2ª aula biologia 1º bimestre

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COLÉGIO DOM HÉLDER CÂMARA

Profª: Bárbara Bianca                                         BIOLOGIA                      2º Ano                    Turmas: 2001 / 2002 / 2003

Fotossíntese é o processo biológico pelo qual as plantas portadoras de pigmentos capazes de absorver a energia do Sol convertem o gás carbônico e a água em substâncias orgânicas e oxigênio.

Dos compostos orgânicos elaborados pela fotossíntese:

a) parte é empregada na organização do próprio vegetal;

b) parte é metabolizada e libera a energia indispensável à manutenção das atividades da planta, através das reações de respiração e fermentação;

c) parte é consumida como alimento pelos animais;

d) parte é decomposta pela ação de microorganismos; e

e) parte passa a se fossilizar, podendo, no futuro, servir como combustível.

O oxigênio liberado pela fotossíntese é usado na respiração da grande maioria dos seres vivos. Certas bactérias e fungos, através da quimiossíntese, também sintetizam matéria orgânica.

O processo da fotossíntese pode ser resumido na seguinte equação química:

Observação: a fórmula entre parênteses não representa uma molécula, mas apenas um grupamento de átomos que pode ser parte de uma estrutura maior. Assim, (CH₂O) simboliza os carboidratos em geral.

A fotossíntese pode ser dividida em duas fases: a fase de claro (ou fotoquímica) e a fase de escuro (ou enzimática).

1.     A fase de claro

Nesta fase ocorrem duas reações que dependem da presença de luz: a quebra da água em oxigênio e hidrogênio (fotólise da água) e a transformação de ADP + P em ATP (fotofosforilação). A fase de claro ocorre nas lamelas dos cloroplastos.
Na fotólise, as moléculas de água se quebram, com a ação da luz, em hidrogênio e hidroxila (OH). O hidrogênio é capturado por moléculas de uma substância chamada NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato) originando NADPH₂. As hidroxilas reagem entre si formando água.
Na fotofosforilação o ADP liga-se a um átomo de fosfato (P) através da ação da clorofila na presença de luz.

2.     A fase de escuro

Nesta fase as reações não dependem de energia luminosa. Podem ocorrer tanto na presença quanto na ausência de luz e acontecem no estroma do cloroplasto. Nela ocorre a redução do gás carbônico (CO₂), capturado do ambiente, em açúcar. A redução do CO₂ ocorre através da ação do NADPH₂ e da energia do ATP, ambos produzidos durante a fase de claro.

As fases da fotossíntese podem ser resumidas através do seguinte esquema:

O gás carbônico e a água, à custa da clorofila e da energia solar, são, na planta, convertidos em carboidratos, com liberação de oxigênio. Grandes quantidades de gás carbônico, resultantes da respiração dos animais e das próprias plantas, da fermentação dos microorganismos e de todas as combustões ocorridas na Terra, se transformam em igual volume de oxigênio.

Respiração celular

A respiração celular ou simplesmente respiração pode ser definida como o processo por meio do qual são produzidas moléculas de ATP. No percurso, determinadas moléculas são oxidadas e o aceptor final de elétrons é, quase sempre, uma molécula inorgânica. Na respiração aeróbica o aceptor final de elétrons é o oxigênio; na respiração anaeróbica, o aceptor final é uma molécula inorgânica que não o oxigênio molecular, ou, mais raramente, uma molécula orgânica.

A molécula comumente oxidada durante a respiração celular é a glicose. Essa oxidação pode ser completa, nesse caso resultando na liberação de água e CO2, assim como na produção de um número máximo de moléculas de ATP.

A degradação completa da glicose ocorre em duas etapas, uma no citoplasma e outra na mitocôndria.

A equação química que representa a respiração é o inverso da equação da  fotossíntese:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂      6H₂O   + 6 CO₂  + energia

Nem toda energia presente na molécula de glicose é aproveitada, pois parte dela é perdida na forma de calor.

Respiração Aeróbica

A respiração aeróbica é dividida em quatro etapas:

·   Glicólise: nesta etapa a glicose é desdobrada em duas moléculas de piruvato (forma oxidada do ácido pirúvico) com formação de ATP e NADH + H^+.

·   Oxidação do piruvato: As duas moléculas de piruvato geradas no citoplasma passam para o interior da mitocôndrias, onde serão oxidadas e descarboxiladas, transformando-se em acetil-coenzima A (acetil-CoA). Essas reações geram duas moléculas de CO2 e duas moléculas de NADH e H+.

·   Ciclo de Krebs : O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial, onde ocorre a oxidação do grupo acetil das moléculas de acetil-CoA .e produz por ciclo, 3 NADH + H⁺, 1 FADH₂, 2 CO₂ e 1 GTP (guanosina trifosfato)

·   Cadeia respiratória: essa etapa ocorre nas cristas mitocôndrias. OS compostosintermediários produzidos durante a degradação da glicose transferem os íons H+ para o NAD e o FAD, que originam NADH + H⁺ e FADH_2. O NADH transfere elétrons para a coenzima Q (ubiquinona) que os repassa para os citocromos e, finalmente para o oxigênio que reage com dois ions H⁺ para formar água.

Respiração Anaeróbica

Na respiração anaeróbica o aceptor final de elétrons é uma molécula inorgânica diferente do oxigênio. Algumas bactérias, por exemplo, utilizam como aceptor o íon nitrato (NO₃^-), enquanto outras utilizam o íon sulfato ( SO₄^2-). A quantidade  de moléculas de ATP produzida na respiração aeróbica é variável. Ela é sempre superior a quantidade de moléculas de ATP produzidas na fermentação, mas menor à quantidade produzida na respiração aeróbica. É por isso que os seres anaeróbicos tendem a crescer mais lentamente que os seres aeróbicos.

Processo de produção de energia	Condições de crescimento	Aceptor final de hidrogênio (elétrons)	Moléculas de ATP produzidas por moléculas de glicose.
Respiração aeróbica	aeróbica	Oxigênio molecular	30 ou 32
Respiração anaeróbica	anaeróbica	Geralmente usa substância inorgânica que não o oxigênio	Variável (menor que 32 porém maior que 2)
Fermentação	Aeróbica ou anaeróbica	Uma molécula orgânica	2

 Fermentação

Qualquer processo metabólico que libere energia de um açúcar ou outra molécula orgânica, não requer oxigênio ou sistema transportador de elétrons e usa uma molécula orgânica como aceptor final de  elétrons.

Ao contrário da respiração celular, a fermentação é um processo que envolve apenas uma degradação parcial da glicose no citoplasma, em condições de anaerobiose. Primeiramente ocorre a glicólise que gera 2 ATP e depois a fermentação, que consiste na redução de piruvato pelos íons H+ gerados na própria glicolise, com ou sem liberação de CO_2.

A fermentação usada pela industria de bebidas e de vários alimentos, como pães e bolos, é a fermentação alcoólica.

Em condições de exercício intenso, o gás oxigênio obtido pela respiração pulmonar pode ser insuficiente para suprir as necessidades das células musculares no trabalho de obter energia a partir da respiração celular.

No entanto, mesmo na ausência de gás oxigênio, as células musculares podem realizar a liberação da energia disponível na glicose, levando à formação de moléculas de ATP, ainda que em menor quantidade. Nessas condições, as células musculares realizam a fermentação láctica, processo que é praticamente idêntico à glicólise, com a diferença de que o ácido pirúvico é transformado em ácido láctico, com a formação de 2 ATPs:

C₆H₁₂O₆ - glicose, ADP - difosfato de adenosina e Pi - fósforo inorgânico; C₃H₆O₃ - ácido láctico e ATP- trifosfato de adenosina.

A fermentação láctica também é realizada por outros seres vivos, como alguns fungos e protozoários, além de certas bactérias, como as do gênero Lactobacillus, que fermentam o leite.

Há outro tipo de fermentação, realizado por certos fungos, como as leveduras (Saccharomyces cerevisae), que podem viver em ausência do gás oxigênio: a fermentação alcoólica, em que o ácido pirúvico é transformado em gás carbônico e etanol (ou álcool etílico), com o mesmo rendimento de 2 ATPs:

C₂H₅OH - etanol ou álcool etílico