AULA 5 BIOLOGIA

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FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA 
AULA 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Elaine Ferreira Machado 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Todas as células precisam de energia para os seus processos vitais. 
Tanto os organismos unicelulares como os multicelulares gastam energia e 
precisam, de uma forma ou de outra, produzi-la. 
Alguns conseguem realizar esse processo utilizando a energia luminosa 
e transformando-a em energia química, ou seja, fazendo fotossíntese. Outros 
realizam a quimiossíntese. Já os que não possuem essa capacidade precisam 
da matéria orgânica para produzir essa energia e realizar a produção de ATP, 
fazendo, no caso, a respiração ou fermentação. 
A energia está contida nas ligações químicas das moléculas de nutrientes, 
sendo transferida para o ATP, principal molécula de energia das células, que é 
convertido constantemente nas células. 
Nesta aula, estudaremos as diferentes formas de obtenção de energia dos 
organismos, como a fermentação, a respiração aeróbica, a quimiossíntese e a 
fotossíntese, e, ao mesmo tempo, faremos uma relação entre esses processos 
fundamentais para evolução da vida na Terra. 
Objetivo geral: Compreender a importância das diferentes formas de obtenção 
de energia pelos seres vivos. 
Objetivos específicos: 
• Diferenciar as formas de obtenção de energia pelos seres vivos. 
• Compreender a fermentação como uma das primeiras formas de 
obtenção de energia pelas células e sua importância evolutiva e industrial. 
• Identificar os mecanismos de produção de energia pela respiração celular 
e sua vantagem energética diante da fermentação. 
• Identificar os mecanismos da fotossíntese e sua importância para a 
manutenção da vida na Terra. 
• Demonstrar, com experimentação, a produção de energia pelas 
leveduras, por meio da fermentação. 
TEMA 1 —SERES AUTÓTROFOS E HETERÓTROFOS 
Os seres vivos, quanto à obtenção de energia, podem ser classificados 
como autótrofos e heterótrofos. 
 
 
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Autótrofos são os seres que produzem seu próprio alimento, como é o 
caso de algumas bactérias, algas e plantas. Esses organismos podem realizar 
tanto a quimiossíntese como a fotossíntese para produzir as substâncias de que 
necessitam. 
Já os seres heterótrofos não são capazes de produzir seu próprio alimento 
e, por isso, precisam de outras fontes para obtenção de energia, por meio da 
respiração. Quando os organismos utilizam o oxigênio em seus processos 
respiratórios temos os chamados organismos aeróbicos ou aeróbios. Quando a 
síntese de energia não depende da presença de oxigênio, chamamos os 
organismos de anaeróbicos ou anaeróbios, e esse processo pode ser chamado 
de fermentação ou respiração anaeróbica. 
1.1 Organismos autótrofos 
Na Biologia, organismos autótrofos são os seres capazes de produzir seu 
próprio alimento. Segundo Soares (2005), trata-se: 
Do organismo que se nutre à própria custa, pois sendo clorofilado, 
realiza a fotossíntese e produz matéria orgânica necessária ao seu 
protoplasma celular a partir de compostos inorgânicos, como o dióxido 
de carbono (CO2) e água. Algumas bactérias contêm pigmentos 
correlatos a clorofila e também são autotróficas, mas outras só 
conseguem a síntese de compostos orgânicos à custa de energia não 
da luz, sendo chamados quimiossintetizantes. Os organismos 
autotróficos se dividem, portanto, em fotossintetizantes e 
quimiossintetizantes. Nas cadeias alimentares dos ecossistemas, os 
seres autotróficos se qualificam como produtores. 
Dessa forma, os organismos autótrofos constituem a base das cadeias 
alimentares e são fundamentais para a produção da matéria orgânica e do 
oxigênio nos ecossistemas, como é o caso de algumas bactérias, das algas e da 
totalidade das plantas. 
1.2 Organismos heterótrofos 
Os organismos heterótrofos são aqueles que não produzem seu próprio 
alimento e, portanto, precisam de fontes externas para obtenção de energia 
necessária aos processos vitais. 
Soares (2005) diz que a nomenclatura heterótrofos ou heterotróficos é a 
designação dada aos seres que, sendo incapazes de obter sua própria 
matéria à custa de substâncias inorgânicas do meio, procuram-na em 
organismos de outras espécies ou matéria putrefada, em 
 
 
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decomposição no meio, usando recursos como o predatismo, o 
parasitismo, o comensalismo, a saprobiose, etc. 
Pode-se citar como exemplos de heterótrofos os consumidores e 
decompositores de uma cadeia alimentar, tal como algumas espécies de 
bactérias, fungos e animais. 
1.3 Heterótrofos anaeróbicos e aeróbicos 
Entre os heterótrofos, a obtenção de energia pode ocorrer de forma 
anaeróbica ou aeróbica. Sobre eles, Soares (2005) elucida: 
Organismo inferior (bactérias, fungos e alguns vermes) que consegue 
viver na ausência de oxigênio. No organismo que faz respiração 
anaeróbica, os íons hidrogênio liberados durante as oxidações da 
glicose são recolhidos ou “aceitos” por compostos inorgânicos 
(nitratos, sulfatos e carbonetos) ou orgânicos (o ácido pirúvico que se 
forma durante o processo) e fazem o papel do oxigênio. Assim, não há 
o acúmulo de íons hidrogênio no protoplasma celular, nem a 
consequente acidose, que provocaria a morte da célula. E tudo isso se 
faz sem a necessidade de oxigênio. Alguns são anaeróbicos estritos 
e morrem na presença de oxigênio livre. É o que ocorre com o bacilo 
Clostridium tetani, causador do tétano. Isso justifica o uso de água 
oxigenada em ferimentos (ela libera oxigênio nascente ou livre no local 
machucado). Outros organismos são anaeróbicos facultativos, 
podendo viver tanto em anaerobiose quanto em aerobiose. 
Já organismo aeróbico é “todo aquele que não prescinde de oxigênio na 
sua respiração; qualidade que caracteriza a maioria dos seres vivos” (Soares, 
2005). Pode-se exemplificar com os animais, grupos de bactérias e a maioria 
dos fungos. 
TEMA 2 — FERMENTAÇÃO 
A fermentação, também conhecida como glicólise anaeróbica, é um 
processo pelo qual ocorre a degradação incompleta da glicose, resultando em 
um saldo de 2 moléculas de ATP, sem a participação do oxigênio. 
Energeticamente, consiste em um processo pouco eficiente quando 
comparado com a respiração aeróbica. 
Em geral, a fermentação é um processo realizado por micro-organismos, 
como algumas bactérias e alguns fungos, como as leveduras. Sendo organismos 
unicelulares, coloniais ou não, o gasto energético é relativamente pequeno, o 
que justifica o processo realizado. 
 
 
 
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2.1 Reações bioquímicas da fermentação 
Segundo Junqueira e Carneiro (2005) “a glicólise anaeróbica é o processo 
pelo qual uma sequência de onze enzimas do citosol promove transformações 
graduais numa molécula de glicose, sem consumo de oxigênio, produzindo duas 
moléculas de piruvato e liberando energia que é armazenada em duas moléculas 
de ATP”. A fermentação tem a seguinte equação geral: 
2 ADP + 2 Pi + energia da glicose → 2ATP 
Nesse processo, outros produtos também são liberados, como a água e 
o dióxido de carbono. Dependendo do tipo de fermentação, serão liberados 
álcool etílico (fermentação alcoólica), ácido acético (fermentação acética) ou 
ácido láctico (fermentação láctica). 
2.2 Importância da fermentação 
Biologicamente, a fermentação é um processo primitivo de obtenção de 
energia, supostamente o primeiro processo realizado pelos micro-organismos da 
Terra primitiva. No entanto, com a evolução do conhecimento pelos seres 
humanos, as práticas de fermentação tornaram-se tecnologicamente presentes 
nas sociedades, permitindo a obtenção caseira ou industrial de vários produtos 
resultantes desse processo. 
A fermentação alcoólica é realizada por bactérias e fungos. Entre os 
fungos podemos destacar o Saccharomyces cerevisiae utilizado na preparação 
de cervejas e pães. Na Figura 1, temos essa levedura intensamente utilizada na 
indústria de produção de alimentos e bebidas. 
Figura 1 – Saccharomyces cerevisiae, fungo utilizado na indústria 
 
Fonte:Kateryna Kon/Shutterstock. 
 
 
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Outro processo fermentativo importante é a fermentação láctica. Nele, 
ocorre a produção de ácido láctico pelas células, que é liberado como produto. 
Lactobacillus são as bactérias fermentadoras responsáveis pela produção de 
iogurtes, coalhadas, queijos, manteigas, carnes curadas (salames e embutidos), 
picles, chucrute ou azeitonas. A acidez do ácido láctico inibe o crescimento de 
micro-organismos, fato que contribui para a conservação dos alimentos. Na 
figura 2 temos colônias de Lactobacillus utilizados para a produção de iogurte e 
denominado, popularmente, de kefir: 
Figura 2 — Colônia de Lactobacillus 
 
Fonte: Madeleine Steinbach/Shutterstock. 
A fermentação acética é utilizada na fabricação do vinagre. As 
acetobactérias, após a fermentação anaeróbica de sucos e vinhos que 
produziram álcool etílico, transformam esse álcool em ácido acético. 
TEMA 3 — RESPIRAÇÃO AERÓBICA 
A respiração celular aeróbica acontece na presença de oxigênio e, por 
isso, tanto micro-organismos como eucariontes multicelulares a realizam. Ocorre 
nas mitocôndrias e em três etapas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia 
respiratória. 
A organela denominada mitocôndria, com suas membranas, facilita toda 
a ocorrência da respiração. Trata-se de um processo energético eficiente, já que 
uma molécula de glicose produz um saldo energético de 36 ou 38 ATP, 
dependendo do tipo celular e seu gasto energético no próprio processo de 
respiração. 
 
 
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Ao final do processo, uma molécula de glicose oxidada por 6 moléculas 
de oxigênio produz 6 moléculas de dióxido de carbono, 6 moléculas de água e 
ATP. 
3.1 Mitocôndria 
A mitocôndria é uma organela membranosa presente em células animais, 
vegetais, de fungos e de protozoários. Sua constituição membranosa contribui 
para as reações enzimáticas que ocorrem em seu interior, facilitando a 
degradação total da glicose e proporcionando um saldo energético bem maior 
que o da fermentação. 
O número de mitocôndrias em uma célula varia de acordo com seus 
gastos energéticos. Células musculares e neurônios, por exemplo, têm muitas 
mitocôndrias. 
As mitocôndrias são constituídas por uma membrana externa e uma 
membrana interna que sofre invaginações e dá origem às cristas 
mitocondriais. Internamente, a organela é preenchida por uma substância 
semelhante ao citosol e que constitui a matriz mitocondrial. 
A figura 3 representa a estrutura da mitocôndria, local das reações 
metabólicas de produção de ATP. 
Figura 3 — Esquema representativo da mitocôndria 
 
Fonte: Nopainnogain/Shutterstock. 
 
 
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3.2 Processo biológico da respiração aeróbica e formação do ATP 
O ATP funciona como uma molécula de reserva energética que pode ser 
utilizada pela célula a qualquer momento, nas diversas atividades celulares. 
Trata-se da energia imediatamente disponível à célula. 
Suas ligações químicas são altamente energéticas e liberam a energia 
para a célula. Segundo Junqueira e Carneiro (2005) “o ATP tem duas ligações 
ricas em energia; quando uma delas se rompe, libera aproximadamente 10 
quilocalorias por mol. Geralmente apenas uma ligação é rompida, segundo a 
equação ATP → ADP + Pi + energia” (Pi significa fosfato inorgânico e ADP, 
adenosina difosfato). 
O metabolismo celular e as reações de síntese de inúmeras moléculas 
orgânicas utilizam a energia do ATP. 
3.3 Etapas da respiração aeróbica 
A respiração celular dos organismos eucariontes divide-se em fases ou 
etapas: uma que independe da presença de moléculas de oxigênio, e outra que 
ocorre nas mitocôndrias exclusivamente com a presença dessas moléculas 
obtidas na respiração. 
A primeira etapa denomina-se glicólise. Nela, ocorre a degradação 
incompleta da glicose sem a presença de oxigênio e a formação do piruvato, com 
a participação de ATP já armazenado na célula. 
A segunda e a terceira etapas ocorrem na mitocôndria. Denominam-se 
fases aeróbicas porque dependem do oxigênio que entrou na célula por difusão. 
São denominadas, respectivamente, de ciclo de Krebs e cadeia respiratória. 
O ciclo de Krebs caracteriza-se como um processo que ocorre na matriz 
mitocondrial. Nele, o piruvato resultante da degradação incompleta da glicose 
transforma-se em H+, NADH+, CO2 e ATP, como demonstrado na figura 4: 
 
 
 
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Figura 4 – Esquema representativo do ciclo de Krebs. 
 
Fonte: Vectormine/Shutterstock. 
Ao final do processo do ciclo de Krebs, são produzidas três moléculas de 
CO2, uma molécula de ATP e íons hidrogênio que entrarão na composição do 
NADH e FADH2. 
A etapa da cadeia respiratória, última do processo, caracteriza-se como o 
momento em que íons H+ são transportados às cristas mitocondriais pelo NADH 
e pelo FADH2. 
Essa etapa apresenta grande eficiência energética devido à complexidade 
das reações químicas que ocorrem na matriz mitocondrial, formando as 
moléculas de água (H2O), de CO2 e a síntese do ATP, objetivo principal do 
processo. 
A figura 5 representa, na integridade, todas as etapas ou fases da 
respiração aeróbica: 
 
 
 
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Figura 5 – Representação das etapas da respiração aeróbica 
 
Fonte: Vectormine/Shutterstock. 
3.4 Equação química da respiração aeróbica 
Podemos representar, esquematicamente, a fotossíntese com a seguinte 
equação química: 
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ENERGIA 
A energia total pode ser de 38 ATP em células procarióticas de respiração 
aeróbica ou de 36 ATP em células eucariontes. A figura 6 representa a totalidade 
do processo respiratório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 6 – Representação geral da equação da respiração aeróbica. 
 
Fonte: Blueringmedia/Shutterstock. 
TEMA 4 – FOTOSSÍNTESE 
A fotossíntese é um processo biológico fundamental para a vida na Terra. 
É por ele que ocorre a produção de compostos orgânicos utilizados no 
mecanismo de produção de energia (por fermentação ou respiração aeróbica). 
A fotossíntese ocorre nos cloroplastos das células vegetais, organela 
membranosa rica em clorofila, pigmento de cor verde e com alta capacidade de 
absorver a energia luminosa fundamental para desencadear o processo 
fotossintético. 
Ocorre em duas etapas: a fase clara ou fotoquímica, totalmente 
dependente da energia luminosa, e a fase química (também chamada de fase 
escura) que não depende da luz e utiliza as substâncias produzidas na fase 
fotoquímica para dar continuidade ao processo. Ao final, substâncias como a 
glicose e o oxigênio são produzidos. 
Já a quimiossíntese utiliza substâncias químicas simples (nitrito, amônia) 
para a produção de compostos orgânicos. 
4.1 Cloroplasto 
O cloroplasto é um tipo específico de plasto que armazena clorofila, 
pigmento essencial para desencadear o processo fotossintético. 
 
 
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Para Junqueira e Carneiro (2005): 
Os cloroplastos, contendo predominantemente clorofilas, ocorrem em 
algas verdes e nas partes aéreas verdes das plantas, tendo 
importância fundamental nas economias da célula vegetal por serem o 
local da fotossíntese. Eles permitem que as células sejam capazes de, 
na presença de luz, remover o carbono do dióxido de carbono do ar e 
incorporá-lo em suas próprias substâncias, liberando oxigênio da 
célula concomitantemente. 
Dessa forma, os cloroplastos são organelas membranosas que se 
apresentam como estruturas discoides, parecidas com uma lente biconvexa. 
Apresentam duas membranas envolventes e inúmeras membranas internas, que 
formam pequenas bolsas discoidais e achatadas, os tilacoides (do grego 
thylakos, bolsa). Esses tilacoides se organizam uns sobre os outros, formando 
estruturas cilíndricas que dão origem ao um granum. 
Na figura 7 temos a estrutura de um cloroplasto com todas as estruturas 
típicas dessa organela: 
Figura 7 – Estrutura geral do cloroplasto 
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock. 
4.3 Etapas da fotossíntese 
A fotossíntese ocorre em duas etapas: a fase fotoquímica e afase 
química. 
As reações da fase fotoquímica ocorrem na membrana dos tilacoides com 
a participação de pigmentos do granum, da água e da luz. Nessa fase ocorre a 
produção de oxigênio, ATP e NADPH2. Todas essas substâncias serão utilizadas 
 
 
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na fase química. É importante ressaltar que o oxigênio produzido na fase clara 
da fotossíntese provém da fotólise da água. 
Na fase química, a energia contida nos ATP e os hidrogênios dos NADPH2 
será utilizada para a construção de moléculas de glicose. A síntese de glicose 
ocorre durante um complexo ciclo de reações do qual participam vários 
compostos simples. Nesse ciclo, moléculas de CO2 unem-se umas às outras 
formando cadeias carbônicas que levam à produção de glicose. A energia 
necessária para o estabelecimento das ligações químicas ricas em energia é 
proveniente do ATP, do hidrogênio que promoverá a redução do CO2. 
4.4 Equação geral da fotossíntese 
Concluídas as etapas fotoquímica e química, a equação geral da 
fotossíntese pode ser representada por: 
6CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 
Dessa forma, concluiu-se que: 
Estudos que vem sendo feitos há mais de 200 anos foram 
demonstrando que: a fotossíntese usa dióxido de carbono produzido 
por combustão, ou que é exalado pelos animais para produzir carbono; 
a fotossíntese requer água e luz para liberar oxigênio; a luz necessária 
para a fotossíntese é absorvida pela clorofila; o oxigênio liberado 
durante a fotossíntese vem da água e não do dióxido de carbono. 
A figura 8 resume tanto a fase fotoquímica como a fase química da 
fotossíntese: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 8 – Resumo do processo fotossintético 
 
 
Fonte: Vectormine/Shutterstock. 
4.5 Relações entre a respiração e a fotossíntese 
Há uma relação muito íntima entre os processos de respiração celular 
aeróbia e a fotossíntese. Isso fica evidente à medida que se verifica, na equação 
geral dos dois processos, que os produtos de excreção da respiração celular, o 
dióxido de carbono e a água, são consumidos na fotossíntese e, por outro lado, 
é liberado o oxigênio, além de serem produzidos hidratos de carbono 
(carboidratos), ambos utilizados na respiração celular. A figura 9 exemplifica a 
relação entre fotossíntese e respiração celular aeróbica. 
 
 
 
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Figura 9 – Relações de complementaridade entre a respiração celular e a 
fotossíntese 
 
Fonte: Sakurra/Shutterstock. 
4.6 Quimiossíntese 
A quimiossíntese é um processo de produção de substâncias complexas 
e orgânicas a partir de substâncias simples como a amônia e o nitrito e que é 
realizado por arqueas e bactérias. 
Várias bactérias, como as encontradas no solo, são quimiossintetizantes, 
e alguns exemplos são as sulfobactérias, que realizam seu metabolismo por 
meio da oxidação do enxofre, e as nitrobactérias que, ao realizar a 
quimiossíntese, são importantes nos ciclos do nitrogênio, convertendo amônia e 
nitrito em nitrato absorvido pelas plantas, fundamental na síntese proteica 
desses indivíduos. 
TEMA 5 – FERMENTAÇÃO NA PRÁTICA 
A fermentação ocorre em várias práticas industriais ligadas ao nosso dia 
a dia. Esse processo é fundamental para compreender as formas como os micro-
organismos obtêm energia e ainda são utilizados tecnologicamente pelos seres 
humanos para a produção de bebidas e alimentos. 
Dessa forma, faremos a seguinte atividade prática com as leveduras 
(conhecidas popularmente como fermento de pão): 
 
 
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• Para tanto, você vai precisar de: quatro tubos de ensaio ou quatro garrafas 
pet pequenas, balões (mesmo número de tubos de ensaio ou garrafas); 
água; açúcar e fermento. 
• Separe os quatro recipientes, numere e coloque em cada um deles: I- 
Água; II- Água + açúcar; III- Água + fermento; IV- Água + fermento de pão 
+ açúcar; 
• Encaixe as bocas dos balões nos recipientes; 
• Anote o tempo e o que ocorrerá em cada tubo de ensaio. 
Após a experimentação, elabore um relatório com introdução, objetivo da 
aula, a metodologia utilizada, os resultados e as conclusões, bem como as 
referências utilizadas para a escrita. Um bom trabalho teórico-prático! 
NA PRÁTICA 
1. Vamos organizar um quadro comparativo entre a fotossíntese e a 
respiração celular aeróbica? Dessa forma, você terá um resumo desses 
processos biológicos fundamentais para a manutenção da vida na Terra: 
Processos Fotossíntese Respiração celular 
Conceito 
Organela celular 
Etapas 
Substâncias utilizadas 
Produtos 
Equação geral 
Importância 
 
2. Explique a origem do oxigênio da fotossíntese e como as investigações 
desse processo levaram a essa conclusão. Consulte duas fontes de 
pesquisa e redija um parágrafo sobre o tema. 
3. Com a fermentação, podemos produzir industrialmente o pão, a cerveja, 
o iogurte, por exemplo. Que tal produzirmos esse último composto? Mão 
na massa: 1 litro de leite integral, 1 iogurte natural; aqueça o leite sem 
deixar ferver, a uma temperatura de 35 a 40 °C; deixe ficar morno e 
adicione o iogurte natural; cubra com um pano o recipiente do líquido e 
deixe em repouso por 24 horas. Seu iogurte estará pronto. Aproveite para 
ler o texto “A química por trás do iogurte”, disponível em: 
 
 
17 
<https://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/08/150825_vert_fut_seg
redos_iogurte_ml>. Acesso em: 22.nov. 2018. 
4. O conhecimento científico caracteriza-se como uma produção histórica e 
social. E quando ele se relaciona com a fotossíntese não é diferente. Por 
isso, chegar aos conhecimentos atuais demandou muitas pesquisas e 
investigações. 
Vamos conhecer um pouco mais sobre a fotossíntese acessando o artigo 
sobre sua história e seu processo, disponível em: 
<http://www.redalyc.org/pdf/500/50021611002.pdf>. Acesso em: 22. nov. 
2018. Após a leitura, explique como foi possível chegar aos 
conhecimentos atuais sobre a fotossíntese. 
5. Leia o artigo sobre práticas de sala de aula para a compreensão da 
fotossíntese pelos estudantes que está disponível em: 
<http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/cadernospde/pdebusca/pr
oducoes_pde/2013/2013_unicentro_bio_artigo_renate_neumann_braun.
pdf> (Acesso em: 21. nov. 2018) e reflita: as atividades de fotossíntese 
realizadas pelo docente foram significativas para o aprendizado do tema? 
Justifique: 
FINALIZANDO 
Encerrando a nossa aula vamos revisar os temas estudados: 
• As principais diferenças entre seres autótrofos e heterótrofos, aeróbicos e 
anaeróbicos. 
• A fermentação, sua importância biológica e industrial. 
• A eficiência energética da respiração aeróbica que ocorre nas 
mitocôndrias 
• A transformação da energia luminosa em energia química pela 
fotossíntese. 
• Praticando a fermentação. 
 
https://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/08/150825_vert_fut_segredos_iogurte_ml
https://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/08/150825_vert_fut_segredos_iogurte_ml
 
 
18 
REFERÊNCIAS 
CARNEIRO, J.; JUNQUEIRA, L. C. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. 
CURTIS, H. Biologia geral. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 1997. 
FERNANDES MARTINS, N. Uma síntese sobre aspectos da fotossíntese. 
Revista de Biologia e Ciências da Terra, v. 11, n. 2, 2011, p. 10-14 
Universidade Estadual da Paraíba Paraíba, Brasil. 
SOARES, J. L. Dicionário etimológico e circunstanciado de Biologia. São 
Paulo: Scipione, 2005.