respiração - Roberto Cezar | Fisiologista Vegetal

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RESPIRAÇÃO
I - INTRODUÇÃO:
* Plantas: Transformam energia luminosa em energia química, armazenada em
carboidratos, lipídios e outros compostos ( FS ).
Posteriormente: são oxidados a CO2 e H2O, liberando energia ( ATP )
Respiração
FIGURA 1
hv
CO2 + H2O
O2
Fotossíntese
Respiração - CARBOIDRATO
C12H24O2
ÁCIDO GRAXO
O2
ENERGIA
(ATP)
BIOSSÍNTESE DE COMPOSTOS
CELULARES
C6H1206
ABSORÇÃO E ACÚMULO
DE SOLUTOS E ÍONS
II- QUOCIENTE RESPIRATÓRIO (Q.R.)
Pode-se medir a respiração:
CO2 desprendido
O2 absorvido
Ambos (CO2 e O2)
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Observando-se a figura 1:
-
impossível medir respiração de um órgão que faz fotossíntese.
FS = CO2 e H2O são consumidos e O2 é liberado.
RESP. = O2 é consumido e CO2 e H2O são liberados.
-
Solução: medir a respiração somente no escuro.
Q.R. =
[CO2] LIBERADO
[ O2 ] CONSUMIDO
Q. R. > 1,0 ( Oxidação ácidos orgânicos )
( Via fermentação)
Q. R. = 1,0 ( Oxidação de açúcares )
Q. R. < 1,0 ( Oxidação de lipídios )
Ex.: Germinação de sementes oleaginosas.
Exemplos:
1-
C6H12O6 + 6 O2
( C.H. )
Q.R.
=
CO2
O2
=
6
6
6 CO2 + 6 H2O
=
1,0
2 - C18 H36 02 + 26 O2
( Lipídio )
Q.R.
=
CO2
O2
=
18
26
=
18 CO2 + 18 H2O
0,69
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BIOQUÍMICA DA RESPIRAÇÃO:
LIPÍDIOS
ÁCIDOS GRAXOS
GLICÓLISE
(citosol)
POLISSACARÍDEOS
PROTEÍNAS
HEXOSES
AMINOÁCIDOS
(PENTOSES)
PIRUVATO
atravessa as membranas mitocondriais
CO2
ACETIL Co – A
CO2
CICLO DE KREBS
CO2
NUCLEOTÍDEOS REDUZIDOS ( NADH )
e-
H+
CADEIA RESPIRATÓRIA
O2
H2O
ENERGIA
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III – VENENOS RESPIRATÓRIOS.
“São compostos que bloqueiam a cadeia transportadora de elétrons (C.T.E)
inibindo a respiração”.
Exemplo: Cianeto (CN-)
(INTERNO)
NADH + H+
(Amital,
ATP
Rotenona)
(EXTRA-MITOCONDRIAL)
NADH + H+
FLAVOPROTEÍNA
FLAVOPROTEÍNA
ÁCIDO
SUCCÍNICO
FLAVOPROTEÍNA
COENZIMA Q
OU
UBIQUINONA
CITOCROMO b
COMPLEXO
2H+
ATP
(Antimicina)
CITOCROMO c
CITOCROMO a
ATP
CITOCROMO a3
(Cianeto, Azida, CO)
2 e1/2 O2
Células animais : cit a – a3 : inibição completa por CN-
H2 O
Plantas ou órgãos: inibição da CTE pela mesma conc. de CNatinge 50%.
OBS: as mitocôndrias de plantas com a idade adquirem insensibilidade ao cianeto.
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IMPORTÂNCIA DOS VENENOS RESPIRATÓRIOS
1. Incompatibilidade
em
enxertos:
entre
diferentes
variedades e espécies da família ROSACEA – Uma das espécies ou
variedades possuiu um nível bem mais elevado de GLICOSÍDEOS
CIANOGÊNICOS do que a outra.
Conclusão:
quando existem diferenças entre os níveis destes glicosídeos,
a enxerto é incompatível, quando são semelhantes, é compatível.
2. Estudo da C.T.E. : Os venenos respiratórios agem em apenas uma
determinada reação da CTE.
Exemplos:
A) AMITAL, ROTENONA: bloqueiam a transferência de e- do NADH para
o FAD.
B) ANTIMICINA: bloqueia o passo do CIT b para CIT c
C) CIANETO, AZIDA E MONÓXIDO DE C (CO) : bloqueiam o passo do
Citocromo a3 para O2
IV – RESPIRAÇÃO NOS ÓRGÃOS VEGETAIS.
A) RAÍZES:
As raízes respiram intensamente, sendo o principal substrato
os AÇÚCARES (vem pelo floema) produzidos na fotossíntese.
FORMAÇÃO DE NOVAS RAÍZES
AÇÚCARES
ENERGIA (ATP)
ABSORÇÃO e ACÚMULO de
NUTRIENTES (N, P, K, Ca, Mg,
S, etc...)
Exemplo: raízes novas de trigo: consomem 70 cm3 de O2 /24 horas/ g de raiz seca
à 15-18 º C (o O2 vem do ar do solo e das partes aéreas)
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B) CAULES:
A respiração mais intensa nesse órgão ocorre na ZONA DO
CÂMBIO e o principal substrato (açúcares) que vem via floema
diretamente das folhas (parte aérea) onde ocorrem intensas atividades
fotossintéticas.
C) FOLHAS:
A respiração nesse órgão é constante desde o início de sua
vida até o final.
Em algumas plantas:
Rápido aumento e depois uma queda
acentuada alguns dias antes da abscisão.
Durante a Senescência:
a relação entre CC x AIA x ABA é
importante.
Máximo de Fotossíntese: máximo de sua expansão.
OBS: “ Se há uma queda na fotossíntese, logicamente menos carboidratos são
formados. Seria de se esperar que a respiração diminuísse, mas esse fato não
ocorre, e só vai ocorrer quando a folha está praticamente morta. Acredita-se
que a respiração se mantenha constante devido ao CONSUMO DE PROTEÍNAS,
que decresce em paralelo a fotossíntese.”
D) FRUTOS:
Polinização
crescimento do tubo polínico
ovário
óvulo
Fertilização (fusão do núcleo masculino com o feminino)
aumenta o teor de AIA
crescimento do fruto continua as custas dos
carboidratos produzidos nas folhas vizinhas através da fotossíntese e de
nutrientes minerais absorvidos pelas raízes e também translocados das folhas
através do floema. Nessa fase há intensa DIVISÃO CELULAR acompanhada
de uma INTENSA ATIVIDADE RESPIRATÓRIA que declina na fase seguinte
do desenvolvimento do fruto, até a SENESCÊNCIA.
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OBS. CERTOS FRUTOS: No final da fase de maturação, apresentam um
aumento na RESPIRAÇÃO e depois um decréscimo. Este fenômeno é chamado
de CLIMATÉRIO e está associado a uma produção maior do fitohomônio
ETILENO.
FIGURA 2
“DURANTE A MATURAÇÃO DOS FRUTOS, HÁ UMA DIMINUIÇÃO DE ÁCIDOS
ORGÂNICOS E UM ACÚMULO DE AÇÚCARES LIVRES, PRINCIPALMENTE GLICOSE,
FRUTOSE E SACAROSE, DEVIDO A HIDROLISE DO AMIDO, PECTINAS E
OUTROS POLISSACARÍDEOS.”
“ OS FRUTOS COMESTÍVEIS QUE POSSUEM CLIMATÉRIO ESTÃO NA FASE ÓTIMA
PARA SEREM CONSUMIDOS UM POUCO ANTES, NO PICO, OU LOGO APÓS AO
PICO CLIMATÉRICO.”
E) GERMINAÇÃO DAS SEMENTES.
EMBEBIÇÃO
MUDANÇAS FISIOLÓGICAS
ATIVAÇÃO DE LIPASES (Hidrolisar óleos)
Ex. Triglicerídeos.
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TRIGLICERÍDEOS
AÇÚCARES
Lipases
(CICLO DO GLIOXILATO)
OXIDAÇÕES 
ATP
Ciclo de Krebs
OBS: Após a EMBEBIÇÃO, o embrião produz o fitohormônio GIBERELINA (AG3)
que é transportado para a camada de aleurona, que envolve o endosperma, o qual
ativa gens para a produção (síntese “de novo”) de enzimas hidrolíticas tais como a
 - amilase,  glicanase proteases e ribonucleases.
PORTANTO: Amido, outros polissacarídeos, proteínas e ácidos nucléicos são
hidrolisados produzindo açúcares, aminoácidos e nucleotídeos ao embrião, que
serão em parte consumidos na RESPIRAÇÃO e em parte na formação da parede
celular. Os aminoácidos formarão proteínas e os nucleotídeos, outros ácidos
nucléicos (durante o desenvolvimento inicial).
FIGURA 3
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INTERRELAÇÕES ENTRE RESPIRAÇÃO E
EVENTOS DE SÍNTESE
AMIDO
HEXOSE – P
Parede celular
Glicerol, lipídeos e fosfooslipídeos
TRIOSE – P
Serinas
H2PO4-
PEP
CO2
cisteína
proteínas
Compostos fenólicos, tirosina, fenilalanina
Antocianinas, triptofano e AIA
PIRUVATO
etanol, ácido lático, Alanina
ACETIL – CoA
Proteína
Ácido graxo
Isoprenóides (carotenóides, Fitol,
Esteróis, AG3)
Alguns compostos aromáticos
Citocromos
Citrato
Fitocromos
oxaloacetato
Ciclo de
Proteína
Asparagina
malato
Krebs
 - cetoglutarato
Alcalóides
fumarato
Aspartato
Paramidinas
succinil CoA
succcinato
Ácidos nucléicos (RNA, DNA)
outros AA
Proteína
isocitrato
ácido  - amino levulínico
Glutamato
outros aminoácidos
Glutamina e Proteína
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V – FATORES QUE AFETAM A RESPIRAÇÃO:
A) QUANTIDADE DE SUBSTRATO:
- Principais Substratos: CARBOIDRATOS, LIPÍDEOS E PROTÉINAS – qualquer fator
que altere o teor desses compostos na célula, alterará a taxa respiratória.
Exemplo:
100 g de folha de feijão deficiente em carboidrato libera 90 mg de
CO2 /h à 25 º C.
Se essas folhas forem colocadas em uma solução de sacarose por dois dias, há um
aumento na liberação de CO2 para 150 mg / h.
B) OXIGÊNIO:
-
FALTA provoca diminuição da Respiração (o O2 é o receptor de e- na CTE).
No tecido se for muito baixa (< 3%) , a liberação de CO2 pode ser muito
alta.
Devido: ao catabolismo anaeróbico ou fermentativo que produz: CO2 e
ETANOL.
Na RAIZ tem grande importância: absorção de nutrientes. Raiz mais grossa
e mais curta possui muitos espaços entre as células, podendo assim
acumular mais O2.
C) TEMPERATURA:
-
Geral : aumento da temperatura provoca aumento da taxa respiratrória.
Acima de 50 º C : pode provocar desnaturação enzimática.
Temperaturas baixas: Respiração é menos intensa : CONSERVAR FRUTOS E
SEMENTES.
D) DANOS E DOENÇAS:
-
Danos mecânicos ou por ataque de outros organismos: provoca AUMENTO
da Respiração. Tanto o volume de CO2 como o consumo de O2 aumentam.
Isto ocorre principalmente devido ao AUMENTO das atividades de duas
ENZIMAS:
A
POLIFENOLOXIDASE e a PEROXIDADE. Ambas
necessitam de O2 para oxidar seus substratos.
E) GÁS CARBÔNICO:
-
Na atmosfera não sofre grandes variações.
Dentro dos tecidos vegetais e no solo a concentração de CO2 pode se
ELEVAR e altera a Respiração.
Geral : AUMENTO na concentração de CO2 , DIMINUI a Respiração.
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FISIOLOGIA VEGETAL
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BIOGRAFIA
ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA, filho de José Cândido Filho e Maria
Helena Lobo da Costa, nasceu em Limoeiro do Norte, Estado do Ceará, no dia 22 de
setembro de 1954.
Graduou-se em Ciências Biológicas (Biologia), em 1979, pela Universidade Federal
do Pará (UFPa). Em março de 1980, ingressou na carreira do magistério superior,
lecionando Fisiologia Vegetal para os cursos de Agronomia e Engenharia Florestal da
Faculdade de Ciências Agrárias do Pará (FCAP), passando a fazer parte do quadro de
professores efetivos do Departamento de Biologia Vegetal e Fitossanidade (DBVF), hoje,
Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA), Instituto de Ciências Agrárias (ICA).
Em 1986, pós-graduou-se com o título de “Magister Scientiae” em Fisiologia
Vegetal, pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas Gerais, com a Tese: “
EFEITO DE NÍVEIS DE ÁGUA E DE DOSES DE NITROGÊNIO SOBRE O
CRESCIMENTO, MORFOLOGIA, PARTIÇÃO DE ASSIMILADOS E TROCA DE CO2
EM Phaseolus vulgaris L.”
Em março de 1999, obteve o Título de “Doutor em Bioquímica”, pela Universidade
Federal do Ceará (UFC) com “Distinção e Louvor” , apresentando a Tese:
“ASSIMILAÇÃO DE NITROGÊNIO E AJUSTAMENTO OSMÓTICO EM PLANTAS
NODULADAS DE FEIJÃO-DE-CORDA [Vigna unguiculata (L.) Walp] SUBMETIDAS
AO ESTRESSE HÍDRICO”.
Belém-Pa, 30 de janeiro de 2006