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O Ciclo de Krebs (ciclo cítrico) O ácido pirúvico (piruvato) formado na glicólise, é quebrado, através de reações, produzindo: * CO 2 * ATP * NAD, 2H.

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3 O Ciclo de Krebs (ciclo cítrico) O ácido pirúvico (piruvato) formado na glicólise, é quebrado, através de reações, produzindo: * CO 2 * ATP * NAD, 2H * FAD, 2H

4 É a etapa da respiração em que a acetil-CoA, proveniente das moléculas alimentares, é degradada em CO 2 e H 2 O, a partir da formação da molécula de acido citrico e a energia produzida é usada na síntese de ATP. O ciclo de Krebs não participa apenas do metabolismo energético: à medida que as diversas substâncias do ciclo vão se formando, parte delas passa a servir de matéria-prima para a síntese de substâncias orgânicas (anabolismo)

5 Cadeia Respiratória – nas cristas mitocondriais As moléculas de hidrogênio, retiradas da glicose e capturadas pelo NAD e FAD no ciclo de Krebs, são transportadas até o oxigênio, formando água. Nesta fase o NAD e o FAD funcionam com transportadores de hidrogênios. Os citocromos (proteínas contendo ferro) também participam da cadeia respiratória como transportadores de hidrogênio, liberando energia. Essa energia liberada gradativamente é utilizada na síntese de ATP. Nesta etapa é produzida a maior parte do ATP. O oxigênio funciona como aceptor final de hidrogênios, formando água e evitando que a célula morra por acidose.

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7 Alguns organismos anaeróbios: Lactobacilos são bactérias anaeróbias estritas (obrigatórias), utilizadas na produção de iogurte, realizam fermentação láctica produzindo no final da fermentação ácido láctico. Clostridium tetani (bacilo causador do tétano), bactérias anaeróbias estritas ou obrigatórias. Sobrevivem somente na ausência de oxigênio. Levedo de cerveja (Saccharomyces cerevisiae), são fungos anaeróbios facultativos, podendo sobreviver na presença ou ausência de O 2. Realizam fermentação alcoólica no processo de fabricação de cerveja e de pão. Bactérias desnitrificantes do gênero Pseudomonas utilizam nitratos, liberando gás nitrogênio (N 2 ) para a atmosfera. Nos processos anaeróbios, os aceptores de hidrogênios são compostos orgânicos que se originam a partir da glicólise (quebra da molécula de glicose). Esses processos recebem o nome de fermentação.

8 Fermentação láctica

9 Fermentação em panificação Os microrganismos fermentativos realizam duas funções principais na preparação dos pães: * produzem gás durante a fermentação que faz aumentar a massa, dando aos pães uma consistência esponjosa e porosa; * produzem substâncias aromáticas características dos pães. A fermentação da massa dos pães é conseguida com a utilização da levedura Saccharomyces cerevisiae. A principal função da levedura é fermentar o açúcar enquanto produzem dióxido de carbono (CO 2 ), que faz "crescer" a massa do pão. O álcool formado é liberado, evapora.

10 Fermentação láctica nas células musculares Quando realizamos intensa atividade física prolongada, o suprimento de energia que chega aos músculos pode ser insuficiente para que as células musculares realizem a respiração aeróbia. O suprimento de ATP para a célula fica prejudicado e passa a prevalecer a respiração anaeróbia através da fermentação láctica. Isto ocorre em curto período e em condições de baixa oxigenação muscular gerando menor quantidade de ATP, mas garantindo energia para as células. Além de produzir menor quantidade de ATP, outra desvantagem dessa respiração anaeróbia é o acúmulo de ácido láctico no interior da fibra,na forma de lactato, ocasionando fadiga muscular, câimbra e dor muscular após a atividade física. À medida que a oxigenação do músculo volta ao normal, vai diminuindo a intoxicação muscular pelo lactato. O ácido lático é conduzido pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido e posteriormente em glicose armazenada na forma de glicogênio, sendo a conversão denominada de gliconeogênese. Em repouso a célula muscular produz um excesso de ATP, que transmite sua energia para um outro composto, a creatina fosfato, que é mais estável permanecendo por mais tempo armazenada na célula. Em uma contração, este composto cede energia para produção de ATP.

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13 01. A respiração, que se processa em três etapas (glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória), é um processo de liberação de energia através da quebra de complexas moléculas orgânicas. Das afirmativas abaixo, relacionadas à respiração, indique a que esteja correta: a) Na glicólise há conversão do ácido pirúvico em compostos intermediários, H 2 O e CO 2. b) Na cadeia respiratória há transporte de hidrogênio com formação do ácido pirúvico. c) No ciclo de Krebs há transporte de hidrogênio, consumo de oxigênio molecular e produção de água. d) Na glicólise há conversão de glicose em ácido pirúvico. e) No ciclo de Krebs há conversão de glicose em ácido pirúvico. 02. Observe a reação química não balanceada abaixo: C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 + H 2 0 Sobre ela é correto afirmar que: a) Representa a equação básica da fotossíntese. b) Ocorre apenas em seres vivos pluricelulares. c) É uma reação que não ocorre no interior dos seres vivos, apenas em laboratórios de produção de água. d) Representa a quebra da glicose na presença do oxigênio no processo conhecido como respiração celular. e) Indica a principal causa do aumento na concentração do CO 2 na atmosfera, a queima de glicose realizada pelos bovinos.

14 1) LETRA D 2) LETRA D

15 03.O esquema abaixo mostra de modo simplificado um tipo de reação celular metabólica. O processo representado é: a) Respiração anaeróbica. b) Respiração aeróbica. c) Quimiossíntese. d) Fotossíntese. e) Glicólise

16 03) LETRA B

17 04. Pela an á lise do esquema, prevê-se que a energia pode ser obtida por um organismo: a) Somente a partir de a çú cares. b) Somente a partir de prote í nas. c) Somente a partir de gorduras. d) A partir de a çú cares, prote í nas e gorduras. e) A partir de substâncias inorgânicas.

18 LETRA D

19 05. Durante as olimpíadas de Sydney, em 2000, o anabolizante nandrolona ganhou destaque após seu uso ser detectado em exame de urina de vários atletas, o que caracterizou doping. Substâncias anabolizantes podem produzir efeitos, como o aumento da força física e aumento do número de hemácias, fatores importantes no desempenho dos atletas. Considerando os efeitos citados, identifique os processos possíveis de serem desencadeados no organismo de atletas que fazem uso de anabolizantes: I – Aumento da divisão mitótica. II – Diminuição do número de mitocôndrias. III – Aumento de tamanho das fibras musculares. IV – Aumento da respiração celular. V – Aumento da fermentação láctica. Estão corretas: a)I e V b) II, III e IV c) I, III e IV d) IV e V e) apenas III

20 06. A mandioca-brava (Manihot utilíssima) é bastante utilizada na região norte do país para o preparo de farinha, pois seu rendimento é maior. Porém, apresenta um princípio ativo tóxico, da classe dos cianogênicos que, quando ingerido, provoca cansaço, falta de ar, fraqueza e confusão mental, podendo levar à convulsão e morte. A preparação artesanal ou industrial do produto faz com que o princípio ativo seja eliminado, técnica dominada pelos índios da Amazônia desde antes da época do descobrimento. Considerando-se os sintomas apresentados por aqueles que ingerem a mandioca-brava in natura e a classe a que pertence o princípio ativo, pode-se sugerir que este atua, primariamente, impedindo a: a) Utilização do oxigênio na cadeia respiratória. b) Utilização do oxigênio no ciclo de Krebs. c) Associação do oxigênio com as moléculas de hemoglobina. d) Difusão do oxigênio alveolar para o tecido sanguíneo. e) Formação de ATP durante a glicólise.

21 05) Letra C – O uso de anabolizantes aumenta o número de mitocôndrias e a capacidade de respiração celular, aumenta as células musculares (miofibrilas) e, consequentemente a força muscular. Com o aumento de mitocôndrias ocorre aumento de divisão mitótica, multiplicação das células. 06) Letra A – Os efeitos colaterais da mandioca- brava envolve diminuição do número de mitocôndrias, acarretando alterações metabólicas como fraqueza, falta de ar, perturbações nervosas e cansaço.

22 07) O fermento biológico usado na fabricação de pães provoca o aumento do volume da massa como consequência da produção de: (A) CO 2, a partir da água acrescentada à massa do pão. (B) CO 2, a partir da fermentação do açúcar acrescentado à massa do pão. (C) O 2, a partir da fermentação do amido existente na farinha do pão. (D) N 2, a partir da fermentação do açúcar acrescentado à massa do pão. (E) O 2, a partir da respiração do açúcar acrescentado à massa do pão 08) Uma das causas de dor e sensação de queimação nos músculos, decorrentes de esforço físico intenso, é a presença de muito ácido láctico nas células musculares. Isso ocorre quando essas células (A) realizam intensa respiração celular, com produção de ácido láctico. (B) recebem suprimento insuficiente de gás oxigênio e realizam fermentação. (C) realizam intensa respiração celular produzindo excesso de ATP. (D) recebem estímulos nervosos sucessivos e acumulam neurotransmissores. (E) utilizam o açúcar lactose como fonte de energia.

23 07) LETRA B 08) LETRA B

24 CLOROPLASTOS

25 Fatores que influenciam na fotossíntese: temperatura, concentração de gás carbônico e intensidade luminosa. Temperatura - qualquer temperatura abaixo ou acima da ideal resulta em condição limitante para as reações de fotossíntese. Abaixo da temperatura ótima a energia cinética das moléculas reagentes (CO 2, H 2 O) é insuficiente para conseguir o rendimento químico. Acima da temperatura ótima as enzimas vão se desnaturando, podendo parar as reações. Concentração de gás carbônico - estudos mostram que a concentração ótima é atingida em 0,2% de CO 2, pois acima dessa concentração a taxa de fotossíntese já não poderá melhorar. Consequentemente, qualquer concentração abaixo desse ótimo (0,2%) está funcionando como limitante para o melhor rendimento do processo. Intensidade luminosa - abaixo do ponto de saturação luminosa, as intensidades de luz são valores limitantes do processo fotossintético. Acima dessa intensidade ótima já não haverá mais melhoria na taxa de rendimento.

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27 A fotossíntese é a síntese de matéria orgânica (carboidrato) a partir de compostos inorgânicos, utilizando energia luminosa em presença de clorofila. 6 CO H > C 6 H 12 O H O 2

28 Experimentos utilizando água (H 2 O) e gás carbônico (CO 2 ) marcados com oxigênio isótopo 18 demonstram que a origem do gás oxigênio é a molécula de água e não o gás carbônico(CO 2 ). Com base no experimento temos A seguinte equação:

29 FASE LUMINOSA (ocorre no granum) Fotofosforilação cíclica Ocorre formação de ATP Fotofosforilação acíclica Formação de ATP Fotólise da água Liberação de O 2 Redução de NADPH 2 FASE ESCURA (ocorre no estroma – sem a utilização de luz) Ocorre a formação de compostos orgânicos

30 Fotofosforilação Cíclica Tem início quando a energia luminosa é absorvida pela clorofila a, acumulando-se em certos elétrons dessa molécula. Os elétrons abandonam a clorofila e são recolhidos pela ferridoxina (aceptor de elétrons emitidos pela clorofila). A ferridoxina transfere os elétrons aos citocromos (pigmentos proteicos transportadores de elétrons). À medida que os elétrons passam pela cadeia de citocromos, desprende energia, voltando ao seu potencial energético normal, retornando à clorofila a. A energia que foi desprendida pelo elétron é aproveitada pelo ADP, que junta-se a um radical fosfato transformando-se em ATP. A fotofosforilação significa a síntese de ATP, a partir de ADP e fosfato (P i – fósforo inorgânico), às custas da energia liberada pelo elétron que corresponde à energia luminosa absorvida pela clorofila.

31 Fotofosforilação Acíclica Nesta etapa ocorre a participação da clorofila a e b, existente nos cloroplastos de plantas superiores. A clorofila a, iluminada, perde um par de elétrons ativados, recolhidos por um aceptor inicial, a plastoquinona, que transfere os elétrons a uma cadeia de citocromos, transportadores de elétrons. Ocorre perda de energia dos elétrons conforme vão sendo transportados. Essa energia é utilizada na síntese de ATP. O elétron recolhido pela clorofila a é entregue a outro aceptor de elétrons, a ferridoxina, e passa a uma molécula de NADP. Cada molécula de NADP pode receber dois elétrons. Assim ele reduz a NADPH 2. A clorofila b será restaurada pelos elétrons desprendidos pela fotólise da água (reação de Hill), proveniente do hidrogênio. Ocorre na fase luminosa (etapas cíclica e acíclica): Absorção de energia luminosa pelas clorofilas Síntese de ATP Fotólise da água Síntese de NADPH 2 Produção de O 2

32 Fotólise da Água - É a quebra da molécula de água sob a ação da luz, havendo liberação do oxigênio para a atmosfera e transferência dos átomos de hidrogênio para transportadores de hidrogênio. Essa reação foi descrita por Hill, em 1937, que ainda, não sabia qual era a substância receptora de hidrogênio. Hoje, sabe-se que é o NADP (NAD + fosfato). 2 H 2 O O H 2

33 Etapa escura, química ou enzimática da Fotossíntese (ocorre sem a utilização de luz) Ocorre a transformação de gás carbônico do ar atmosférico em moléculas orgânicas. Para que se formem moléculas orgânicas, como a glicose, utiliza-se o ATP como doador de energia e o NADPH 2 como fonte de hidrogênios. Os hidrogênios doados pelo NADPH 2 promovem a redução de CO 2, que se transforma em carboidratos. Características da fase escura: Absorção e fixação do CO 2 Redução de CO 2 pelo NADPH 2 Gasto de ATP Síntese de molécula orgânica

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35 No ciclo do nitrogênio podemos observar a quimiossíntese realizada pelas bactérias do gênero Nitrosomonas e Nitrobacter, produzindo nitrito e nitrato.

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37 01)O esquema simplificado abaixo representa dois processos químicos (I e II) importantes para os seres vivos. Com base nesses processos, é INCORRETO afirmar que: a) o processo I ocorre nas mitocôndrias, e no II nos cloroplastos. b) em ambos os processos ocorre produção de ATP. c) o processo II resume a respiração aeróbia. d) a temperatura é um dos fatores externos que influi no processo I. e) no processo II o NAD e FAD participam como aceptores de hidrogênio.

38 LETRA A

39 02) Analise o esquema simplificado a seguir: As fases 1 e 2 do esquema resumem, respectivamente: (A) fotossíntese e fermentação (B) respiração e fotossíntese (C) fermentação e respiração (D) fotossíntese e respiração (E) fermentação e fotossíntese

40 02) LETRA D


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