Aula 12 - Fotossíntese

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Fotossíntese 
Aula 16 – Bioquímica 
Ecologia da Fotossíntese 
Fluxo de energia para os ecossistemas 
 Canalização da energia luminosa para a conversão de 
moléculas simples (CO2 e H2O) em complexas (carboidratos). 
 Estes carboidratos são a base energética da manutenção dos 
ecossistemas. 
 
Ecologia da Fotossíntese 
Liberação do oxigênio 
 Um subproduto do processo da fotossíntese é o O2. 
 Molécula vital para organismos que realizam a respiração celular 
 Molécula importante no processo de formação da camada de 
ozônio 
Remoção do CO2 da atmosfera e da água 
 A fotossíntese é parte fundamental do ciclo do carbono, captando 
o CO2 liberado na respiração e combustão de combustíveis fósseis 
 
 
A luz: fonte de energia 
 A luz branca é uma mistura de diferentes cores. 
 Cada cor corresponde a um comprimento de onda no 
qual a radiação viaja. 
 
A luz: fonte de energia 
Comprimento de onda x energia associada 
 A radiação de cada comprimento de onda tem uma energia 
associada, no qual quanto menor o comprimento de onda, 
maior a sua energia. 
 No espectro visível, a luz violeta tem o menor comprimento de 
onda (mais energético) e a luz vermelha tem os maiores 
comprimentos de onda. 
 Dentro os não visíveis temos: 
 Menores que o violeta: UV, Raios X e gama 
 Maiores que o vermelho: infra-vermelho, radares, ondas de rádio e 
televisão 
 
Efeito fotoelétrico da luz 
 A energia luminosa pode excitar elétrons de um metal 
 Cada metal tem um comprimento de onda específico para 
excitação de seus elétrons. 
 Os elétrons deste metal ao receber energia podem se 
transferir para outra molécula (oxido-redução) 
 
Os pigmentos 
 São compostos nos sistemas vivos capazes de absorver a 
energia da luz e transferir seus elétrons 
 Os pigmentos absorvem a energia de todos os comprimentos de 
onda exceto o de sua cor 
 É importante que a planta tenha pigmentos de diferentes cores 
para absorver todo o espectro de luz disponível 
 
Os pigmentos 
 São moléculas que possuem átomos metálicos doadores 
de elétrons 
 
Os pigmentos 
 Quando os pigmentos absorvem a luz, seus elétrons 
ficam excitados e a energia desses elétrons podem ser 
dissipadas de 3 formas: 
 Fluorescência 
 A energia pode ser transferida de um pigmento para outro 
vizinho, processo chamado de transferência por ressonância. 
 O elétron excitado pode ser transferido para uma molécula 
vizinha aceptora de elétrons 
 
Pigmentos fotossintetizantes 
 Clorofila a: 
Pigmento essencial para a fotossíntese e está presente em todos 
os seres fotossintetizantes (75% das clorofilas foliares). 
 Clorofila b: 
Pigmento acessório, com espectro de absorção diferente da 
clorofila a 
 Carotenóides: 
Pigmento que além de capta a luz, tem a função de agente anti-
oxidante das clorofilas. 
 Outros pigmentos acessórios: 
Clorofila c, bacterioclorofila, ficobilinas 
 
Pigmentos fotossintetizantes 
Local da fotossíntese 
 A fotossíntese ocorre em maior eficiência nas folhas 
 As células parenquimais do mesófilo são ricas em cloroplastos 
 Os cloroplastos contém os centros realizadores da fotossíntese 
chamados tilacóides 
Local da fotossíntese 
 
Etapas da fotossíntese 
 A fotossíntese ocorre em dois processos distintos: 
 Reações de transdução de energia (Fase Clara) 
 Reações de fixação de carbono (Fase Escura) 
 A fase escura ocorre tanto na presença quanto na 
ausência de luz. 
 A fase clara é dependente da luz (energia luminosa) 
 
Fase Clara da Fotossíntese 
Captação de energia 
 No cloroplasto, as clorofilas e outros pigmentos estão 
organizados em fotossistemas (250 a 400 pigmentos) 
 Os fotossistemas apresentam dois componentes: 
 Complexo antena 
 Centro de reação 
Fase Clara da Fotossíntese 
 A energia é canalizada do complexo antena para as 
clorofilas do centros de reação 
 As clorofilas do centro de reação transferem seus elétrons 
altamente energéticos para aceptores de elétrons 
Fase Clara da Fotossíntese 
 Existem dois tipos de fotossistemas 
 A diferença está no tipo de molécula de clorofila A presente no 
centro de reação 
 Fotossistema I: Clorofila P700 
 Fotossistema II: Clorofila P680 
 A energia flui do fotossistema II para o fotossistema I 
 Ocorre uma cadeia de óxido-reduções que liberam energia 
para bombear H+ para o interior do tilacóide 
Fase Clara da Fotossíntese 
 Ao fluir pelos fotossistemas a energia é utilizada para 
bombear H+ para o interior do tilacóide 
 A energia da oxidação da plastoquinona é utilizada para 
bombear um H+ para o interior do tilacóide 
 A fotólise da água fornece novos elétrons para as 
clorofilas do centro de reação 
 A energia da luz é utilizada para quebrar a molécula de água 
 Os produtos são moléculas de O2 e H
+ 
 O O2 é liberado para o ambiente 
 O H+ é essencial para a formação do gradiente de prótons 
Fase Clara da Fotossíntese 
Fase Clara da Fotossíntese 
 Existem na membrana do tilacóide complexos de ATP-sintase que 
utilizam a energia da bomba H+ para converter ADP em ATP. 
 A cada passagem de 2 elétrons é possível formar 1 ATP por este 
sistema 
 
Fase Clara da Fotossíntese 
 Organização da membrana do tilacóide 
Fase clara da fotossíntese 
 Existe uma via cíclica dos elétrons no fotossistema I 
 Os elétrons em vez de cair na via de NADP+, são desviados para 
uma via que doa os elétrons para outro fotossistema I 
 Nesta rota a energia gerada também é utilizada para captar H+ 
para o interior do tilacóide 
 Com isso é possível converter 1 ATP a cada ciclo 
 
Fase clara da fotossíntese 
 Fase cíclica de formação de ATPs no fotossistema I 
Resumo geral da fase clara 
 Energia da luz excita elétrons continuamente 
 Energia dos elétrons flui ao longo dos fotossistemas 
 Para cada 2 e- excitados da P680, 1 NADPH é formado 
 Plastoquinonas usam a energia para captar H+ 
 Cada 2e- que passam correspondem a produção de 1 ATP 
 Na fase cíclica os elétrons passam pelo fotossistema I 
continuamente formando ATPs 
 Fotólise da molécula de água 
 Cede os elétrons de volta às clorofilas oxidadas 
 Libera mais H+ no interior do tilacóide e O2 para o ambiente 
 
Fase escura da fotossíntese 
 Também chamada de fase de fixação dos carbonos 
 Ciclo de reações (em três estágios) chamado de Ciclo de Calvin 
 Nesta etapa os carbonos do CO2 são utilizados para formar um 
carboidrato de 3 carbonos (gliceraldeído-3-fosfato – PGAL) 
 A energia para a formação do PGAL vem dos ATPs e NADPHs 
gerados na fase clara 
 O PGAL é posteriormente transformado em carboidrados mais 
complexos (sacarose, amido, glicose) 
 
Fase escura da fotossíntese 
Primeiro estágio: fixação do CO2 
 Nesta etapa o CO2 é combinado com uma molécula de 5C chamada 
Ribulose Bifosfato (RuBP), gerando uma molécula de 6 carbonos. 
 Este composto é instável e logo é hidrolisado formando duas 
moléculas de 3C, chamada de 3-fosfoglicerato (PGA). 
 
Fase escura da fotossíntese 
Segundo estágio: Redução do PGA 
 Por meio de duas reações, o PGA é reduzido a PGAL. 
 Nesta etapa são consumidos 1 ATP e 1 NADPH para cada PGA 
reduzido 
 
Fase escura da fotossíntese 
Terceiro Estágio: Regeneração da RuBP 
 Neste estágio, 5 moléculas de PGAL reagem para formar 3 
moléculas de RuBP. 
 Neste processo são consumidos 3 ATPs 
 
Fase escura da fotossíntese 
 Portanto para a liberação de 1 PGAL para “estoque”, 
consome-se: 
 3 CO2 
 9 ATPs 
 6 NADPHs. 
 A fase clara cíclica é essencial para o fornecimento de 
ATPs para a fixação do carbono. 
 Se consome mais ATPs do que NADPHs 
 
Destino do PGAL 
 O PGAL residual é utilizado para formar o amido e a 
sacarose 
 
PGAL 
Destino do PGAL 
 O que fica no cloroplasto é convertido em amido no 
estroma