aula-8---fotossintese-fase-luminosa-2017

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Fosforilação Oxidativa e 
Fotossíntese são dois 
processos de captação 
de energia pelos 
organismos vivos – 
relacionados pelo ciclo 
de energia entre os 
organismos vivos e que 
apresentam semelhanças 
e diferenças. 
Fosforilação oxidativa 
(mitocôndrias) 
•Usa energia produzida durante a 
oxidação dos carboidratos, lipídeos e 
aminoácidos para a síntese de ATP e 
redução do oxigênio em água. 
•Formação de gradiente 
eletroquímico que leva à síntese de 
ATP (energia para células) 
Fotofosforilação = fotossíntese 
(cloroplastos) 
•Usa energia luminosa para a síntese 
de compostos orgânicos reduzidos, 
usa água e libera oxigênio. 
•Formação de gradiente 
eletroquímico que leva à síntese de 
ATP e de NADPH usados como 
energia para síntese de carboidrato 
carboidratos 
A fotossíntese (que ocorre nos cloroplastos) tem duas fases: 
1 - a energia 
luminosa é 
transformada em 
energia química 
(NADPH e ATP) 
com o uso de 
água e liberação 
de oxigênio 
 
2 - a energia 
química formada 
é utilizada para a 
síntese do 
carboidrato 
 
Alguns experimentos comprovam os produtos 
da fotossíntese e sua dependência da luz 
A chama de uma vela em um ambiente fechado com 
uma planta junto só de mantém na presença de luz 
 
 
 
Folhas protegidas da luz e que não realizam a fotossíntese, 
não possuem amido estocado. 
Descoloração com alcool 
Coloração com lugol (iodo) 
Luz é a fonte de energia da fotossíntese 
Ocorre formação de oxigênio e carboidrato 
O que mais é importante para a realização da 
fotossíntese além da luz (reagentes)? 
Do que é formada uma molécula de carboidrato? 
CO2 + H2O → (CH2O)n + O2 
Equação total da fotossíntese 
CO2 + H2O O2 + (CH2O)n 
LUZ 
Que tipo de reação é essa ? 
A equação total da fotossíntese descreve uma 
reação de oxidação-redução onde a H2O doa 
elétrons (como hidrogênio) para a redução do CO2 
até o carboidrato (CH2O)n. 
 
Afinidade 
por e- 
Oxigênio mais eletronegativo, maior E, último aceptor 
de elétrons e a água um péssimo doador de elétrons 
Potencial de 
redução 
Fotofosforilação - precisa CRIAR condições 
para que a água consiga ser um bom 
doador de elétrons para reduzir o CO2 
formar carboidratos. 
COMO OCORRE ISSO?.... 
Através da captação de 
energia da luminosa pelo 
sistema fotossintético 
•Reações 
luminosas da 
Fotossíntese 
A fotossíntese abrange 2 processos, que ocorrem nos 
cloroplastos. 
1) as reações luminosas, que 
ocorrem apenas quando as 
plantas estão bem iluminadas; 
formação de doador de e- 
originando ATP, NADPH e O2
 
2) as reações de fixação do 
carbono (reações bioquímicas) 
que ocorrem tanto na luz como 
no escuro; formação dos 
carboidratos (ATP, NADPH e CO2) 
Etapas da fotossíntese 
Estrutura dos dos cloroplastos 
Membrana externa 
lisa, permeável a 
íons e pequenas 
moléculas. 
 
Membrana interna é 
composta por várias 
dobras (vesículas) 
formando 
os tilacoides , grana 
e as lamelas, 
envolvidos por uma 
porção aquosa, 
estroma. 
Organela presente nas plantas e outros organismos fotossintetizadores. 
Possui clorofila, pigmento responsável pela sua cor verde. 
Delimitados por duas membranas lipoprotéicas: 
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica11.php 
Membranas tilacoides estão embebidos os complexos com 
pigmentos fotossintetizadores e transportadores de elétrons que 
promovem as reações luminosas (fotossistemas – PSI e PSII), 
transportadores de elétrons que unem os fotossistemas e a e ATP 
sintase. 
Estroma – fase aquosa com a maioria das enzimas das reações de 
assimilação de carbono 
O que se encontra nas membranas tilacóides 
e no estroma dos cloroplastos? 
http://studyingplantphysiology.blogspot.com.br/ 
Conceitos importantes para entender a 
fotossíntese 
Luz e Pigmentos 
1 - Luz é uma radiação eletromagnética 
 
Possui características tanto de uma onda 
como de uma partícula 
 
Comprimento de onda (λ) 
é a distância entre cristas 
de onda sucessivas 
 
Frequencia (η) é o número 
de cristas de onda num 
determinado tempo 
Uma onda é caracterizado por um comprimento 
de onda e uma frequencia 
Luz também é uma partícula chamada fóton 
 
 Cada fóton contém uma quantidade de energia que 
é chamada quantum 
 O quantum de um fóton depende da frequencia da 
luz/comprimento de onda 
 
comprimento onda frequencia energia 
 
Luz solar é como uma 
chuva de fótons de 
frequencias diferentes. 
Pequena parte da 
energia solar é usada 
na fotossíntese (1%). 
Nossos olhos são sensíveis a só uma gama pequena 
de frequencia — a região de luz visível do espectro 
eletromagnético 
São moléculas que possuem uma estrutura 
especial onde alguns átomos podem absorver a 
energia dos fótons 
2 - Pigmentos 
Como acontece a absorção de luz por um átomo? 
Elétron em sua órbita 
normal, estável 
Feixe de luz incidente 
transfere energia 
Elétron muda de camada 
energética - instável 
Elétron volta para sua 
órbita normal, estável 
Elétron libera energia 
•Calor 
•Fluorescência 
•Fotoquímica 
•Transferência 
(exciton) 
Na natureza existem diferentes tipos de pigmentos 
capazes de absorver energia luminosa em 
diferentes comprimentos de onda 
A clorofila é o mais importante 
pigmento para absorção de luz 
para a fotossíntese nos vegetais 
Vegetais superiores tem dois 
tipos a e b (2:1) 
Cadeia lateral fitol e um 
conjunto de 5 anéis com 5 
átomos contendo os átomos de N 
coordenados com um Mg 
Sequencias alternadas de 
simples e duplas ligações nos 
anéis são responsáveis pela 
absorção de luz e transferência 
de elétrons 
Apresentam cor verde (absorve 
vermelho e azul) 
Clorofila a (650nm) e b (450nm) 
e os outros tipos de luz? 
Pigmentos acessórios – são outros pigmentos que 
absorvem diferentes tipos de luz nos vegetais – ampliam 
o espectro de absorção de luz 
Ficoeritrobilina – vermelho 
Xantofila ou luteina- amarelo 
-caroteno - alaranjado 
Relação pigmento e luz absorvida 
Como ocorre a absorção e 
transferência de energia nos 
organismos 
fotossintetizadores??? 
 
15 minutos 
Como ocorre a absorção e 
transferência de energia nos 
organismos 
fotossintetizadores??? 
 
A luz produz o fluxo de elétrons 
nos cloroplastos 
 
Em 1937, Robert Hill 
 
extratos aquoso de folhas contendo cloroplastos + 
receptores de hidrogênio não biológicos (químico) 
 
produção de O2 + redução do receptor de H 
luz 
Cloroplastos em solução aquosa 
Aceptor químico de eletrons 
escuro 
Presença de luz o 
aceptor de eletrons é 
reduzido e muda de cor 
Reação de Hill 
 
Cloroplastos + 2H2O + 2A 2AH2 + O2+ Cloroplastos 
 
Y A (forma oxidada) azul / AH2 (forma reduzida) incolor 
Y No escuro não havia a produção de O2 e o corante 
continuava azul. 
luz 
Princípio da conversão 
de luz em energia 
química mostra fluxo 
de e- da água para um 
aceptor de e- 
Como ocorre essa reação no cloroplasto? 
 
Quais moléculas/estruturas estão envolvidas? 
Fotossistemas 
conjuntos de 
proteínas, pigmentos 
e transportadores de 
elétrons que formam 
uma estrutura nas 
membranas dos 
tilacoides que 
absorvem luz e iniciar 
um processo de 
transferência de 
elétrons 
 
Moléculas Antena ou Captadores de Luz (CCL) – pigmentos 
Transdutor ou Centro de Reação Fotoquímica – clorofila, 
doador e receptor de elétons 
O que é e como é a estrutura de um fotossistema? 
CCL 
Centro de reação 
Luz 
CCL (pigmentos) absorvem 
a energia luminosa, 
transferindo-a entre 
moléculas até o centro de 
reação 
Uma reação 
fotoquímica converte 
a energia de um 
fóton em uma 
separação de cargas 
iniciando um fluxo de 
elétrons. 
Como ocorre o processo de absorção de luz e 
transferência de energia? 
A luz excita 
uma molécula 
antena 
(clorofila ou 
pigmento 
acessório) 
elevando um 
elétrona um 
nível de 
energia maior 
Luz 
Moléculas antena 
Centro de reação 
A molécula antena 
excitada transfere 
energia a uma 
molécula de clorofila 
vizinha, excitando-a 
(transferência de 
éxciton) e volta ao 
estado fundamental 
Esse passo pode ser 
repetido várias vezes e 
entre repetidas 
moléculas antenas até 
que um centro de 
reação seja alcançado 
Quando um 
centro de reação 
é alcançado uma 
molécula de 
clorofila a do 
centro é excitada 
tendo um elétron 
passado para um 
orbital de energia 
superior 
clorofila a 
Esse elétron passa 
para um receptor 
de elétrons que é 
parte da cadeia de 
transferência de 
elétrons 
Um orbital do centro 
de reação da 
clorofila fica vazio 
Receptor de elétrons 
Doador de elétrons 
O elétron perdido 
pelo centro de 
reação da clorofila é 
substituído por um 
elétron de um 
doador de elétrons 
vizinho que se torna 
positivamente 
carregado 
Doador de elétrons 
Ocorre a formação 
de um dipolo 
separação de cargas 
no centro de reação 
Inicia-se uma reação de oxido-redução 
A absorção de um fóton provoca a separação de 
cargas dentro do centro de reação (fotossistemas) 
Inicia uma sequência de reações de oxirredução que 
vai resultar: 
oxidação da água a O2 
síntese de NADPH e ATP 
Esses dois eventos ocorrem por ação de dois 
fotossistemas que existem nas plantas superiores, quais 
são eles e quais suas características? 
Membranas tilacóides das plantas superiores possuem 
dois tipos de fotossistemas que operam em série 
 
 Fotossistema I (PSI) 
Moléculas antenas e Centro de Reação P700 
Produz um redutor forte capaz de reduzir o NADP+ 
Produz um oxidante fraco 
 
 Fotossistema II (PSII) 
Moléculas antenas e Centro de Reação P680 
Produz um redutor mais fraco 
Produz um oxidante forte capaz de oxidar a água 
 
Os dois fotossistemas estão ligados por uma cadeia 
transportadora de elétrons com potenciais de redução diversos 
↑ Afinidade por e- ↑ Potencial de redução 
Os fotossistemas estão rearranjados na membranas dos tilacóides 
juntamente com diversos transportadores de eletrons: 
•Plastoquinona citocromo b6f, e a plastocianina (fotossistema II ao I) 
•Ferredoxina e ferredoxina oxidorredutase (fotossistema I ao NADP+) 
 
Isso pode ser representado por um esquema chamado de 
esquema Z junto com os potenciais de redução deles 
Esquema Z – 
conjunto dos dois 
fotossistemas 
ligados por 
transportadores de 
e- (feofitina, 
quinonas, cit b6f e 
plastocianina) 
Dois sistemas, 
impulsionados pela 
luz, atuam em 
sequencia retirando 
elétrons da água e 
transferindo para o 
NADP+ 
Com a luz o P680 produz 
um forte doador de 
elétrons P680* que 
rapidamente transfere 
um elétron para a 
feofitina e fica P680+ que 
captura um elétron da 
água para voltar a seu 
estado fundamental 
Transportadores 
de elétrons 
Cisão da água H2O  2H
+ + 2 e- + ½ O2 
2 H2O  4H
+ + 4 e- + O2 
Quantos fotons? 
Equação geral pela qual os elétrons fluem 
da água para o NADP+compreende: 
2H2O + 2NADP
+ + 8 fótons  O2 + 2 NADPH + 2H
+ 
2 fótons (um para cada fotossistema ) são 
necessários para que um elétron passe da água 
para o NADP+ (mas o NADP transporta 2 e-) 
Para formar um O2 é necessário 2 H2O com a 
transferência de 4 elétrons  8 fótons são 
necessários para se formar 1 O2 e 2 NADPH 
 Os elétrons não podem ser retirados parcialmente das 
moléculas de água e o P680 capta 1 e- de cada vez 
Existe um sistema especial produtor de oxigênio : 
 proteína (resíduo de tirosina) e um átomo de Mn 
Átomo de Mn vai doando 1 elétron de cada vez para o centro P680 
(0 a +4) alterando seu estado de oxidação. 
Quando 4 e- são transferidos outros 4 e- são retirados de 
2 moléculas de água e doados para o complexo produtor 
de oxigênio (complexo Mn) regenerando esse átomo. 
Formação de O2 
Liberação de prótons para lúmen 
Durante a transferencia de elétrons (cisão da água e 
plastiquinona) prótons (H+) são bombeados para o 
lúmem do tilacóide, cria-se uma diferença de potencial 
eletroquímica entre o lúmem e o estroma 
- 
+ 
Retorno dos prótons do lumem para o estroma pela 
ATP sintase, implica na sintese ATP 
Através desse processo (transferencia de eletrons e 
formação de gradiente eletroquimico no tilacoide) ocorre a 
sintese de NADPH e de ATP 
ATP e NADPH formados vão ser fonte de 
energia para a síntese de carboidratos a 
partir de CO2 
Herbicidas não seletivo com ação de contato em plantas 
daninhas germinadas - para controlar plantas infestantes de 
folhas largas e gramíneas anuais em pós-emergência 
3−(3,4−diclorofenil)− 1,1−dimetil uréia (DIURON) 
1,1’−dimetil−4,4’−bipiridilio dicloreto, íon (PARAQUAT) 
(Gramoxil – Syngente Du Pont do Brasil) 
H+ para Síntese de ATP