Captura de energia e fixação do carbono

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Captura de energia e fixação do carbono
● Foto e bioquímica - absorção de fóton e transformação em energia química
○ Fotoquímica: tilacóide
○ Bioquímica: estroma
● Cloroplasto - protagonista da fotossíntese
○ Membrana tilacóide - formada por granum
○ Conjunto membranoso que nada em estroma
○ Membrana interna e externa
● Pigmentação
○ Requisito: Ter células com pigmento
○ Clorofila e carotenóides
○ Grupo prostético (não ficam boiando no cloroplasto) e cromóforo (que
porta cor)
○ Prostético: tudo aquilo que é ligado a uma proteína e não é formado
por aminoácidos
○ Esses pigmentos ficam na membrana tilacóide
○ A luz é transferida de molécula a molécula - transferência de energia
● Transferência de energia
●
○ A transferência de energia no complexo antena é exclusivamente física,
não envolve transformações químicas no processo
○ P680 - absorve energia na faixa de 680 nanômetros
○ Ao receber energia, sai do estado fundamental (basal) para o estado
excitado(*)
○ Razão dessa ordem: capacidade de cada molécula captar e transmitir
essa energia
○ Parte da energia é perdida (calor, fluorescência...) e uma parte irá para
a produção de carboidratos através da fotossíntese - mas grande
parte dessa transferência chega até o fotossistema - centro de reação
●
○ Os vegetais terrestres apresentam diversas moléculas de clorofilas a e
b e carotenóides
● Pigmentos do cloroplasto
○ São boas condutoras por possuírem duplas alternadas - elétrons em
ressonância
○ Duplas alternadas e ligações simples - maior eficiência de captação de
energia
○ Clorofila a e b - diferença das moléculas
■ A - metila
■ B - aldeído CHO
■ Anel porfirínico com H como heteroátomos, coordenado com
magnésio
■ Magnésio e H fazem com que seja verde (tem a mesma função
do Ferro na hemoglobina)
○ Carotenóides
■ Proteção contra raios UV - principalmente no início da vida
●
● Fosforilação acíclica
○ Importante para o metabolismo
○ Fosforilação assistida por luz
○ Fosforilação -> produz ATP
○ Diretamente ligado a fotossíntese
○ Não é cíclico
○ 2% de água que não é perdida na respiração é usada nessa fase
○ Libera elétron na forma de H- (hidreto)
●
○ Transporte
■ Captação de energia pelos pigmentos
■ Fotossistema 2 - fotólise da água - oxidação da água
■ Plastoquinona
■ Citocromo b6f
■ Plastocianina
■ Fotossistema 1
■ Ferredoxina
■ Proteína catalisadora da redução de NADP+ para NADPH
■ Acúmulo transitório de íons H+ no lúmen
■ após a fotólise da água e quando ocorre a transferência
de e- na plastoquinona para o citocromo b6f
■ Gradiente de potencial eletroquímico alto no lúmen em
comparação ao estroma
■ Impulsiona a ATPase a bombear parte desses prótons de volta
para o estroma
■ Síntese de ATP
○ A ocorrência da fosforilação acíclica possibilita a formação de energia
na forma de ATP e poder redutor (NADPH)
● Fotofosforilação cíclica
○ Alguns estímulos externos favorecem
○ Diferença da acíclica
■ Na acíclica, o e- que chega na ferredoxina é transferido para o
NADP+, que passa a ser reduzido gerando poder redutor na
forma de NADPH
■ Na cíclica, o e- recebido pela ferredoxina é retornado para o
citocromo b6f. Consequentemente transfere o e- para
plastocianina que transfere para o fotossistema 1, que transfere
para ferredoxina - e o ciclo recomeça
■ Não há sintetização de NADPH
■ E- comprometido com a redução dos centros metálicos contidos
no complexo proteico citocromo b6f
■ O bombeamento de H+ para o lúmen ainda acontece, mas em
taxa reduzida
○ Acíclica: produtos finais são ATP e NADPH (poder redutor)
○ Cíclica: produto final apenas ATP
○ Fotossistema 2 não participa do processo
● Reparo e regulação da máquina fotossintetizante
○ A planta precisa se proteger da radiação a qual está exposta
○ Parte da luz recebida é fotossintetizada
○ O que não for direcionado para fotossíntese, entra em processo de
produção elevada de espécies reativas de oxigênio
○ A fotoinibição ocorre quando a planta recebe mais energia do que
consegue fotossintetizar, e o faz para evitar que a proteína D1 seja
danificada
●
● Etapa fotoquímica
○ Leva a produção de NAPDH (poder redutor) gerado pela fotólise da
água
○ Fosforilação em si leva ao processo de formação de energia em forma
de ATP
○ Etapa de conversão de energia luminosa em poder redutor e ATP, que
serão usadas na etapa bioquímica
●
● Etapa bioquímica
○ Impulsionada pelo processo de trocas gasosas (entrada de CO2)
○ A abertura do poro estomático favorece a perda de água na forma de
vapor e a entrada de CO2
○ CO2 reduzido à triose fosfato (participação de NADPH)
○ O ATP é a fonte de energia para as reações endotérmicas envolvidas
no processo
○ Também conhecido como fixação do CO2 ou ciclo de Calvin
○ Processo elucidado por Melvin Calvin e colaboradores usando
cromatografia bidimensional em papel e substratos com carbono 14
(Nobel em 1961)
○ Fosfoglicerato - derivado do ácido fosfoglicérico
●
● Ciclo de Calvin ocorre primariamente em 3 etapas
○ Carboxilação
■ Carboxilação da ribulose 1,5-bisfosfato é catalisada pela
RUBISCO
■ RuBisCo - Ribulose 1,5-bisfosfato carboxilase oxigenase
●
○ Redução
■ Recebimento de elétrons
○ Regeneração
●
○ 3 mols de ribulose 1,5-bisfosfato -> 6 mols de 3-fosfoglicerato ->
triose-fosfato (gliceraldeído-3-fosfato) -> 5 vão para manutenção do
ciclo de calvin e apenas 1 mol vai pra biossíntese de carboidrato
● Luz e biossíntese de Rubisco
○ A quantidade e atividade de enzimas da rota de biossíntese de
carboidratos são controladas pela luz