Professora Leonilda Brandão da Silva

Transcrição

1 COLÉGIO ESTADUAL HELENA KOLODY E.M.P. TERRA BOA - PARANÁ Professora Leonilda Brandão da Silva leonildabrandaosilva@gmail.com

2 UNIDADE 4 pág. 110 Célula: respiração, fotossíntese e funções do núcleo Leitura do texto introdutório

3 CAPÍTULO 10 p. 112 Respiração celular e Fermentação Leitura do texto introdutório

4 PROBLEMATIZAÇÃO Todos os seres vivos precisam do gás oxigênio para sobreviver? Como são chamados os que necessitam de oxigênio para sobreviver? E os que não precisam? Como o gás oxigênio é usado no organismo? Para que serve o alimento que ingerimos? Você sabe como as células obtêm a energia contida nos alimentos? Qual é a principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia? Qual a diferença entre respiração pulmonar e respiração celular? Quais as fases da respiração aeróbia? Onde acontece cada fase? Qtos ATPs são produzidos ao final da respiração aeróbia?

5 É realizada por muitos: Procariontes Protistas Fungos RESPIRAÇÃO AERÓBIA A respiração aeróbia é o processo de obtenção de energia utilizado pela maioria dos seres vivos. Todas as Plantas Todos os Animais.

6 1 Aspectos gerais da respiração aeróbia A liberação de energia pode ser feita: com consumo de O 2 (respiração aeróbia) sem consumo desse gás (fermentação e respiração anaeróbia. A respiração aeróbia começa no citosol e, nos eucariontes, termina no interior da mitocôndria. Nos procariontes suas etapas finais ocorrem na membrana plasmática. Já a fermentação ocorre no citosol tanto nos procariontes como nos eucariontes.

7 Uma das maneiras + eficientes de retirar a energia contida nas ligações químicas de uma subst. é provocar a reação de suas moléculas com o oxigênio. É o que ocorre quando se queima a gasolina ou madeira (combustão), as ligações são rompidas, e os átomos de C e H estabelecem novas ligações, formando CO 2 e água, que contém menor energia. Na respiração também forma-se CO 2 e H 2 O. A entre a respiração e a combustão é que na combustão a reação é violenta, com liberação de grande quantidade de energia em pouco tempo. 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.

8 A principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia é a glicose. O processo de respiração aeróbia pode ser resumido pela equação: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 C 6 H 12 O O H 2 O 6CO 2 + 6H 2 O + energia 6 CO H 2 O + 30 ou 32 ATP

9 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 e forma ATP com um fosfato rico em energia. O ATP funciona dentro da célula como moeda energética, que pode ser gasta pela célula quando esta necessitar. Quando 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.

10 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.

11 2 ETAPAS DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA A respiração aeróbia consiste no processo de oxidação e quebra total da glicose, com participação do O 2, com liberação de energia, que é utilizada na síntese de ATP. A respiração pode ser nas seguintes etapas: Glicólise Ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória.

12 GLICÓLISE Essa etapa ocorre no citosol e consiste na quebra parcial da glicose (C 6 O 12 H 6 ) em 2 moléculas de ácido pirúvico (C 3 O 4 H 3 ), piruvato. Durante essa quebra parcial da glicose, 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.

13 1 - GLICÓLISE

14 CICLO DE KREBS Essa etapa ocorre na matriz da mitocôndria e no citosol das bactérias aeróbias. Antes do ciclo iniciar, o ácido pirúvico é oxidado perdendo átomos de hidrogênio e elétrons e forma-se uma molécula de NADH e um CO 2. Há ainda a formação de ácido cítrico, que sofre desidrogenações e liberando CO 2. Forma-se então vários outros compostos intermediários. Além de liberar a energia de forma gradativa, o ciclo de Krebs permite que os compostos intermediários formados no processo sirvam de ligação entre o metabolismo da glicose e de outras substâncias como lipídios e proteínas.

15 2 - CICLO DE KREBS

16 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. São decompostos em moléculas de acetila. Proteínas consumidas em excesso também podem ser usadas como fonte de energia.

17 CADEIA RESPIRATÓRIA Nesta etapa, que ocorre na membrana interna 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 O 2, formando H 2 O e ATP. Na realidade, não são transportados átomos de H, mas seus elétrons. Nesse processo, o oxigênio é a molécula que se reduz definitivamente, recebendo elétrons e íons H+ formando ÁGUA. O oxigênio participa diretamente apenas da última etapa da cadeia respiratória.

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19 Produção de ATP na célula eucariota para cada molécula de glicose: Glicólise = 2 ATP BALANÇO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBIA Ciclo de Krebs = 2 ATP Cadeia respiratória = 26 ou 28 ATP TOTAL = 30 ou 32 ATP (dependendo do tipo de célula). Nas células procariotas é sempre 38 ATPs. OBS: São valores aproximados, podem variar.

20 RESUMO DO SALDO EM ATP Etapa Saldo em ATP Glicólise 2 Ciclo de Krebs 2 Cadeia Respiratória 26 ou 28 TOTAL 30 ou 32

21 Podemos sintetizar a respiração aeróbia na forma de equação: C 6 H 12 O O H 2 O 6 CO H 2 O + 30 ou 32 ATP

22 PROCESSOS LOCAL DE OCORRÊNCIA nos eucariontes 1 - GLICÓLISE Citosol (hialoplasma) 2 - CICLO DE KREBS Matriz da mitocôndria 3 - CADEIA RESPIRA- TÓRIA Membrana interna da mitocôndria (cristas mitocondriais) 1 3 2

23 Onde ocorrem cada etapa nos procariontes Glicólise e o Ciclo de Krebs ocorrem no citosol. Cadeia respiratória ocorre na membrana plasmática. 3 Membrana plasmática 1-2 Citosol

24 VIDEO: RESPIRAÇÃO AERÓBIA

25 PROBLEMATIZAÇÃO Todos os seres vivos precisam do gás oxigênio para sobreviver? Como são chamados os que necessitam de oxigênio para sobreviver? E os que não precisam? Como o gás oxigênio é usado no organismo? Para que serve o alimento que ingerimos? Você sabe como as células obtêm a energia contida nos alimentos? Qual é a principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia? Qual a diferença entre respiração pulmonar e respiração celular? Quais as fases da respiração aeróbia? Onde acontece cada fase? Qtos ATPs são produzidos ao final da respiração aeróbia?

26 ATIVIDADES 1.Qual é a principal molécula utilizada pelas células como fonte de energia? (1) 2.Como é formado o ATP? Desenhe uma molécula de ATP(6) 3.Onde é armazenada a energia obtida na respiração celular? (1) 4.Quais as etapas da respiração aeróbia? (2)

27 5) Explique em que consiste a glicólise. (2) 6) Nos eucariontes, onde ocorre cada etapa da respiração aeróbia? (2) 7) Além da glicose que outras substâncias po-dem ser usadas pelas células como combus-tível na respiração celular? (1) 8) Qual é o saldo energético (ATP) no final da respiração aeróbia dos eucariontes? (1) ***

28 ATIVIDADES Aplique seus conhecimentos Responder as questões: 1 a 10 (exceto a nº 2) - pág. 120

29 Aplique seus conhecimentos p Um estudante afirmou que a respiração celular não passa de um processo de combustão semelhante ao que ocorre quando queimamos lenha, critique a afirmação do estudante explicando uma diferença importante desses dois processos. R: Na combustão a reação é violenta, com liberação de grande quantidade de energia. Na respiração celular, a liberação de energia é feita em pequenas parcelas.

30 3.Por que seres pluricelulares são geralmente aeróbios em vez de anaeróbios? R: Porque são maiores e mais complexos, o que faz com que precisem consumir mais energia e a respiração aeróbia tem maior rendimento energético. 4.Depois de dirigir um dia inteiro, o motorista teve que parar para abastecer o carro. Para onde foi o combustível? E por que o carro para se ficar sem combustível? R: O combustível foi queimado e eliminado na forma de CO 2 e vapor d água pelo escapamento, e liberou energia p/ o movimento do carro.

31 5.Uma pessoa comeu dois quilogramas de alimento ao longo do dia. No entanto, ao se pesar, ela viu que seu peso não aumentou. Explique o que aconteceu. R: Parte do alimento consumido foi eliminado nas fezes e outra parte foi transformado pela respiração celular em CO 2 e H 2 O, além de liberar energia para as atividades do organismo.

32 6. Existe uma molécula presente em todos os seres vivos, que foi comparada a uma moeda universal de energia. Qual é essa molécula? Explique a razão dessa comparação. R: É o ATP, molécula capaz de armazenar energia. 7. Escreva a equação geral da respiração, indicando de onde vem a energia liberada no processo. R: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + ATP A energia provém das ligações da glicose.

33 8. Um estudante afirmou que o papel do gás oxigênio na respiração é o de se combinar com o carbono da glicose, produzindo gás carbônico. Outro estudante discordou, dizendo que ele deveria estudar mais a última etapa da respiração. Resolva essa discussão respondendo: qual é, afinal, o papel do gás oxigênio na respiração? R: O oxigênio captado na respiração pulmonar só participa da última etapa (cadeia respiratória), como aceptor de H+ e forma a água e não o CO 2.

34 9. As mitocôndrias dos espermatozoides concentram-se na região do citoplasma próxima ao início do flagelo. Qual pode ser a explicação para tal distribuição dessas organelas? R: É a região que necessita de maior energia para a movimentação do flagelo, para seu deslocamento do espermatozoide.

35 10. Cada célula de nosso corpo contém, em média, de 500 a 2000 mitocôndrias. As células dos músculos esqueléticos estão entre as que possuem um nº maior. Além disso, suas mitocôndrias possuem mais cristas. Como você justifica essas duas características das células musculares? R: Essa células consomem mais energia e, por isso, possuem mais mitocôndrias. O nº maior de cristas aumenta a quantidade de enzimas respiratórias, o que leva a uma maior eficiência energética.

36 PROBLEMATIZAÇÃO Quais os produtos da fermentação alcoólica? E da fermentação lática? Que seres vivos fazem fermentação? Quantos ATPs são produzidos ao final da fermentação? Por que sentimos dores musculares depois de fazer atividades físicas intensas? Por que o fermento de padaria faz o pão crescer? Qual a diferença entre respiração anaeróbia e fermentação?

37 3 FERMENTAÇÃO p.116 Na fermentação a glicose é quebrada sem consumo de O 2 do ambiente. Para muitos organismos, esse pro cesso é a única fonte de energia. Esses organismos chamados anaeróbios estritos ou obrigatórios não possuem as enzimas responsáveis pelo ciclo de Krebs e cadeia respiratória. O O 2 é tóxico para eles, portanto, só crescem na ausência desse gás. É o caso da bactéria que causa o tétano e da que causa o botulismo.

38 ANAERÓBIOS FACULTATIVOS Outros organismos, como o levedo da cerveja, embora possuam enzimas e façam respiração aeróbia, podem realizar a fermentação caso o O 2 falte no ambiente. AERÓBIOS ESTRITOS A maioria dos seres vivos só realizam respiração aeróbia e morre qdo. falta o O 2 no ambiente aeróbios estritos. Estão representados principalmente pelos eucariontes pluricelulares, pois consomem + energia que os procariontes. O ser humano não sobreviveria 3 minutos se dependesse apenas da fermentação como fonte de energia.

39 Ler texto: Botulismo e tétano p. 119

40 ENERGIA LIBERADA NA FERMENTAÇÃO Nesse processo, a quebra da glicose termina na glicólise. Não havendo O 2, outra mol. terá de receber os átomos de H. Essa molécula pode ser o ácido pirúvico ou outro fragmento da glicose, que 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 CO 2 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 para cada molécula de glicose.

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42 FERMENTAÇÃO LÁCTICA p.116 Iogurtes e coalhadas são produzidos com leite e uma mistura em igual proporção de microrganismos Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermofhilus, conhecidos por lactobacilos Isso porque a fermentação da lactose do leite 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).

43 FERMENTAÇÃO LÁCTICA NOS MÚSCULOS As células musculares podem realizar tanto respiração aeróbia quanto fermentação láctica. Durante esforço muscular muito rápido e intenso, o O 2 que chega ao músculo não é suficiente para a obtenção de toda a energia necessária. Para compensar, as células musculares realizam fermentação láctica. Posteriormente, parte do ácido produzido é conduzido ao fígado onde é convertido em glicose. A respiração ofegante após o exercício contribui para a remoção do ácido láctico e o reabastecimento de ATP e glicogênio.

44 Ler o texto: Exercícios aeróbios e anaeróbios p. 119

45 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA p.117 A produção do vinho e da cerveja é resultado da fermentação realizada por um fungo unicelular (levedo de cerveja ou fermento), chamado Saccharomyces cerevisiae. Na fermentação alcoólica, são produzidos CO 2 e álcool etílico. O CO 2 pode ser mantido na bebida, como na cerveja e champanhe.

46 Mas, como é um ser anaeróbio facultativo, dependendo da taxa de O 2 presente no processo, esse fungo realizará respiração aeróbia. Por isso, se houver muito O 2, o fungo não produzirá álcool, mas CO 2 e água. Nesse caso a fermentação fica inibida pelo O 2, efeito Pasteur. A fermentação também é usada na produção do álcool combustível. No Brasil o álcool é produzido pela fermentação ca cana de açúcar. O fermento de padaria, contendo o fungo Saccharomyces vivo, faz crescer a massa do pão pela produção do CO 2.

47 Ler o texto: Produção de pão e de bebidas alcoólicas p.118

48 4 RESPIRÇÃO ANAERÓBIA p.119 Embora às vezes a fermentação também seja chamada de respiração anaeróbia, na realidade é um processo diferente. Na fermentação o composto orgânico derivado da glicose é usado como aceptor final de H, não havendo ciclo de Krebs nem cadeia respiratória. Na respiração anaeróbia, há um ciclo de Krebs e uma 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, com pouco O 2.

49 Respiração aeróbia C 6 H 12 O O H 2 O 6 CO H 2 O + 30 ATP Água Fermentação lática C 6 H 12 O 6 -> 2C 3 H 6 O 3 + 2ATP Ácido lático Fermentação alcoólica C 6 H 12 O 6 --> 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH + 2 ATP Álcool etílico

50 PROBLEMATIZAÇÃO Quais os produtos da fermentação alcoólica? E da fermentação lática? Que seres vivos fazem fermentação? Quantos ATPs são produzidos ao final da fermentação? Por que sentimos dores musculares depois de fazer atividades físicas intensas? Por que o fermento de padaria faz o pão crescer? Qual a diferença entre respiração anaeróbia e fermentação?

51 ATIVIDADES p.113 a 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)

52 5. Por que às vezes as células do músculo humano realiza fermentação láctica?(4) 6. Que grupo 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)

53 ATIVIDADES Aplique seus conhecimentos Responder as questões: 2, 12, 13, 14, 16, 17, 21, 22, 25, 26, 27, 28 pág. 120 a 122

54 Aplique seus conhecimentos 2ª parte 2. Qual a aplicação comercial da fermentação feita pelo lactobacilo, uma bactéria encontrada no leite? Compare esse processo ao que ocorre no músculo durante uma atividade física intensa. R: Produção de iogurtes, coalhadas e certos queijos. Durante esforço físico intenso, o músculo produz ácido láctico em processo semelhante ao realizado pelos lactobacilos.

55 12. Existem seres vivos, como certas bactérias, que não realizam respiração aeróbia, isto é, esses organismos não dependem de oxigênio do ar para viver. Explique como eles conseguem energia que consomem para levar a cabo suas funções vitais? R: Eles realizam fermentação ou respiração anaeróbia.

56 13. Um fungo unicelular misturado ao melado de cana-de-açúcar é utilizado na produção de uma substância que serve como combustível de veículos automotivos. Com essas pistas e os conhecimentos adquiridos neste capítulo, responda: quais os produtos finais desse processo? Para que o fungo o realiza? R: Álcool e CO 2 (fermentação alcóolica). Ao realizar esse processo, o fungo consegue energia para suas funções vitais.

57 14. A partir do momento em que uma pessoa começa a fazer uma atividade física aeróbia, o ritmo da sua respiração e seu batimento cardíaco começa a aumentar progressivamente. Ao mesmo tempo, aumenta também a produção de ATP e sua células. Explique a relação entre esses fenômenos. R: A prática da atividade física aeróbica requer consumo de energia pelo corpo. Por isso aumenta o ritmo da respiração e batimentos, pois só assim o O 2 chegará às células musculares, para a produção de ATP pela respiração aeróbia.

58 16. Na respiração celular na etapa denominada ciclo de Krebs ou ciclo do acido cítrico e produzida uma substância que deve ser eliminada do organismo, caso contrário, poderia prejudicar seu funcionamento interferindo por exemplo no ph dos líquidos corpo-rais. Que substância e essa e qual e o seu destino depois de produzida no ciclo de Krebs? R: O gás carbônico (CO 2 ) que sai da célula cai no líquido intersticial e passa para o sangue, que o leva até os pulmões, onde é eliminado do corpo.

59 17. Com base no que você aprendeu neste capítulo, explique como os orifícios do pão da figura abaixo apareceram? R: Foram produzidos pelo gás carbônico (CO 2 ) produzidos na fermentação ou liberados por meio de reações químicas do fermento químico.

60 21. (Fuvest-SP) No que se refere à respiração aeróbica podemos dizer que: a) É no ciclo de Krebs que ocorre diretamente a conversão de ADP em ATP. b) É no interior das mitocôndrias que se processa a glicólise, uma das etapas da respiração. c) É no nível do hialoplasma que se realiza o ciclo de Krebs. d) É no nível da membrana interna das mitocôndrias que ficam localizadas as substâncias que formam a cadeira transportadora de elétrons e) É na glicólise que se dá a maior produção de moléculas de ATP.

61 22. (UFMG) Todos os processos indicados são característicos da respiração aeróbia, exceto: a) consumo de glicose. b) formação de ácido pirúvico. c) produção de álcool. d) produção de ATP. e) produção de gás carbônico.

62 25. (Fuvest-SP) As mitocôndrias são consideradas as casas de força das células vivas. Tal analogia referese ao fato de as mitocôndrias: a) estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão de alimentos. b) produzirem ATP com utilização de energia liberada na oxidação de moléculas orgânicas c) consumirem moléculas de ATP na síntese de glicogênio ou de amido a partir de glicose. d) serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP. e) produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio..

63 26. (Ufscar-SP) Os ingredientes básicos do pão são farinha, água e fermento biológico. Antes de ser levada ao forno, em repouso e sob temperatura adequada, a massa cresce até o dobro de seu volume. Durante esse processo predomina a: a) respiração aeróbica, na qual são produzidos CO 2 e água. O gás promove o crescimento da massa, enquanto a água a mantém úmida. b) fermentação lática, na qual bactérias convertem o açúcar em ácido lático e energia. Essa energia é utilizada pelos microrganismos do fermento, os quais promovem o crescimento da massa. c) respiração anaeróbica, na qual os microrganismos do fermento utilizam nitratos como aceptores finais de hidrogênio, liberando gás nitrogênio. O processo de respiração anaeróbica é chamado de fermentação, e o gás liberado provoca o crescimento da massa. d) fermentação alcoólica, na qual ocorre a formação de álcool e CO 2. O gás promove o crescimento da massa, enquanto o álcool se evapora sob o calor do forno e) reprodução vegetativa dos microrganismos presentes no fermento. O carboidrato e a água da massa criam o ambiente necessário ao crescimento em número das células de levedura, resultando em maior volume da massa..

64 27. (UFPE) O maior rendimento energético do processo de respiração aeróbia (acoplada à cadeia transportadora de elétrons) sobre a glicólise é principalmente devido a: a) maior atividade específica das enzimas envolvidas. b) maior difusão das enzimas no meio de reação. c) muito menor energia de ativação requerida. d) completa oxidação de glicose a CO 2 e H 2 O. e) compartimentação e ordenação das enzimas envolvidas.

65 28 (ENEM) No processo de fabricação de pão, os padeiros, após prepararem a massa utilizando fermento biológico, separam uma porção de massa em forma de bola e a mergulham num recipiente com água, aguardando que ela suba, como pode ser observado, respectivamente, em I e II do esquema abaixo. Quando isso acontece, a massa está pronta para ir ao forno. Um professor de Química explicaria esse procedimento da seguinte maneira: A bola de massa torna-se menos densa que o líquido e sobe. A alteração da densidade deve-se à fermentação, processo que pode ser resumido pela equação: Considere as afirmações abaixo. I. A fermentação dos carboidratos da massa de pão ocorre de maneira espontânea e não depende da existência de qualquer organismo vivo. II. Durante a fermentação, ocorre produção de gás carbônico, que se vai acumulando em cavidades no interior da massa, o que faz a bola subir III. A fermentação transforma a glicose em álcool. Como o álcool tem maior densidade do que a água, a bola de massa sobe. Dentre as afirmativas, apenas: (A) I está correta. (B) II está correta (C) I e II estão corretas. (D) II e III estão corretas. (E) III está correta.