FotosSíntese, II

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FOTOSSÍ NTESE 
Fotofosfor ilação
Fotofosfor ilação é o processo de converter a energia de um elét ron excitado pela
luz em um a ligação de pirofosfato de um a m olécula de ADP . I sto acontece quando
os elét rons da água estão excitados pela luz na presença de P6 8 0 . A t ransferência
de energia é sem elhante ao t ransporte quim iosm ót ico de elét rons que acontece na
m itocôndria. A energia clara causa a rem oção de um elét ron de um a m olécula de
P6 8 0 que é parte do fotosistem a I I . Os P6 8 0 requerem um elét ron que é ret irado
de um a m olécula de água e divide-a em íons H+ e 2O− . Estes íons 2O− com binam -
se para form ar e liberar o diatôm ico 2O . O elét ron é im pulsionado a um estado de
energia mais alto e é preso a um receptor primário de elét rons que começa uma
série de reações de redox e passa o elét ron por um a série de portadores, para
finalm ente prendê- lo eventualm ente a um a m olécula no fotosistem a I . A luz
funciona em um a m olécula P7 0 0 no fotosistem a I , causando a im pulsão de um
elét ron para um nível potencial m ais alto. O elét ron prende-se a um aceptor
prim ário de elét rons, diferente do associado com o fotosistem a I I . O elét ron é
passado novam ente por um a série de reações de redox, sendo preso
eventualm ente a NADP+ e H+ para form ar NADPH. O elét ron do fotosistem a I I
subst itui o elét ron excitado na m olécula P7 0 0 . Há assim um fluxo cont ínuo de
elét rons da água para o NADPH. Esta energia é usada na Fixação de Carbono. O
fluxo cíclico de elét rons acontece em alguns eucariontes e bactér ias fotossintét icas
prim it ivas. Nenhum NADPH é produzido, só ATP. I sto acontece quando as células
podem requerer ATP adicional, ou quando não há nenhum NADP+ para se reduzir a
NADPH. No fotosistem a I I , o bom beam ento de íons H+ no t ilacóide e a conversão
de ADP + P em ATP é dir igido por gradientes de elét rons estabelecidos na
m em brana do t ilacóide.
 
 
As Halobactérias que crescem em água ext rem am ente salgada são
facultat ivam ente aeróbicas, elas podem crescer quando o oxigênio está ausente. Os
pigm entos purpúreos, conhecidos com o ret inais (um pigm ento tam bém encont rado
no olho hum ano) age de form a sem elhante a clorofila. O com plexo ret inal e
proteínas da m em brana é conhecido com o bacteriorodopsina que gera elét rons que
estabelecem um gradiente de prótons, que dá poder a um a bom ba de ADP-ATP
gerando ATP à part ir da luz solar sem clorofila. I sto apóia a teoria que os processos
quim iosm ót icos são universais na capacidade de gerar ATP.
Reação escura
As reações de fixação de carbono, são tam bém conhecidas com o Reações Escuras
(ou Reações I ndependentes da Luz) . O dióxido de carbono não ent ra em autót rofos
unicelulares e aquát icos por nenhum a est rutura especializada. As plantas terrest res
têm que se proteger cont ra a falta de água e assim células especializadas
conhecidas com o estôm atos evoluem para perm it ir que o 2CO ent re e saia da folha.
O Ciclo de Calvin ocorre no est rom a dos cloroplastos. O 2CO é capturado pelo
bifosfato de r ibulose (RuBP) que é um a cadeia 5-C. Seis m oléculas de 2CO ent ram
no Ciclo de Calvin e produzem eventualm ente um a m olécula de glicose. As reações
neste processo foram desenvolvidas por Melvin Calvin (abaixo) .
Melvin Calvin estudou com postos orgânicos m arcadas com carbono-14, ele se
encarregou deste t rabalho ao térm ino da 2ª guerra para prover m aterial para as
pesquisas de John Lawrence e para o seu próprio estudo de fotossíntese. Usando o
carbono-14, disponível em abundância em reatores, e valendo-se de técnicas de
t rocas íônicas, Calvin e seus auxiliares t raçaram o cam inho com pleto do carbono na
fotossíntese. A realização lhe valeu o prêm io Nobel de quím ica em 1961.
 O prim eiro produto estável do Ciclo de Calvin é o fosfoglicerato (PGA) , um a
substância quím ica 3-C . A energia do ATP e a energia gerada pelos portadores de
NADPH são usadas nos fotosistem as para prender o fosfato ( fosfor ilato) no PGA.
Eventualm ente há 12 m oléculas de fosfato de gliceraldeído ( tam bém conhecido
com o fosfogliceraldeído ou PGAL, 3-C) dois dos quais são rem ovidos do ciclo para
produzir glicose. As m oléculas de PGAL restantes são convert idas, at ravés de
energia do ATP, em 6 m oléculas de RuBP, e assim com eça o ciclo novam ente.
Lem bre-se da com plexidade da vida, cada reação neste processo, com o no Ciclo de
Krebs, é catalisada por um a enzim a específica diferente.
O Cam inho C-4
Algum as plantas desenvolveram um passo prelim inar ao Ciclo de Calvin (que
tam bém é cham ado de cam inho C-3) , este passo de preâm bulo é conhecido com o
C-4. Enquanto a m aioria da fixação de carbonos com eça com o RuBP, os C-4
com eçam com um a m olécula nova, fosfoenolpiruvato (PEP) , um a substância
quím ica 3-C que é convert ida em ácido de oxaloacét ico (AOA, um a substância
quím ica 4-C) quando o 2CO é com binado com o PEP. O AOA é convert ido em Ácido
Málico e então é t ransportado da célula do m esófilo para as células da baínha (as
células que envolvem as est ruturas vasculares no inter ior das folhas) , onde o AOA é
quebrado em PEP m ais 2CO . O gás carbônico ent ra no Ciclo de Calvin, com o PEP
sendo então devolvido à célula do m esófilo. Os açúcares resultantes são agora
adjacentes aos veios das folhas e podem ser prontam ente t ransportados ao longo
da planta.
 
A captura do 2CO pelo PEP é m ediada pela enzim a PEP-carboxilase que tem um a
afinidade m ais forte por gás carbônico que a RuBP-carboxilase. Quando o nível de
2CO cai abaixo do patam ar da RuBP-carboxilase, o RuBP é catalisado com oxigênio
em vez de gás carbônico. O produto daquela reação form a ácido glicólico, um a
substância quím ica que pode ser "quebrada" at ravés da fotorespiração e não pode
ser produzido nem NADH nem ATP, cujo efeito dest rói o Ciclo de Calvin . As plantas
C-4 que freqüentem ente crescem juntas, têm que se ajustar a níveis baixos de
2CO , elevando-se a concent ração de 2CO art ificialm ente em certas células para
prevenir a fotorespiração. As plantas C-4 evoluíram nas regiões t rópicas e são
adaptadas a temperaturas mais altas que as plantas C-3 achadas a lat itudes mais
altas. As plantas C-4 comuns incluem a grama e a cana de açúcar. Note também
que o AOA e o Ácido Málico têm funções em out ros processos, assim estas
substâncias quím icas estão presentes em todas as plantas.
 
O Ciclo de Carbono
As plantas podem ser vistas com o depósitos de carbono, podendo rem over CO2 da
atm osfera e oceanos e fixando-o em substâncias quím icas orgânicas. As plantas
tam bém produzem algum gás carbônico pela sua respiração, m as isto é
rapidam ente consum ido at ravés da fotossíntese. Plantas tam bém convertem
energia da luz em energia quím ica de ligações C-C covalentes. Os Anim ais são
produtores de 2CO que derivam a sua energia de carboidratos e out ras substâncias
quím icas produzidas por plantas pelo processo de fotossíntese.
O equilíbr io ent re a rem oção de gás carbônico pelas plantas e geração de gás
carbônico pelos anim ais tam bém é igualada pela form ação de carbonato nos
oceanos. I sto rem ove o excesso de gás carbônico do ar e água (am bos têm que
estar em equilíbr io em relação ao gás carbônico) . Com bust íveis fósseis, com o
pet róleo, carvão, e a m adeira geram gás carbônico quando queim ados. Os
com bust íveis fósseis são form ados em últ im a instância at ravés de processos
orgânicos, e tam bém representam um t rem endo depósito de carbono. A at ividade
hum ana aum entou grandem ente a concent ração de gás carbônico no ar. Este
aum ento conduziu ao aquecim ento global, um aum ento nas tem peraturas ao redor
do m undo, o Efeito Estufa. O aum ento das concent rações de gás carbônico e
out ros contam inantes produziram no ar a chuva ácida onde a água cai no ar
poluído e quim icam ente se com bina com gases carbônicos, óxidos nit rosos,e
óxidos de enxofre, produzindo um a chuva com pH tão baixo quanto 4. I sto resulta
em m atanças de peixes e m udanças no pH da terra que pode alterar a vegetação
natural e usos da terra. O problem a do Aquecim ento Global pode conduzir ao
degelo das calotas polares no pólo Norte e na Antárt ida o que pode elevar o nível
do m ar em pelo m enos 120 m et ros. Mudanças no nível do m ar e sua tem peratura
afetar iam o clim a, alterando a produção de gêneros agrícolas e os padrões de
chuva.