ciclo de Krebs

Fisiologia Vegetal
Angola
UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO
FACULDADE DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
----------------------------------------------
Aula 13: teórico-prática
RESPIRAÇÃO - 2
(Fisiologia Vegetal, Ano lectivo de 2012)
Prof. Doutor Domingos da Silva Neto (Prof. Auxiliar)
1
6. Respiração - 2
Fisiologia Vegetal
Angola

Respiração mitocondrial: Ciclo de Krebs ou dos ácidos
tricarboxílicos;

Fosforilação oxidativa

Influência de factores externos e internos na respiração;





Aspectos particulares da respiração nas plantas;
Mecanismos das mitocôndrias na morte celular;
Necrose e apoptose em células vegetais;
Influência de factores externos e internos na
respiração;
Auto-regulação da respiração;
2
Ciclo de Krebs ou
do Ácido Cítrico
3
Ciclo de Krebs - 1
 O ciclo de Krebs (também conhecido por ciclo do ácido cítrico ou
dos ácidos tricarboxílicos) consiste numa série de reacções
químicas, que fazem parte da respiração celular em todas as
células aeróbias (que utilizam oxigénio).
 O ciclo de Krebs constitui a segunda etapa do catabolismo de
carbohidratos. A glucólise decompõe a glucosa (6 carbonos)
gerando duas moléculas de piruvato (3 carbonos).
 Nos organismos aeróbios o ciclo de Krebs é parte da via catabólica
que realiza a oxidação de hidratos de carbono, ácidos gordos e
aminoácidos até produzir CO2 e água, libertando energia em
forma utilizável (poder redutor e ATP).
 Ocorre no interior das mitocôndrias, mais especialmente na
matriz mitocondrial;
4
Ciclo de Krebs - 2
 O ciclo de Krebs também proporciona precursores para muitas
biomoléculas tais como certos aminoácidos. Por isso é considerado de
uma via anfibólica, ou seja é ao mesmo tempo catabólica e
anabólica;
 Neste ciclo, as duas moléculas de ácido pirúvico (C H O )
resultantes da glicólise, serão desidrogenadas (perdem hidrogénio)
e
descarboxiladas (perdem carbono);
 Os hidrogénios retirados são capturados por receptores de
hidrogénio, que podem ser o NAD (nicotinamida-adenina
dinucleotídio) ou FAD (flavina-denina
dinucleotídio),
com
a
consequente formação de NADH e FADH .
5
Ciclo de Krebs - 3
 O ácido pirúvico, perdendo hidrogênio e carbono, convertese em aldeído acético;
 O aldeído acético junta-se a uma substância denominada
coenzima A (CoA), formando acetil-CoA;
 A acetil-CoA combina-se a um composto de quatro átomos
de carbono, já existente na matriz mitocondrial,
denominado ácido oxalacético;
 Nesse momento inicia-se propriamente o ciclo de Krebs.
6
CICLO DE
KREBS
7
Ciclo de Krebs - 4
 A coenzima A apenas ajuda o aldeído acético (grupo acetil) a
se ligar-se ao ácido oxalacético, e não permanece no ciclo.
 Forma-se um composto de seis átomos de carbono, que é o
ácido cítrico.
 Este ácido possui três carboxilas (-COOH); dessa forma o ciclo
de Krebs é também conhecido como ciclo do ácido cítrico, ou
seja, do ácido tricarboxílico.
8
Ciclo de Krebs - 5
 O ácido cítrico sofre descarboxilações (libertando-se CO2 e ácido
cetoglutárico) e desidrogenações, originando ácido succínico e
GTP (guanosina trifosfato, equivalente ao ATP) e reduzindo NAD a
NADH2 ou seja resultando em vários compostos intermediários.
 Por desidrogenação transforma-se o ácido succínico em ácido
fumárico, com redução do FAD a FADH2. Este ácido reage com a
água e forma ácido málico, que ao ser desidrogenizado recupera o
ácido oxalacético, reduzindo NAD a NADH2.
 No final do processo, o ácido oxalacético é regenerado e devolvido
à matriz mitocondrial;
 Nesse processo, cada acetil-CoA degradada libera três moléculas
de NADH e uma molécula de FADH , duas moléculas de CO , que
são expedidas para o meio, e uma molécula de ATP.
9
10
11
Ciclo de Krebs - 6
• Por cada molécula de glicose decorrem 2 ciclos de Krebs
pois formam-se 2 moléculas de ácido pirúvico no fim da
glicólise.
• Uma descarboxilação liberta dióxido de carbono e forma
ácido cetoglutárico. Este é novamente descarboxilado e
desidrogenizado, originando ácido succínico e GTP
(guanosina trifosfato, equivalente ao ATP) e reduzindo NAD
a NADH2.
• A desidrogenação transforma o ácido succínico em
fumárico, com redução do FAD a FADH2. Este ácido reage
com a água e forma ácido málico, que desidrogenizado
recupera o ácido oxalacético, reduzindo NAD a NADH2.
12
Cadeia respiratória ou de transporte de electrões - 1
• O ciclo de Krebs é sempre seguido pela fosforilação oxidativa.
• Esta etapa ocorre nas cristas mitocôndriais do interior das
mitocôndrias.
• Este processo extrai energia em forma de electrões de alto
potencial das moléculas de NADH2 e FADH2, regenerando NAD+ e
FAD, graças o qual o ciclo de Krebs pode continuar.
• Na cadeia respiratória, as moléculas de NAD e FAD funcionam
como transportadoras de hidrogénio, retiradas da glicose,
produzindo NADH e FADH (durante a glicólise e o ciclo de Krebs);
• Os electrões são transferidos para moléculas de O2, produzindo-se
H2O.
• Esta transferência realiza-se através de uma cadeia
transportadora de electrões capaz de aproveitar a energia
potencial dos electrões para bombear protões para o espaço intermembranal da mitocôndria.
13
Cadeia respiratória ou de transporte de electrões - 2
• Deste modo o ciclo de Krebs não utiliza directamente O2,
mas necessita-o por estar acoplado a fosforilação
oxidativa.
• Cadeia respiratória - decorre na membrana interna da
mitocôndria e consiste na transferência de 12 átomos de
hidrogénio, libertados durante a oxidação da glicose, para
o oxigénio. Neste caso, Os electrões de hidrogénio são
transferidos para moléculas de O2, produzindo-se H2O.
• Esta transferência forma água e liberta energia. O oxigénio,
aceitador final de electrões, fica carregado negativamente e
combina-se com os protões em solução, originando água.
• Pode-se neste momento calcular o rendimento energético
da respiração, sabendo que cada molécula de NADH2 (tal
como a de NADPH2) que inicia a cadeia respiratória produz
3 moléculas de ATP e que cada molécula de FADH2 produz
2 moléculas de ATP.
14
Cadeia respiratória ou de transporte de electrões - 3
• Na fosforilação oxidativa, os electrões obtidos na oxidação de
moléculas em vias metabólicas como o ciclo dos ácidos
tricarboxílicos são transferidos para o dioxigénio, e a energia
libertada é usada na síntese de ATP.
•Em eucariotas, este processo é levado a cabo por uma série de
proteínas, a cadeia de transporte electrónico, nas membranas
mitocondriais. Em procariotas, estas proteínas encontram-se na
membrana celular interna.
•Estas proteínas utilizam a energia obtida da oxidação de NADH
para bombear protões através da membrana.
15
Cadeia respiratória ou de transporte de electrões - 4
(resumo)
• Cadeia respiratória é uma etapa da respiração celular.
• Esta etapa ocorre nas cristas mitocondriais, onde se encontram
transportadores proteicos com diferentes graus de afinidade para os elétrons.
• As moléculas de NADH e de FADH2, anteriormente formadas (Glicólise e
Ciclo de Krebs), transferem os elétrons que transportam para as proteínas
(Citocromos) da cadeia transportadora de electrões.
• Ao longo da cadeia respiratória ocorre libertação gradual de energia, à
medida que os electrões passam de um transportador para outro.
•Esta energia libertada vai ser utilizada na síntese de moléculas de ATP, a
partir de ADP+Pi, dissipando-se parte da energia em forma de calor.
• Cada molécula de NADH2 permite a síntese de três moléculas de ATP,
enquanto que a molécula de FADH2 apenas permite a síntese de duas
moléculas de ATP. No final da cadeia transportadora, os electrões são
transferidos para um aceitador final - oxigénio, que capta dois prótons H+,
formando-se uma molécula de água.
• É cadeia respiratória responsável pela maior parte de ATP da célula. 16
Cadeia respiratória
Cadeia respiratória = fosforilação oxidativa
17
Rendimento energético da respiração -1
(anaeróbia vs aeróbia)
3 grandes fases da respiração aérobia
18
Rendimento energético da respiração - 3
(anaeróbica vs areóbica)
19
Esquema síntese do
processo respiratório
20
Vegetal
Balanço de carbono na planta Fisiologia
Angola
Fotossíntese ou assimilação de CO2 (A):
A = P – RL
P – fixação de CO2
RL – respiração
A respiração é o resultado de vários processos parciais
RL = Rhet + Rmit + Rphot
Rhet – respiração das mitocôndrias de células heterotróficas
Rmit – respiração das mitocôndrias de células fotossintéticas
Rphot - fotorrespiração
21
Questionário
Fisiologia Vegetal
Angola
• O que acontece na célula com o ácido pirúvico ou piruvato? Que
substância ou composto resulta do catabolismo deste composto?
• Qual é o momento chave que marca o início do ciclo de Krebs?
Descreva esta reacção e diga qual é o produto final.
• Fale da importância do ciclo de Krebs e diz onde ocorre. E onde
ocorre a fermentação?
• Onde ocorre a cadeia respiratória e qual é a importância da
mesma para a célula?
• Fale das tês grandes fases da respiração aérobia e qual é o
rendimento energético para cada uma destas fases (ver slide no 18
desta aula)
• Qual é o rendimento energético respiração anaérobia?
22