglicerato
Fosforilação em nível
de substrato
fosfoglicerato mutase
2-fosfoglicerato
H2 O
enolase
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
Não necessita de O2
(2 moléculas)
piruvato quinase
PIRUVATO
GLICÓLISE - FUNÇÕES
• Produção de piruvato
• Produção de ATP (baixo rendimento)
• Produção de agente redutor NADH
• Formação de precursores
Ex.: fosfoenolpiruvato
Ciclo do ácido cítrico (Krebs)
Piruvato
NAD+
NADH + H+
Compostos aromáticos
Pigmentos
Piruvato desidrogenase
CO2
Acetil-CoA
Ciclo de Krebs
Metionina
Etileno
Assimilação de N
no cloroplasto
CICLO DE KREBS-FUNÇÕES
• Produção de ATP (ainda baixo rendimento)
• Produção de NADH e Ubiquinol (=FADH2)
•Produção de succinato (elo de ligação com CTA)
•Formação de precursores
ex.: para síntese de aminoácidos
NADH e Ubiquinol
• Coenzimas reduzidas (carregadas de e-)
• Precisam ser oxidadas para liberar energia
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
• É a transferência de elétrons do NADH e Ubiquinol
ao O2
• Fosforilação oxidativa
• Produção de ATP a partir de oxidação
• A síntese de ATP é devido à formação de um
gradiente de prótons (H+) entre o espaço
intermembrana a matriz mitocondrial
Espaço intermembranas
O2 é a aceptor
final de e- sendo
convertido em
água
Transporte de egera acúmulo de
H+ no espaço
intermembrana
(potencial
eletroquímico)
INIBIDORES DA CTR
Desacopladores da CTR
DNP, composto hidrofóbico que
atravessa a membrana interna da
mitocôndria e transporta H+
ROTA DAS PENTOSES-FOSFATO
• A Glicólise não é uma via única para
oxidação dos açúcares
• A rota das pentoses-P pode oxidar açúcares
através de enzimas específicas localizadas
no citosol e em plastídeos
Via Pentose-P
Glicose 6-P
Glicólise
Glicose 6-P
desidrogenase
NADPH + H+
Gliconolactona 6-P
Eritrose 4-P
Aminoácidos:
Tirosina
Fenilalanina
Triptofano
Ribose-P
NADPH
fosfogliconolactonase
Gliconato 6-P
Gliconato 6-P desidrogenase
Ribose 6-P desidrogenase
Ribose 5-P
Precursor:
Ribose (RNA)
Desoxirribose
(DNA)
NADP+
NADP+
NADPH + H+
Ribulose 5-P
Ribulose 5-P
Xilulose
3-epimerase
Transcetolase
Sedoheptulose 7-P
Transaldolase
Frutose 6-P
Gliceraldeído 3-P
Transcetolase
Eritrose 4-P
Transaldolase
Piruvato
Gliceraldeído 3-P
Síntese de:
Ácidos graxos
Pigmentos
Vitaminas
Usado na
cadeia
transportadora
de elétrons
Via Pentose Fosfato - Funções
• Produção de piruvato
• Produção de NADPH
• Produção de precursores
– Ex. Eritrose 4-P
Os dois caminhos do Piruvato
Piruvato
+ O2
Respiração
anaeróbica
- O2
Fermentação
Produção significativa
Baixa Produção
de ATP
de ATP
CH3 — C — COOH
||
O
Respiração
anaeróbica
(fermentação)
Piruvato
Piruvato
descarboxilase
CH3 — C — H
||
O
Acetaldeído
NADH
Alcool
dehidrogenase
Lactato
dehidrogenase
NADH
NAD+
CH3 — CH — COOH
|
OH
Lactato
NAD+
CH3 — CH2OH
Etanol
NAD+
GLICÓLISE
Frutose 6-fosfato
ATP
fosfofrutoquinase
ADP
Frutose 1,6-bisfosfato
aldolase
triose fosfato
Diidroxicetona fosfato
isomerase
Gliceraldeído 3-fosfato
Pi
NAD+
NADH + H+
gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase
1,3-bisfosfoglicerato
ADP
ATP
fosfoglicerato quinase
3-fosfoglicerato
fosfoglicerato mutase
2-fosfoglicerato
Em raízes alagadas, sem
O2, a glicólise é a
principal fonte de energia
para o vegetal.
H2 O
enolase
Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP
(2 moléculas)
piruvato quinase
PIRUVATO
Produção máxima de ATP a partir da completa oxidação
da sacarose a CO2 por meio da respiração aeróbica e do
ciclo do ácido cítrico (Brand, 1994)
Reação Parcial
ATP por sacarose
Glicólise
4 fosforilações em nível de substrato
4 NADH
4
4 x 1,5
6
Ciclo do ácido cítrico
4 fosforilações em nível de substrato
Total
4
4 Ubiquinol
4 x 1,5
6
16 NADH
16 x 2,5
40
60
C12H22O11 + 12O2  12CO2 + 11H2O + 1380 Kcal
1ATP = 12 Kcal
Respiração aeróbica
60 ATP x 12 = 720 Kcal (52%)
48% = 660 Kcal (calor vital)
C12H22O11 + 12O2  12CO2 + 11H2O + 1380 Kcal
1ATP = 12 Kcal
Respiração aeróbica
60 ATP x 12 = 720 Kcal (52%)
48% = 660 Kcal (calor vital)
Respiração anaeróbica
6 ATP x 12 Kcal = 72 Kcal (5%)
95% = calor
OXIDASE ALTERNATIVA
OXIDASE ALTERNATIVA
• Estrutura e funcionamento pouco
conhecidos
OXIDASE ALTERNATIVA
• Estrutura e funcionamento pouco
conhecidos
• Possíveis funções
– Evitar sobrefluxo de energia (excesso de ATP)
– Evitar formação de espécies reativas de
oxigênio (ROS)
– Liberação de calor (algumas plantas)
Dama da noite (Cestrum nocturnum)
AOX faz liberar bastante calor e volatiliza
substâncias odoríferas para atrair polinizadores.
Lírio Vodu (Sauromatum guttatum)
Um pouco antes da polinização a temperatura sobe até 25oC
a mais que a ambiente, causando odor pútrido, o que atrai
insetos polinizadores
RESPIRAÇÃO DA PLANTA E DE
DIFERENTES ÓRGÃOS VEGETAIS
RESPIRAÇÃO DE RAÍZES
• Respiram utilizando o O2 que vem do solo e
da parte aérea (atmosfera)
• Respiram intensamente: energia para a
formação e crescimento de novas raízes
• Respiração fornece energia para a absorção
e acúmulo de íons minerais
RESPIRAÇÃO DE CAULES
• É mais intensa na região do câmbio
RESPIRAÇÃO DE FOLHAS
• É praticamente constante e intensa
• Mais acentuada próximo a zona de abscisão
e diminui a medida que a folha vai entrando
em senescência.
RESPIRAÇÃO DE FLORES
• Intensa, principalmente durante
– Crescimento do tubo polínico
– Fertilização
– Desenvolvimento de ovários
RESPIRAÇÃO DE FRUTOS
• Frutos climatéricos e não climatéricos
• Frutos climatéricos (maçã, abacate e banana)
apresentam um pico respiratório após a sua
colheita,
atingindo
o
amadurecimento,
decrescendo posteriormente até a sua senescência.
Este incremento respiratório após a colheita é
desencadeado pelo hormônio etileno
PADRÕES DE RESPIRAÇÃO
Não climatérico (uva, citros, morango)
Taxa respiratória
Colheita
Climatérico (banana, tomate, maçã, abacate,...)
Colheita
B
A
Tempo
C
A = pré-climatérico
B = pico climatérico
C = pós-climatérico
RESPIRAÇÃO DE SEMENTES
• Sementes dormentes: baixa respiração
• Sementes em germinação: alta respiração
RESPIRAÇÃO DE SEMENTES
• Sementes dormentes: baixa respiração
• Sementes em germinação: alta respiração
FATORES QUE AFETAM
A RESPIRAÇÃO
• Disponibilidade de substrato
• Disponibilidade de O2 e CO2
• Temperatura (Lei de Van´t Hoff)
• Danos e doenças