O Processo de Respiração em Plantas (explicado com diagrama)
O Processo de Respiração em Plantas!
O processo de respiração está muito ligado ao processo de liberação de energia dos alimentos. Toda a energia necessária para os processos da vida é obtida pela oxidação de algumas macromoléculas que podem comer 'comida'. Apenas plantas verdes e cianobactérias podem preparar seus próprios alimentos; pelo processo de fotossíntese, eles capturam a energia da luz e a convertem em energia química que é armazenada nas ligações de carboidratos, como glicose, sacarose e amido.
Também nas plantas verdes, nem todas as células, tecidos e órgãos fotossintetizam; Apenas as células contendo cloroplastos, que estão mais frequentemente localizadas nas camadas superficiais, realizam a fotossíntese. A fotossíntese, naturalmente, ocorre dentro dos cloroplastos, enquanto a quebra de moléculas complexas para produzir energia ocorre no citoplasma e na mitocôndria. A quebra das ligações CC de compostos complexos através da oxidação dentro das células, levando à liberação de uma quantidade considerável de energia é chamada de respiração.
Os compostos que são oxidados durante este processo são conhecidos como substratos respiratórios. Normalmente, os carboidratos são oxidados para liberar energia, mas proteínas, gorduras e até ácidos orgânicos podem ser usados como substâncias respiratórias em algumas plantas, sob certas condições.
Durante a oxidação dentro de uma célula, toda a energia contida nos substratos respiratórios não é libertada para a célula, ou num único passo. É liberado em uma série de reações passo a passo lentas controladas por enzimas, e é capturado como energia química na forma de ATP.
Quase todas as células vivas de uma planta têm suas superfícies expostas ao ar. Estômatos e lenticelas permitem troca gasosa por difusão. A quebra de ligações CC de moléculas orgânicas complexas por células de oxidação que levam à liberação de muita energia é chamada de respiração celular. A glicose é o substrato favorecido para a respiração.
Gorduras e proteínas também podem ser quebradas para produzir energia. O estágio inicial da respiração celular ocorre no citoplasma. Cada molécula de glicose é quebrada através de uma série de reações catalisadas por enzimas em duas moléculas de ácido pirético. Este processo é chamado glicólise.
A fermentação ocorre sob condições anaeróbicas em muitos procariontes, eucariontes unicelulares e na germinação de sementes. Em organismos eucarióticos, a respiração aeróbica ocorre na presença de oxigênio. O ácido pirúvico é transportado para a mitocôndria, onde é convertido em acetil-CoA com a liberação de CO 2 . O acetil-CoA entra então na via do ácido tricarboxílico ou no ciclo de Krebs operando na matriz da mitocôndria. NADH + H + e FADH 2 são gerados no ciclo de Krebs.
A energia nessas moléculas, bem como a do NADH + H + sintetizada durante a glicólise, é usada para sintetizar o ATP. Isto é conseguido através de um sistema de transportadores de elétrons chamado sistema de transporte de elétrons (ETS) localizado na membrana interna da mitocôndria.
Os elétrons, à medida que se movem pelo sistema, liberam energia suficiente que fica presa para sintetizar o ATP. Neste processo é o maior aceitador de elétrons e é reduzido a água. A via respiratória é uma via de anfibólio, pois envolve tanto o anabolismo quanto o catabolismo.
As plantas requerem o O 2 para que a respiração ocorra e também distribuem CO 2 . Assim, as plantas possuem sistemas que asseguram a disponibilidade de O 2. Há várias razões pelas quais as plantas podem se dar bem sem os órgãos respiratórios. Primeiro, cada parte da planta cuida de suas próprias necessidades de troca de gás. Há muito pouco transporte de gases de uma parte da planta para outra. Em segundo lugar, as plantas não apresentam grandes demandas para as trocas gasosas. Raízes, caules e folhas respiram a taxas muito inferiores aos dos animais.
Somente durante a fotossíntese são trocados grandes volumes de gases e, cada folha é bem adaptada para atender suas próprias necessidades durante esses períodos. Quando as células fotossintetizam, a disponibilidade de O 2 não é um problema nessas células, já que o O 2 é liberado dentro da célula. A combustão completa de glicose, que produz CO 2 e H 2 O como produtos finais, produz energia, a maior parte da qual é fornecida como calor.
Durante o processo de respiração, o oxigênio é utilizado e o dióxido de carbono, a água e a energia são liberados como produtos. A reação de combustão requer oxigênio. Mas algumas células vivem onde o oxigênio pode ou não estar disponível.
Alguns desses organismos são anaeróbios facultativos, enquanto em outros a exigência de condição anaeróbica é obrigatória. Em qualquer caso, todos os organismos vivos retêm a maquinaria enzimática para oxidar parcialmente a glicose sem a ajuda de oxigênio.
Na fermentação, digamos por levedura, a oxidação incompleta da glicose é obtida sob condições anaeróbicas por conjuntos de reações onde o ácido pirúvico é convertido em CO2 e etanol. As enzimas, ácido piruvico descarboxilase e desidrogenato de álcool catalisam estas reações. As etapas envolvidas são mostradas na figura. 14.9. Em células animais também, como os músculos durante o exercício, quando o oxigênio é inadequado para a respiração celular, o ácido pirúvico é reduzido a ácido láctico pela lactato desidrogenase.
Respiração aeróbica é o processo que leva a uma completa oxidação de substâncias orgânicas na presença de oxigênio, e libera CO 2, água e uma grande quantidade de energia presente no substrato. Este tipo de respiração é mais comum em organismos superiores.
O ciclo do ácido cítrico, como mostrado na figura, mostra a liberação de CO 2 . A reação é catalisada pela síntese de citrato de enzima e uma molécula de CoA é liberada. O citrato é então isomerizado em citrato. Segue-se dois passos sucessivos de descarboxilação, levando à formação de ácido a-cetoglutárico e depois succinil-CoA.
Pode-se notar que a glicose foi quebrada para liberar CO 2 e oito moléculas de NADH + H + ; dois dos FADH2 foram sintetizados além de apenas duas moléculas de ATP. Você pode estar se perguntando por que estamos discutindo a respiração - nem O2 entrou em cena, nem o prometido grande número de ATP foi sintetizado. Além disso, qual é o papel do NADH + H + e FADH 2 que é sintetizado? Vamos agora entender o papel do O 2 na respiração e como o ATP é sintetizado.
A glicose é o substrato favorecido para a respiração. Todos os carboidratos são geralmente convertidos em glicose antes de serem usados na respiração. Outros substratos também podem ser respirados, como já foi mencionado anteriormente, mas não entram na via respiratória no primeiro passo.
A figura mostra os pontos de entrada de diferentes substratos na via respiratória. As gorduras precisariam ser quebradas em glicerol e ácidos graxos primeiro. Se os ácidos graxos fossem respirados, primeiro seriam degradados em acetil-CoA e entrariam na via. O glicerol entraria no caminho depois de ser convertido em PGAL.
Como a respiração envolve a quebra de substratos, o processo respiratório tem sido tradicionalmente considerado um processo catabólico e a via respiratória como uma via catabólica. Na via respiratória, diferentes substratos entrariam se fossem respirados e usados para derivar energia. O que é importante reconhecer é que são esses mesmos compostos que seriam retirados da via respiratória para a síntese dos referidos substratos.
Assim, os ácidos graxos seriam decompostos em acetil-CoA antes de entrarem na via respiratória quando este for usado como substrato. Mas quando o organismo precisa sintetizar ácidos graxos, o acetil-CoA seria retirado da via respiratória.
Assim, a via respiratória entra em cena tanto durante a quebra e síntese de ácidos graxos. Da mesma forma, durante a quebra e síntese de proteínas também, intermediários respiratórios formam o link. A quebra dos processos dentro do organismo vivo é catabolismo e a síntese é o anabolismo.
RQ = volume de CO 2 envolvido / volume de O 2 consumido.
O quociente respiratório depende do tipo de substrato respiratório utilizado durante a respiração. Quando carboidratos são usados como substrato e são completamente oxidados, o RQ será 1, porque quantidades iguais de CO 2 e O 2, são evoluídas e consumidas, respectivamente.
Quando as gorduras são usadas na respiração, o QR é menor que 1. Cálculos para um ácido graxo, tripalmitina, se usado como substrato. Quando as proteínas são substratos respiratórios, a proporção seria de cerca de 0, 9. O que é importante reconhecer é que nos organismos vivos os substratos respiratórios são muitas vezes mais do que um; proteínas ou gorduras puras nunca são usadas como substratos respiratórios.
Na respiração anaeróbica (respiração na ausência de oxigênio), o piruvato não é metabolizado pela respiração celular, mas sofre um processo de fermentação. O piruvato não é transportado para a mitocôndria, mas permanece no citoplasma, onde é convertido em resíduos que podem ser removidos da célula.
