Conteúdos
● Metabolismo
● Molécula energética
● Transportes de hidrogênio
● Catabolismo
● Respiração celular
Objetivos
● reconhecer os processos do metabolismo celular energético
● identificar as transformações de energia durante o metabolismo celular
● compreender as etapas dos processos de respiração aeróbia e anaeróbia
● relacionar a alimentação aos processos de respiração
Palavras-Chave:
Metabolismo energético. Respiração aeróbia. ATP. Mitocôndria.
Sugestão de aplicação para o ensino remoto:
Tais sugestões estão organizadas em tópicos, com uma breve explicação de cada recurso.
● Jitsi Meet: é um sistema de código aberto e gratuito, com o objetivo de permitir a criação e implementação de soluções seguras para videoconferências via internet, com áudio, discagem, gravação e transmissão simultânea. Possui capacidade para até 200 pessoas. Não há necessidade de criar uma conta, você pode acessar através do seu navegador ou fazer o download do aplicativo, disponível para Android e iOS.
Trabalhando com essa ferramenta, é possível:
– compartilhar sua área de trabalho, apresentações e arquivos;
– convidar usuários para videoconferência por meio de um URL simples e personalizado;
– editar documentos simultaneamente, usando Etherpad (editor de texto on-line de código aberto);
– trocar mensagens através do bate-papo integrado;
– visualizar automaticamente o orador ativo ou escolher manualmente o participante que deseja ver na tela;
– reproduzir um vídeo do YouTube para todos os participantes.
● Gravação de videoaula usando o PowerPoint: já tão utilizado pelos professores nas preparações de aulas, o programa também permite a gravação de uma narração para os slides, que tanto auxiliam na explanação dos conteúdos. É possível habilitar a função de vídeo — assim os alunos verão o/a professor/a em uma janelinha no canto direito da apresentação. Essa ferramenta é bem simples e eficaz. Veja um guia!
● Envio de Podcast aos alunos: talvez esse nome ainda seja novidade para você, mas Podcast nada mais é do que um áudio gravado (como os usados no WhatsApp). Podem ser utilizados para narrar uma história, para correção de atividades, revisar ou aprofundar os conteúdos. Para tanto, a sugestão é o app Anchor, que pode ser baixado em seu celular, muito fácil e simples de utilizar.
● Plataforma Google Classroom: essa ferramenta permite que você crie uma sala de aula virtual. E essa ação gerará um código, que será compartilhado com os alunos. Nesse ambiente virtual, o/a professor/a poderá criar postagens de avisos, textos, slides do PPT, conteúdos, links de vídeos, roteiros de estudos, atividades etc. É uma forma bem simples e eficaz de manter a comunicação com os alunos e postar as aulas gravadas. Confira outros recursos oferecidos pelo Google, como a construção de formulários (Google Forms), para serem realizados pelos alunos.
A sugestão são aulas de até 30 minutos. Além disso, nem toda aula precisa gerar uma atividade avaliativa para não sobrecarregar o/a aluno/a. As aulas virtuais também podem ser úteis para correção de exercícios e plantões de dúvidas.
Previsão para aplicação:
4 ou 5 videoaulas (30 min./cada)
1ª Etapa: Metabolismo e a molécula energética
As reações envolvidas na transferência de energia de uma substância a outra participam do chamado metabolismo energético, estudado pela Bioenergética, um dos ramos da Biologia intimamente relacionado à Bioquímica. Todos os processos de obtenção de energia passam por vias metabólicas, de forma dinâmica e coordenada, com o objetivo de transformar nutrientes em moléculas úteis e funcionais às células. O metabolismo tem como função obter e utilizar energia livre na realização de funções biológicas para atingir a homeostase. Dessa maneira, o metabolismo é dividido em duas grandes vias: catabolismo, responsável pela degradação de biomoléculas; e o anabolismo, responsável pela biossíntese de moléculas. As reações irreversíveis e altamente exergônicas liberam energia na forma de calor. Essas reações ocorrem nas células procariontes e eucariontes. Nas células eucariontes animais, ocorrem no interior da mitocôndria; e nas células eucariontes vegetais, nos cloroplastos. A geração de energia está intimamente ligada à molécula de ATP.
O ATP (Adenosina Trifosfato) armazena a maior parte de energia liberada nas reações exergônicas em suas ligações fosfato. Essas ligações podem ser quebradas por hidrólise e liberar energia que pode ser utilizada nas reações endergônicas (aquelas que, para acontecer, precisam de energia). A molécula de ATP é formada por uma base nitrogenada adenina (NH2) unida a uma ribose (chamamos essa união de adenosina), que está ligada a 3 grupos fosfato (Pi).
Molécula de ATP
Esquema de transformação de ATP em ADP
Professor/a, a compreensão sobre metabolismo e ATP são essenciais para o sucesso do aprendizado sobre Respiração Celular. Portanto, para essa etapa, sugiro que utilize os conteúdos anteriormente mencionados para preparar slides e gravar uma aula através do recurso de gravação do PowerPoint (PPT), e encaminhe aos alunos. No início da gravação, questione-os sobre o que precisamos para que nossas células desempenhem sua função; de onde vem essa energia e; se existe algum tipo de molécula energética produzida pelas células. Mesmo que você não obtenha as respostas dos alunos por não ser uma aula ao vivo, esses questionamentos irão direcioná-los durante a aula. Se achar interessante, solicite aos alunos que escrevam, com suas próprias palavras, ao final da aula:
● o que é metabolismo?
● quais tipos de metabolismo existem?
● o que é homeostase?
● do que é feita a molécula de ATP?
● desenhe uma molécula de ATP
2ª Etapa: Os transportadores de hidrogênio e catabolismo
Antes de falar sobre os tipos de respiração celular e suas etapas, é importante deixar claro que existem substâncias transportadoras de elétrons e quais são suas funções. Os elétrons possuem alto nível energético e, assim como o hidrogênio, são liberados nas células a partir de diversas reações químicas que ocorrem durante o anabolismo e/ou catabolismo.
Quando ocorre uma reação química onde há a transferência de elétrons, essas são chamadas de reações de oxirredução, pois o reagente que perde elétrons fica oxidado, e o que ganha fica reduzido. As formas oxidadas dos aceptores de elétrons e de hidrogênio são NAD+, NADP= e FAD. Esses são nucleotídeos associados a vitaminas (principalmente do complexo B), sendo que NADP + apresenta um grupo fosfato. Esses aceptores, ao receberem elétrons e prótons para transporte, apresentam a forma reduzida, sendo encontrados como NADPH, NADPH e FADH2. Suas vias de atuação são diferentes: o NAD+ e o FAD atuam em processos catabólicos, já o NADP+ atua em processos anabólicos.
Catabolismo é o conjunto de processos metabólicos que degradam moléculas orgânicas produzindo moléculas menores, podem apresentar como subprodutos energia química e íons.
Nesse momento, professor/a, aproveite para falar sobre a mitocôndria, organela superimportante para a respiração celular e, consequentemente, produção de ATP. Você poderá usar como base o site Brasil Escola – Mitocôndrias. Se achar interessante, indique aos alunos uma pequena animação, “Mitocôndria, a origem” (endereço eletrônico disponível anteriormente neste plano).
Para essa etapa, sugiro também slides e narração através do PowerPoint (PPT). Uma atividade interessante para ser solicitada é que os alunos construam uma maquete de mitocôndria com massa de modelar e identifiquem suas partes (como no desenho abaixo), tirem fotos e enviem à/ao professor/a através da plataforma Google Classroom.
3ª Etapa: Respiração celular
É todo mecanismo intracelular de obtenção de energia com síntese de ATP envolvendo a cadeia respiratória. Pode ser anaeróbia, em que o aceptor final de hidrogênios da cadeia respiratória é outra substância que não o oxigênio, ou então, aeróbia, onde o aceptor final é o oxigênio.
Professor/a, para essa etapa, devido a grande complexidade do tema, sugiro que as aulas sejam realizadas de forma ao vivo on-line através da plataforma Jitsi Meet, e que o conteúdo seja dividido em duas aulas, com aproximadamente 30 minutos cada.
Inicie a primeira aula questionando aos alunos sobre a diferença entre respiração celular e sistêmica. Em seguida, pergunte se sabem a diferença entre respiração aeróbia e anaeróbia. Após esse debate inicial, complemente o que for necessário sobre o tema. Você pode obter ajuda no Mundo Educação.
Em seguida, mencione que a respiração aeróbia ocorre em quatro etapas integradas: glicólise, ciclo de Krebs, cadeia respiratória e fosforilação oxidativa, e que serão estudadas duas etapas em cada aula.
Para a abordagem das fases da respiração celular, sugiro que utilize o recurso do compartilhamento de tela do seu computador, disponível na plataforma Jitsi meet, para compartilhar slides e vídeos com os alunos. Para preparação dos slides, indico os seguintes links: Brasil Escola, BiologiaNet e Toda Matéria.
Além dos slides, assista com os alunos ao vídeo “Respiração celular”. Você poderá pausar o vídeo e sanar dúvidas e/ou fazer explicações, se achar necessário. Isso os ajudará na compreensão dos conteúdos.
Como forma de verificação da aprendizagem, solicite aos alunos que construam mapas mentais sobre a respiração celular. Essa atividade pode ser feita individualmente como tarefa de casa, ou em grupo (através do recurso de montagem de grupos, disponível na plataforma Jitsi meet), em mais uma aula on-line ao vivo. Os mapas podem ser enviados através do Google Classroom, assim como você poderá disponibilizar os slides utilizados em aula aos alunos através da mesma plataforma. Se achar necessário, também poderá construir um Formulário Google (Google Forms) com exercícios sobre os temas abordados para os alunos resolverem. Seguem sugestões para tais exercícios:
1. A respiração celular é um processo que garante a produção da energia necessária para a sobrevivência dos seres vivos. Analise as alternativas a seguir e marque aquela que não indica uma das etapas da respiração celular.
a) glicólise
b) fosforilação oxidativa
c) ciclo de Krebs
d) ciclo de Calvin
Resposta: D
2. A glicólise é uma das etapas da respiração celular, processo responsável pela produção do ATP necessário para o organismo. A respeito da glicólise, marque a alternativa incorreta:
a) a glicólise engloba cerca de 10 reações químicas diferentes
b) na glicólise ocorre a quebra da glicose em duas moléculas de ácido pirúvico
c) a glicólise ocorre na matriz mitocondrial
d) o saldo positivo de ATP no final da glicólise é de duas moléculas
e) a glicólise é uma etapa anaeróbia
Resposta: C
3. O ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico, é uma importante etapa da respiração celular. A respeito desse ciclo, marque a alternativa correta:
a) o ciclo de Krebs ocorre no interior do complexo golgiense
b) o ciclo de Krebs envolve diversas reações químicas que garantem a oxidação completa da glicose
c) o ciclo de Krebs inicia-se com a reação entre acetil-CoA e ácido oxalacético
d) no final do ciclo de Krebs, a coenzima A não é recuperada
Resposta: C
4. (UFPA) O processo de respiração celular é responsável pelo(a):
a) consumo de dióxido de carbono e liberação de oxigênio para as células
b) síntese de moléculas orgânicas ricas em energia
c) redução de moléculas de dióxido de carbono em glicose
d) incorporação de moléculas de glicose e oxidação de dióxido de carbono
e) liberação de energia para as funções vitais celulares
Resposta: E
5. (UFRGS) As células animais para a produção de energia necessitam de oxigênio, enzimas e substrato. Em relação ao processo de produção de energia, considere as afirmações abaixo.
I – A fosforilação oxidativa ocorre nas mitocôndrias.
II – Na fase aeróbia, ocorre alta produção de ATP.
III – A glicólise possui uma fase aeróbia e outra anaeróbia.
Quais estão corretas?
a) Apenas I
b) Apenas II
c) Apenas I e II
d) Apenas II e III
e) I, II e III
Resposta: C
Fonte dos exercícios: Brasil Escola
Plano de aula elaborado pela Professora Dr.ª Nathalie Lousan
Materiais Relacionados
a) Vídeos
● O/A professor/a poderá acessar o vídeo sobre mitocôndrias. Acesso em: 6 de agosto de 2020
● O/A professor/a poderá acessar vídeo sobre respiração celular. Acesso em: 6 de agosto de 2020
b) Sites
● O/A professor/a poderá aprofundar seu conhecimento sobre mitocôndrias através do site Brasil Escola. Acesso em: 6 de agosto de 2020.
● O/A professor/a poderá aprofundar seu conhecimento sobre respiração aeróbia e anaeróbia através dos seguintes sites: Mundo Educação – Respiração Aeróbica e Mundo Educação – Respiração Anaeróbica. Acesso em: 6 de agosto de 2020
● O/A professor/a poderá aprofundar seu conhecimento sobre respiração celular através dos seguintes sites: Brasil Escola, BiologiaNet e Toda Matéria. Acesso em: 6 de agosto de 2020