oxidação biológica

oxidação biológica

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Universidade Federal Rural de Pernambuco Engenharia Agrícola e Ambiental – EAA1 Bioquímica Vegetal Egídio Bezerra Neto

Oxidações Biológicas Aluna: Janaci Santos

Recife, Junho de 2010

Introdução

A quantificação de uma espécie pode ser realizada mediante o número de oxidação da espécie. Durante o processo de oxidação o número de oxidação da espécie que se oxida, aumenta. Por outro lado, durante a redução, o número de oxidação da espécie que se reduz, diminui. O número de oxidação é um número inteiro que representa o número de elétrons que um átomo põe em jogo quando forma um composto determinado.

O número de oxidação:

Aumenta se o átomo perde elétrons (a espécie que se oxida), ou os compartilha com um átomo que tenha tendência a captá-los.

Diminui quando o átomo ganha elétrons (a espécie que se reduz), ou os compartilha com um átomo que tenha tendência a cedê-los.

É nulo se o elemento é neutro ou está sem combinar.

Aplicação

Em biologia molecular, os processos redox têm uma grande importância, já que estão involucrados na cadeia de reações químicas da fotossíntese e da respiração (a nível molecular), dois processos fundamentais para a vida dos organismos superiores.

Na indústria, o processo redox também é muito importante, tanto por seu uso produtivo (por exemplo, a redução de minerais para a obtenção do alumínio ou do ferro) como por sua prevenção (por exemplo, na corrosão).

A reação inversa da reação redox (que produz energia) é a eletrólise, na qual se aporta energia para dissociar elementos de suas moléculas.

Tipos de Tratamento de Esgoto A CASAN utiliza os seguintes tipos de tratamento de esgoto:

• Lodos Ativados o Modalidade aeração prolongada o Modalidade valo de oxidação

• Lagoas de Estabilização o Anaeróbia o Facultativa • Filtro Biológico

Vamos falar um pouco sobre a modalidade, valo de oxidação que utiliza um processo de oxidação biológica, para facilitar o tratamento de esgotos.

Valo de Oxidação

Os valos de oxidação são unidades compactadas de tratamento com os mesmos princípios básicos da aeração prolongada e constituem estações de tratamento completo de nível secundário. Sua instalação, com o mínimo possível de unidades de tratamento, concentra processos físicos químicos e biológicos.

A decantação no final é uma inclusão optativa e dependem do tipo de operação estabelecido, mas, a existência desta unidade no efluente do valo eliminará sólidos decantáveis transportados além de permitir o funcionamento contínuo do sistema.

As unidades mais simples são compostas de:

Dispositivo de entrada: caixa de passagem e de distribuição quando houver mais de um valo que podem ser precedidas por sistema de gradeamento e medição;

Tanque de aeração: têm os formatos mais variados, sendo que o mais comum é o de fluxo orbital. O importante sobre o seu funcionamento é que sejam mantidos os critérios estabelecidos para a velocidade média do fluxo de 0,3m/s durante o período de operação e que o fluxo escoe sem a possibilidade de zonas mortas.

O esgoto é submetido a um processo de aeração onde ocorre a oxidação biológica e o que promove o crescimento de flocos biológicos e consequentemente a redução da DBO (Demanda bioquímica de Oxigênio).

Dispositivo de saída: são projetados em função do tipo de operação, que poderá exigir fluxo contínuo ou intermitente.

Sistema de tratamento de esgotos da Lagoa de Conceição – Florianópolis

Implantação de ETE da CASAN. Implantação de ETE da CASAN.

Metodologia

O fluxo de elétrons é um processo vital que fornece a energia necessária para a sobrevivência de todos os organismos. A fonte primária de energia que impulsiona o fluxo de elétrons em quase todos estes organismos é a energia radiante do sol, sob a forma de radiação eletromagnética ou luz. Através de uma série de reações nucleares, o sol é capaz de gerar energia térmica (que podemos sentir como o calor) de radiação eletromagnética (que percebemos como luz). No entanto, o comprimento de onda específico do espectro eletromagnético, que são capazes de detectar com o olho humano é apenas entre 400 e 700 nm em comprimento de onda. Por conseguinte, deve ser notado que a parte visível do espectro eletromagnético é na verdade uma pequena percentagem do todo, onde uma percentagem muito maior permanece indetectável para o olho humano.

O espectro eletromagnético, com ênfase na região da luz visível.

Em física, o uso da luz termo refere-se a radiação eletromagnética de qualquer comprimento de onda, independente da sua detectabilidade para o olho humano. Para as plantas, e inferior das extremidades da parte superior do espectro visível são os comprimentos de onda que ajudam a conduzir o processo de separação da água (H 2 O) durante a fotossíntese, para liberar seus elétrons para a redução biológica de dióxido de carbono (CO 2) e a liberação de oxigênio diatômico

(O 2) para a atmosfera. É através do processo de fotossíntese que as plantas são capazes de usar a energia da luz para converter dióxido de carbono e água na forma química de armazenamento de energia chamado de glicose.

As plantas representam um dos exemplos mais básicos da oxidação biológica e redução. A conversão química de gás carbônico e água em açúcar (glicose) e o oxigênio é um processo de redução de luz dirigido:

~ A redução da luz de CO 2 ~

O processo pelo quais os organismos fotossintéticos e não célula de obtenção de energia é através do consumo de produtos ricos em energia da fotossíntese. Por oxidação destes produtos, os elétrons são passados ao longo de tornar o dióxido de carbono dos produtos e da água, em um processo de reciclagem ambiental. O processo de oxidação de glicose e oxigênio na atmosfera permitiu a energia a ser captada para utilização pelo organismo que consome estes produtos da planta. A reação a seguir representa esse processo:

C 6 H 12 O 6 + O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + Energia (6) Oxidação Energia rendimento da reação de glicose

É, pois, através deste processo que heterótrofos (geralmente mais "animais" que consomem outros organismos obtenção de energia) e autótrofos (plantas que são capazes de produzir sua própria energia) participar de um ciclo ambiental de dióxido de carbono e troca de água para produzir energia contendo glicose organismal para a oxidação e produção de energia e, posteriormente, permitindo a regeneração do dióxido de carbono derivados e água, para iniciar o ciclo novamente. Portanto, estes dois grupos de organismos foram autorizados a divergir de forma interdependente através deste ciclo de vida natural.

Entendimento Físico-Química de

Reações, a redução da oxidação ou simplesmente oxidações biológicas utilizar múltiplos estágios e processos de oxidação para produzir grandes quantidades de energia de Gibbs , que é usado para sintetizar a unidade de energia chamada adenosina trifosfato ou ATP. Eficientemente produzir ATP, o processo da glicólise deve ser próximo de uma abundância de oxigênio. Desde a glicólise, por natureza, não é um processo eficiente, se não tiver uma quantidade suficiente de oxigênio que o produto final o piruvato é reduzido a lactato, com NADH como agente redutor. No entanto, em um processo mais favorável aeróbia, a degradação da glicose através da glicólise prossegue com dois processos adicionais conhecido como o ciclo do ácido cítrico e do terminal da cadeia respiratória, gerando ao final de dióxido de carbono dos produtos e da água, que exalam a cada respiração.

Os três principais processos de degradação da glicose em dióxido de carbono e água

Os produtos de NADH e FADH 2 formados durante a glicólise e o ciclo do ácido cítrico são capazes de redução de oxigênio molecular (O 2), assim liberando grandes quantidades de energia Gibbs usado para fazer ATP. O processo pelo qual os elétrons são transferidos do NADH ou FADH 2 O 2 por uma série de transportadoras de transferência de elétrons, é conhecido como fosforilação oxidativa. É através deste processo que o ATP é capaz de formar como resultado da transferência de elétrons.

Três exemplos específicos de reação redox que são utilizados nos processos biológicos, envolvendo a transferência de elétrons e íons de hidrogênio como se segue. Durante algumas reações de oxidação biológica, há uma transferência simultânea de íons de hidrogênio com elétrons (1). Em outros casos, os íons de hidrogênio podem ser perdidos pela substância oxidada durante a transferência de seus elétrons apenas à substância a ser reduzido (2). Um terceiro tipo de oxidação biológica pode envolver apenas uma transferência de elétrons (3). Note-se que a oxidação biológica raramente ocorre de forma direta e, geralmente, envolve mecanismos complexos de várias enzimas. O esquema abaixo recapitula os três processos de oxidação biológicos acima referidos, em ordem decrescente.

Tabela 1: Transferência de elétrons e íons de hidrogênio para o regime geral da reação A + B com estágio intermediário mostrado

Reagentes Produtos Intermediários Estágio

Na última etapa do processo metabólico (o terminal da cadeia respiratória), a seqüência em que os elétrons são transportados é determinada pela relação potencial redox. As moléculas transportadoras usado para transferir os elétrons nessa fase são chamadas de citocromos, que são uma proteína de transporte de elétrons que contém um grupo heme. O átomo de ferro de cada molécula de citocromo pode existir tanto na oxidado (Fe 3 +) ou reduzido (Fe 2 +) forma. Dentro do terminal da cadeia respiratória, cada molécula transportadora alterna entre o estado reduzido eo estado oxidado, com oxigênio molecular como aceptor final de elétrons no final.

O terminal da cadeia respiratória mostrando o transporte de elétrons e fosforilação. Elétrons do ciclo do ácido cítrico são transferidos de uma operadora para outra, onde cada transportador se alterna entre o estado reduzido e oxidado. Oxigênio molecular representa o aceptor final de elétrons.

É através do conhecimento do potencial redox, que o conhecimento dos processos biológicos pode ser ainda mais alargado. O potencial de redução padrão é denotado

'e écom base na escala do eletrodo de hidrogênio pH 7, ao invés de pH

como o E 0, um ponto de referência comum para os valores listados.Além disso, o símbolo sobrescrito (o) indica condições de estado-padrão, enquanto o símbolo sobrescrito adjacentes (') indica a escala de pH de 7 para processos bioquímicos.

Assim, torna-se possível rastrear a transferência de energia nas células de volta para o fluxo de elétrons fundamental de uma molécula particular para outro. Quando esse fluxo de elétrons ocorre através do princípio da física de maior potencial para menor potencial, semelhante a uma bola rolando morro abaixo, ao contrário do sentido oposto. Todas essas reações que envolvem fluxo de elétrons podem ser atribuídas à definição de base da via de oxidação-redução mencionada acima.

Conceito:

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