Respiração Celular e Fermentação

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CAPÍTULO 10 – Respiração celular e fermentação
Louis Pasteur e a fermentação
Contribuições de Pasteur para a ciência:
• Mostrou que os microrganismos são responsáveis por muitas doenças;
• Derrubou a Teoria da Abiogênese;
• Descobriu a vacina contra a raiva;
• Demonstrou que microrganismos estão envolvidos na produção do álcool e outros produtos por meio da
fermentação na falta do oxigênio.
• Criou o processo da pasteurização.
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Os vegetais transformam a energia luminosa do Sol em energia química e, c/ ela, constroem moléculas
de açúcares.
A energia química fica armazenada nas ligações químicas dessas moléculas e pode passar para o corpo
de outros seres vivos pela cadeia alimentar.
Essa energia química pode ser liberada e utilizada em várias atividades do organismo: produção de
substâncias, movimentos, produção de calor, etc.
Essa liberação pode ser feita:
– c/ consumo de O2- respiração aeróbia;
– sem o consumo de O2 - fermentação e respiração anaeróbia.
A respiração aeróbia começa no citosol e, nos eucariontes, termina no interior da mitocôndria .
Nos procariontes, termina na membrana plasmática.
A fermentação ocorre no citosol – tanto nos procariontes como eucariontes.
Respiração celular ou respiração: série de reações químicas pelas quais as células extraem energia da
glicose.
Ventilação pulmonar: processo pelo qual os pulmões se enchem e se esvaziam de ar, para a captação do
O2 do ambiente e eliminação do CO2.
A respiração aeróbia é realizada por muitos:
– Procariontes
– Protistas
– Fungos
– Todas as Plantas
– Todos os Animais.
1) ASPECTOS GERAIS DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA
• Uma das maneiras + eficientes de retirar a energia contida nas ligações químicas de uma substância é
provocar a reação de suas moléculas com o oxigênio.
• É o que ocorre qdo. se queima a gasolina ou madeira (combustão), as ligações são rompidas, e os
átomos de C e H estabelecem novas ligações, formando CO2 e água, que contém menor energia. Na
respiração tb forma-se CO2 e H2O.
• A diferença entre a respiração e a combustão é que na combustão a reação é violenta, com liberação de
grande quantidade de energia em um intervalo de tempo pequeno.
• Na respiração, a quebra das cadeias de C é feita de forma gradativa, e a energia é liberada em pequenas
parcelas; caso contrário, o calor produzido destruiria a célula.
• A principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia é a glicose.
• O processo de respiração aeróbia pode ser resumido pela equação:
C6H12O6 + 6O2
―
6CO2 + 6H2O + energia
ATP: PEQUENOS “PACOTES” DE ENERGIA
O ATP (adenosina trifosfato) é um nucleotídeo formado por uma
substância que contém N, uma adenina (base nitrogenada), que está
ligada a uma ribose (açúcar) e a três íons fosfato.
• A energia obtida na respiração não é usada de imediato.
•
•
Cada parcela é utilizada na síntese de uma molécula de ATP a partir de uma ADP + um fosfato. Essa
reação se chama fosforilação.
As moléculas de ATP ficam dissolvidas e, qdo. uma célula precisa de energia p/ realizar algum trabalho,
a ligação entre o ADP e o fosfato é quebrada, liberando energia. O ADP e o fosfato podem ser
‘recarregados’ e formar ATP de novo.
2) ETAPAS DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA
•
A respiração aeróbia consiste no processo de oxidação e quebra total da glicose, com participação do
O2, com liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP.
• A respiração pode ser ÷ nas seguintes etapas:
– Glicólise - Etapa intermediária - Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória.
GLICÓLISE
• Essa etapa ocorre no citosol e consiste na quebra parcial da glicose (C6O12H6) em 2 moléculas de ácido
pirúvico (C3O4H3).
• Durante essa quebra, que envolve várias reações, uma parte da energia é liberada em 4 parcelas,
permitindo a produção de 4 moléculas de ATP.
• Como foram gastas 2 moléculas p/ ativar a glicose, o saldo é de 2 moléculas de ATP. Ocorre tb
desidrogenação, c/ formação de 2 NADH.
CICLO DE KREBS
• Essa etapa ocorre na matriz da mitocôndria e no citosol das bactérias aeróbias. Antes do ciclo iniciar, há
uma etapa intermediária, na qual o ácido pirúvico é oxidado combina-se c/ a coenzima A e forma a
acetil-CoA.
• Durante essa etapa são produzidas 3 moléculas de NADH, uma mol. de FADH2, duas de CO2 e 2ATP.
• A glicose é o composto oxidado com + rapidez e o + usado como fonte de energia.
• No entanto, às vezes, os ácidos graxos dos lipídios são quebrados. Embora forneça + energia que a
glicose, a oxidação é + lenta.
• Proteínas consumidas me excesso tb podem ser usadas como fonte de energia.
• A ingestão excessiva de açúcares provoca a produção de muitas mol. de 2 carbonos, q pode ser usado na
síntese de gordura. É por isso q comer muito açúcar pode engordar.
CADEIA RESPIRATÓRIA
• Nesta etapa, que ocorre na membrana i-terna da mitocôndria e na MP das bactérias aeróbias, os átomos
de H retirados pelo NAD das cadeias de C durante a glicólise e o ciclo de Krebs são transportados até o
O2, formando H2O e ATP.
• O oxigênio é o aceptor final de H e participa diretamente apenas da última etapa da cadeia respiratória.
3) BALANÇO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Produção de ATP na célula eucariota p/ cada molécula de glicose:
• Glicólise = 2 ATP
• Ciclo de Krebs = 2 ATP
• Cadeia respiratória = 26 ou 28 ATP
TOTAL = 30 ou 32 ATP
(dependendo do tipo de célula).
Nos procariontes é sempre 38 ATPs.
Podemos sintetizar a respiração aeróbia na forma de equação:
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O – 6 CO2 + 12H2O + 30 ou 32 ATP
PROCESSOS
LOCAL DE OCORRÊNCIA nos eucariontes
1 - GLICÓLISE
Citosol (hialoplasma)
2 - CICLO DE KREBS
Matriz da mitocôndria
3 - CADEIA RESPIRATÓRIA
Membrana interna da mitocôndria (cristas mitocondriais)
Onde ocorrem cada etapa nos procariontes
• Glicólise e o Ciclo de Krebs ocorrem no citosol.
• Cadeia respiratória ocorre na membrana plasmática.
ATIVIDADES
1. Apresente 3 contribuições de Pasteur para a ciência. (3)
2. Diferencie respiração celular de ventilação pulmonar. (5)
3. Qual é a principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia? (1)
4. Represente a equação da respiração celular aeróbia. (2)
5. Como é formado o ATP? Desenhe uma molécula de ATP(6)
6. Onde é armazenada a energia obtida na respiração celular?(1)
7. Represente a equação da respiração celular aeróbia. (2)
8. Como é formado o ATP? Desenhe uma molécula de ATP(6)
9. Onde é armazenada a energia obtida na respiração celular?(1)
10. Além da glicose que outras substâncias podem ser usadas pelas células como combustível na respiração
celular? (1)
11. Por que um indivíduo c/ dieta rica em glicídios pode engordar? (3)
12. Qual é o saldo energético (ATP) no final da respiração aeróbia dos eucariontes? (1)
RESPONDER AS QUESTÕES: Compreendendo o texto: 1, 2, 3, 5 – p. 156
4) FERMENTAÇÃO – p.152
• Na fermentação a glicose é quebrada sem consumo de O2 do ambiente.
• P/ muitos organismos, esse processo é a única fonte de energia.
ANAERÓBIOS ESTRITOS OU OBRIGATÓRIOS
• P/ esses organismos, que não possuem as enzimas responsáveis pelo ciclo de Krebs e cadeia
respiratória, o O2 é tóxico e, portanto, só crescem na ausência desse gás.
Ex. Bactéria que causa o tétano e da que causa o botulismo.
ANAERÓBIOS FACULTATIVOS
• Outros organismos, como o levedo da cerveja, embora possuam enzimas e façam respiração aeróbia,
podem realizar a fermentação caso o O2 falte na ambiente.
AERÓBIOS ESTRITOS
• A maioria dos seres vivos só realizam respiração aeróbia e morre qdo. falta o O2 no ambiente –aeróbios
estritos.
• Estão representados principalmente pelos eucariontes pluricelulares, pois consomem + energia que os
procariontes.
• O ser humano ñ sobreviveria 3 minutos se dependesse apenas da fermentação.
Ler texto: Botulismo e tétano p. 153
ENERGIA LIBERADA NA FERMENTAÇÃO
• Nesse processo, a quebra da glicose termina na glicólise.
• Ñ havendo O2, outra molécula terá de receber os átomos de H.
• Essa mol pode ser o ácido pirúvico ou outro fragmento da glicose, q recebendo os átomos de H, forma
um produto final, que não é a água, pode ser formado o álcool etílico, ácido acético, ácido láctico ou
ácido butírico.
• Como a glicose não é totalmente quebrada e oxidada a CO2 e água, a fermentação não libera toda a
energia de sua molécula, e os produtos ainda possuem energia armazenada.
• O saldo energético da fermentação é de apenas duas moléculas de ATP p/ cada molécula de glicose.
FERMENTAÇÃO LÁTICA NAS BACTÉRIAS
 As bactérias chamadas lactobacilos podem ser usadas na produção do iogurte e coalhadas.


Isso porque sua fermentação produz ácido láctico, que coagula o leite, transformando-o em coalhada ou
iogurte.
Os lactobacilos são encontrados em nosso intestino, no qual fabricam vitaminas úteis ao organismo
(complexo B).
FERMENTAÇÃO LÁTICA NOS MÚSCULOS
 As cés musculares podem realizar tanto respiração aeróbia qto fermentação láctica.
 Durante esforço muscular muito intenso, o O2 q chega ao músculo não é suficiente p/ a obtenção de
toda a energia necessária .
 P/ compensar, as cés musculares realizam fermentação láctica.
 Parte do ácido produzido é conduzido ao fígado onde é convertido em glicose.
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
 A produção do vinho e da cerveja é resultado da fermentação realizada por um fungo unicelular (levedo
ou fermento), chamado Saccharomyces cerevisiae.
 Na fermentação alcoólica, são produzidos CO2 e álcool etílico. O CO2 pode ser mantido na bebida cerveja e champanhe.
 O fermento de padaria, contendo o fungo Saccharomyces vivo, faz crescer a massa do pão pela
produção do CO2.
Ler o texto: Fabricando pão e bebidas alcoólicas - p.154
OUTROS TIPOS DE FERMENTAÇÃO
 Além do iogurte, as bactérias geram vários produtos pela fermentação.
 O queijo suíço, resulta da produção de ácido propiônico e CO2.
 A bactéria, Acedobacter, fermenta a sidra ou o vinho, formando ácido acético, produzindo o vinagre: é a
fermentação acética.
 O ranço da manteiga se deve ao ácido butírico, tb produto da fermentação.
 O álcool combustível, acetona tb são produtos da fermentação.
5) RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA



Na respiração anaeróbia, há um ciclo de Krebs e cadeia respiratória, mas o oxigênio não é o aceptor
final dos H retirados da glicose.
Esses H são recebidos por compostos inorgânicos do ambiente (nitratos, sulfatos ou carbonatos).
É realizada por algumas bactérias que vivem em solos profundos, c/ pouco O2.
6) EVOLUÇÃO DA RESPIRAÇÃO
 Supõe-se que os 1os organismos utilizassem a fermentação, p/ obter energia, visto que não havia O2 na
atmosfera.
 C/ o aparecimento da fotossíntese, a concentração de O2 foi aumentando.
 O maior rendimento energético da respiração aeróbia deve ter facilitado a evolução dos organismos
maiores e + complexos, que necessitam de + energia.
ATIVIDADES – p.152 a 155
1. Diferencie respiração aeróbia da fermentação. (3)
2. Em qual dos processos o ganho energético é maior na respiração aeróbia ou na fermentação? Compare.
(2)
3. Diferencie anaeróbios estritos e facultativos. Cite exemplos. (4)
4. Quais os produtos úteis ao homem são obtidos por meio da fermentação? (2)
5. Por que às vezes as células do músculo humano realiza fermentação láctica?(4)
6. Que grupos de seres vivos realizam a fermentação láctica, a alcoólica e a acética? (2)
7. Qual a importância da fermentação alcoólica do fungo Saccharomyces serevisae? (3)
8. Por que o fermento de padaria faz o pão crescer? (3)
9. Qual a diferença entre respiração anaeróbia e fermentação? (4)
Compreendendo o texto: 6, 7, 8, 9, 10, 12 – p. 156
Refletindo e concluindo: 1, 2, 4, 5, 9,10 – p.157 e 158
ENEM – p. 160
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