Fotossintese_20220918-202532

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 IV- METABOLISMO ENERGÉTICO CELULAR. 
 IV.1- FOTOSSÍNTESE Prof. João Carlos Carvalho. 
 
1- Conceito: Conversão da Energia Luminosa em Energia Química (Glicose) a partir do CO2, H2O e Luz. 
 
2- Equação química: 
 a) Real ou Balanceada: 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 
 
 
 b) Simplificada (÷6): CO2 + 2H2O CH2O + O2 + H2O 
 
 
 c) Simbólica: CO2 + H2O C6H12O6 + O2 
 
3- Onde Ocorre: 
a) Quem realiza: Plantas, Algas e Bactérias autótrofas. 
b) Em Plantas: ● Órgão: Folhas, principalmente. 
 ● Tecido: Parênquima Clorofiliano. 
 ● Organela Citoplasmática: Plasto do tipo Cromoplasto, principalmente o Cloroplasto. 
 
4- Plastos (“Caixa”): 
a) Conceito: Organela Citoplasmática exclusiva de Célula Eucariota Vegetal cuja Função é Armazenamento 
 Intracelular de substâncias. 
b) Tipos: Conceito: Exemplos: 
● Leucoplastos: 
(Plasto - branco) 
Plastos cuja Função é o Armazenamento 
Intracelular de Substâncias de Reserva. 
 
- Proteoplasto: Armazena Proteínas 
- Óleoplasto: Armazena Óleos 
- Amiloplasto: Armazena Amido 
● Cromoplastos: 
(Plasto - colorido) 
Plastos cuja Função é o Armazenamento 
de Pigmentos Fotossintetizantes e, 
conseqüentemente, a Fotossíntese. 
- Eritroplasto: Armazena Eritrina 
- Xantoplasto: Armazena Xantofila 
- Cloroplasto: Armazena Clorofilas 
 
c) Cloroplasto: 
 ►Conceito: - Plasto do tipo Cromoplasto cujo pigmento fotossintetizante é a Clorofila. 
 - São exclusivos de Células de Plantas e Algas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Membrana Externa - Idêntica ao Plasmalema da Célula que o contém. 
Membrana Interna - Difere do Plasmalema da Célula reforçando a Teoria Endosimbiôntica. 
Estroma - Região amorfa e similar a um Citosol. Contém: H2O; Biopolímeros; DNA, RNA e 
 Ribossomos próprios - o que tb reforça a Teoria Endosimbiôntica. 
Lamela - Invaginação da Membrana Interna. Forma os Tilacóides. 
Tilacóides - “moedas”; Dobras da Lamela. Contém os PF’s. 
Granum - Pilhas de Tilacóides. 
Grana - Associação de todos os Granuns (Tilacóides) de um Cloroplasto. 
 
Membrana Plastidial Externa 
Tilacóide (contém as Clorofilas) 
Granum 
Estroma 
Lamela 
Membrana Plastidial Interna 
 
►Estrutura: 
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5- Fases da Fotossíntese: 
 Para compreendermos melhor como ocorre a Fotossíntese, a dividimos em 2 Fases: - Iluminada e; 
 - Escura. 
Obs. Vale ressaltar que ambas as fases ocorrem ao mesmo tempo e durante o período do dia. 
 Fase Escura é somente um termo empregado para separar a fase que se inicia com a absorção da 
 energia luminosa (Iluminada) da fase que utiliza os produtos desta (Escura). 
 
▲ 5.1- 1ª Fase: Iluminada, Clara ou Fotoquímica. 
a) Onde Ocorre: em nível de Tilacóides – devido à presença das Clorofilas. 
 
b) Característica Geral: Nesta fase ocorre a Absorção de Energia Luminosa pelas Clorofilas. 
 
c) Tipos: - Fase Iluminada Acíclica (mais importante) e; 
 - Fase Iluminada Cíclica. 
 
d) Fase Iluminada Acíclica ou Fotossistema II (PS II). 
► Características: 
- Ação das Clorofilas A e B, que absorvem a Energia Luminosa e com a Energia realizam: 
• Fotólise de Hill (ou da Água) liberando H+ (para ativação do NADPH2) e O2 e H2O que serão liberados. 
• Ativação do NADPH2. 
• Fotofosforilação do ATP. 
- Neste tipo de fase Iluminada o elétron liberado não retorna à molécula de sua origem. 
 
 
►Explicando o Esquema: 
► Inicia-se pela Clorofila β (beta) ou b (bê), onde: 
 ■ A Clorofila β (C55H70O6N4Mg) absorve a energia luminosa e, tendo a sua molécula excitada, libera 2 
 elétrons do átomo de Magnésio de sua molécula, carregados de energia (energia solar absorvida). 
 ■ Estes 2 elétrons devido à sua alta carga energética realiza Hidrólise (quebra de moléculas de água) em 
 um processo denominado de Fotólise da Água ou de Hill (em homenagem ao seu descobridor, o 
 bioquímico inglês Robert Hill (02/ 04/ 1899 – 15/ 03/ 1991)). Veja: 
►Esquema 
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 2 H+ Co-fator para a Ativação do NADPH2 
 
 2 H2O 2 OH H2O e ½ O2 (que serão liberados). 
 
 2 elétrons irão para a Clorofila β. 
■ Os 2 elétrons ainda carregados de energia são capturados por uma enzima transportadora de elétrons 
 denominada de Plastoquinona que a conterá enquanto a energia neles contidos forem empregados na 
 Fosforilação de ATPs que na Fotossíntese é denominada de Fotofosforilação do ATP. 
 
 Veja: ADP + energia + P = ATP. 
 
 ADP: Adenina Difosfato P: Átomo de Fósforo ATP: Adenina Trifosfato ou Trifosfato de Adenosina. 
 ■ Os 2 elétrons, agora sem energia são capturados pelo transportador de elétrons denominado de 
 Citocromo que os direcionam à Clorofila α. 
► Enquanto a Clorofila β realiza o fotossistema, o mesmo ocorre com a Clorofila α (alfa) ou a (á) onde: 
■ A Clorofila α (C55H72O5N4Mg) absorve a energia luminosa e, tendo a sua molécula excitada, libera 2 
 elétrons do átomo de Magnésio de sua molécula, carregados de energia (energia solar absorvida). 
■ Estes 2 elétrons devido à sua alta carga energética são capturados por uma enzima transportadora de 
 elétrons denominada de Ferridoxina que a conterá enquanto a energia neles contidos forem empregados 
 na Ativação do NADPH2. 
 
 Veja: NADP + energia + 2H+ + 2 elétrons da Clorofila α = NADPH2 
 (Apoenzima) (Cofator) (Holoenzima) 
 
 NADP: Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato. 
 NADPH2: Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato Reduzido. 
■ Os 2 elétrons, agora sem energia, são capturados pelo transportador de elétrons Citocromo que os 
 direcionam ao NADPH2 em ativação. 
 
 Reagentes Produtos 
H2O H2O e O2 
NADP NADPH2 
ADP + P ATP 
 
e) Fase Iluminada Cíclica ou Fotossistema I (PS I). 
► Características: 
- Ocorre a ação somente da Clorofilas A, onde esta absorve a Energia Luminosa e com a Energia: 
 • Realiza somente a Fotofosforilação do ATP. 
- Neste tipo de fase Iluminada o elétron liberado Retorna à molécula de sua origem, no caso à Clorofila A 
- Esta fase Iluminada ocorre somente quando há absorção de energia luminosa, porém, não há mais 
 NADP disponível para Ativação, então para não desperdiçar energia absorvida está é utilizada na 
 Síntese de ATP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fotólise 
 
►Esquema 
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▲ 5.2- 2ª Fase: Escura, Química ou Enzimática. 
a) Onde Ocorre: em nível de Estroma. 
b) Característica: Nesta fase ocorre: - Absorção do CO2; 
 - Fixação do CO2; 
 - Redução do CO2 utilizando os Produtos da Fase Iluminada e; 
 - Conversão do CO2 em Glicose. 
c) Esquema: 
3 CO2 + 3 H2O 3 H2CO3 3 HCO3
-
3 H+
+
3 Hexoses Ácidas
3 RuDP (Pentose)
C
O
OH
3 APG ou 3 PGA
3 AlPG 3 PGAl
AlPG AlPG AlPG AlPGAlPG AlPG
AlPG
+
C6H12O6
(Trioses)
C
C
O
O
OH
ou
(Trioses)
H
NADPH2
H2ONADP
ATP
ADP + P
Ciclo das Pentosesou 
de Calvin-Benson
 
 
►Explicando o esquema: 
■ Para que a reação da Fase Escura alcance o seu objetivo, convencionou-se utilizar como modelo 
 explicativo o emprego de 3 moléculas de CO2. Veja: 
■ O CO2 é absorvido pelos Estômatos (estruturas foliares com aberturas destinadas a absorção de gases 
 respiratórios e transpiração vegetal), e como se trata de uma molécula no estado gasoso, para não sofrer 
 eliminação reage com moléculas de H2O presentes na folha formando o Ácido Carbônico (H2CO3). 
 Então: 3 CO2 + 3 H2O = 3 H2CO3. Este é um ácido instável e rompe em 3 H+ e 3 HCO3-. 
■ Os 3 HCO3- reagem com 3 Pentoses, produzidas pela folha, denominadas de Ribulose Difosfato 
 (RuDP) originando 3 Hexoses Ácidas Instáveis que rompem-se em 6 Trioses denominadas de Ácidos 
 Fosfoglicéricos (APG ou PGA). 
■ Os APG são moléculas de Ácido Carboxílicos e tem como radical –COOH. 
■ Sobre os 6 APG agem os ATP e NADPH2 provenientes da Fase Iluminada que convertem os 6 APG em 
 6 AlPG, ou seja , em 6 Aldeídos Fosfoglicéricos que por serem Aldeídos tem como radical – COH. 
■ Os ATP tornam-se, novamente, ADP + P e os NADPH2, NADP que retornam à Fase Iluminada. 
■ Dos 6 AlPG, 5 reagem entre si originando, novamente, 3 RUDP em um processo denominado de Ciclo 
 das Pentoses ou de Calvin-Benson, em homenagem aos seus idealizadores. 
■ O AlPG restante reage com um AlPG de outra Fase Escura resultando na molécula de Glicose (C6H2O6). 
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 Reagentes Produtos 
CO2 C6H12O6 + H2O 
NADPH2 NADP 
ATP ADP + P 
 
 Fases Reagentes Produtos 
 
 
 Iluminada 
H2O 
 
NADP 
 
ADP + P 
H2O e O2 
 
NADPH2 
 
ATP 
 
 
 Escura 
 
CO2 
 
NADPH2 
 
ATP 
 
C6H12O6 + H2O 
 
NADP 
 
ADP + P 
 
 
Obs: Experiência para provar a Origem do O2 proveniente da Fotossíntese: 
Experimento 1: 
- Utilizou-se O18 (Oxigênio Radioativo. O Normal é O16) na molécula de CO2: 
 CO182 + H2O C6H12O186 + O2 e; 
- O Oxigênio da Glicose foi quem ficou radioativo. 
 
Experimento 2: 
- Utilizou-se O18 (Oxigênio Radioativo) na molécula de H2O: 
 CO2 + H2O18 C6H12O6 + O182 e; 
- O Gás Oxigênio liberado ficou radioativo. 
- Provou-se assim que o O2 liberado na Fotossíntese é proveniente da 
 molécula de H2O quebrada na Fotólise de Hill durante a Fase Iluminada. 
 
6- Bactérias Autótrofas. 
- Ocorrem Bactérias Heterótrofas e Autótrofas; 
- As Bactérias Autótrofas se dividem em 2 grupos: as Fotossintetizantes e as Quimiossintetizantes. 
 
a) Bactérias Fotossintetizantes: 
- A Fotossíntese das Bactérias Fotossintetizantes difere da Fotossíntese de Algas e Plantas devido a: 
- A Clorofila das Bactérias é diferente das Clorofilas A e B presente nas Plantas e Algas. 
 Sua denominação é Bacterioclorofila. 
 - Equação: 6CO2 + 12H2S C6H12O6 + 12S + 6H2O 
 
b) Bactérias Quimiossintetizantes: 
- Quimiossíntese é o processo metabólico onde algumas Bactérias utilizando da Energia proveniente da 
 Oxigenação de um composto inorgânico sintetiza a Glicose. 
 - Ex: 2 NH3 + 3 O2 Energia + 2 HNO2 + 2 H2O 
 
 6CO2 + 12H2O + Energia = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 
 
 
 
 
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 7- Fatores que Influenciam na Fotossíntese. 
 
a) Introdução: 
- Como se trata de uma Reação Metabólica que envolve um Ser Vivo (os Produtores, no caso) e compostos 
 distintos como, por exemplo, água e enzimas, entende-se que para que um Produtor (Plantas, Algas) 
 consiga realizar a Fotossíntese necessita um conjunto de diferentes “Fatores”, sejam eles, internos ou 
 externos, para que a mesma ocorra de forma adequada e tenha aumento ou redução. 
 
b) Tipos: 
 - Os Fatores ou Parâmetros são divididos em 2 grupos, a saber: 
Internos ou Intrinsecos: - Próprios do vegetal Ex: - Nº de Folhas; - Fisiologia dos Cloroplastos; 
 - Concentração de Clorofilas; - Enzimas; Etc. 
Externos ou Extrínsecos: - Oriundos do Biótopo São eles: CO2; Temperatura; Luz; Água. 
 
c) Fatores Extrínsecos da Fotossíntese. 
 
► Luz. 
- Tipo de Radiação Eletromagnética (Energia que viaja em ondas). 
- Cada Onda de Radiação Eletromagnética tem um Comprimento específico. 
- A Luz é composta por 6 Ondas Eletromagnéticas, os Espectros, cada uma de comprimento específico, 
 cuja visão humana as diferenciam e identificam em nível de Córtex Cerebral na forma de Cores. 
- São elas (os Espectros): Violeta (menor) – Azul – Verde – Amarelo – Laranja – Vermelho (maior). 
 
 
- As Clorofilas A e B utilizam como fonte de energia para a Fase Iluminada os Espectro Violeta/Azul e 
 Vermelho. 
- Praticamente não utilizam o Verde, pois, o refletem. 
 
 
 
 
 
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► Intensidade Luminosa. 
- Quanto MAIOR a Intensidade Luminosa = MAIOR a Taxa de Fotossíntese. 
- Obs: Até atingir o LIMITE metabólico do Produtor, seja por causas Intrínsecas ou Extrínsecas. 
- Quanto MENOR a Intensidade Luminosa = MENOR a Taxa de Fotossíntese. 
 
Obs: 
- Quando a Luz é o Fator cujo aumento “leva” ao cessar do aumento da taxa Fotossintética, ela (no caso, 
 a Luz) é classificada como o FATOR LIMITANTE. 
- O início do “cessar” do aumento da Fotossíntese é denominado de PONTO DE SATURAÇÃO, neste caso, 
 PONTO DE SATURAÇÃO LUMINOSO. 
- ■ SATURAÇÃO LUMINOSA: Indica que o aumento do Fator Limitante não altera a taxa Fotossintética. 
 
► Temperatura. 
- Na Fase Química ou Escura, as reações são catalisadas por Enzimas, e essas têm a sua atividade 
 influenciada pela Temperatura. 
- De modo geral, a elevação de 10°C na Temperatura duplica a velocidade das reações químicas 
 entretanto, a partir de Temperaturas próximas a 50°C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a 
 velocidade das reações tende a diminuir. 
- Existe uma Temperatura Ótima na qual a atividade Fotossintetizante é máxima, que não é a mesma 
 para todos os vegetais. 
 
 
► CO2. 
 - A Concentração normal de CO2 no ambiente é de 0,03%. Assim: 
- Quanto MAIOR a concentração de CO2 = MAIOR a Taxa de Fotossíntese. 
- Obs: Até atingir o LIMITE metabólico do Produtor, seja por causas Intrínsecas ou Extrínsecas. 
- Quanto MENOR a concentração de CO2 = MENOR a Taxa de Fotossíntese. 
- Sem CO2, a intensidade da Fotossíntese é nula. 
- Em cerca de 1% de CO2, cessa a Fotossíntese devido ao pH estar extremamente Ácido. 
 
Obs: 
- Quando o CO2 é o Fator cujo aumento “leva” ao cessar do aumento da taxa Fotossintética, ele (no caso, 
 o CO2) é classificado como o FATOR LIMITANTE. 
- O início do “cessar” do aumento da Fotossíntese é denominado de PONTO DE SATURAÇÃO, neste caso, 
 PONTO DE SATURAÇÃO do CO2. 
- ■ SATURAÇÃO do CO2: Indica que o aumento do Fator Limitante não altera a taxa Fotossintética. 
Saturação Luminosa 
 
Intensidade Luminosa 
 
Taxa Fotossintética 
 
■ 
10º C 35ºC 50ºC 
 
Temperatura 
 
Taxa de Fotossíntese 
 
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A- Ausência de CO2. 
B- Concentração Ótima de CO2 ou Ponto de saturação por CO2. 
C- Saturação do CO2. 
D- Concentração que Impede a Fotossíntese. 
 
► H2O. 
- Quanto MAIOR a quantidade de H2O = MAIOR a Taxa de Fotossíntese. 
- Obs: Até atingir o LIMITE metabólico do Produtor, seja por causas Intrínsecas ou Extrínsecas. 
- Quanto MENOR a quantidade de H2O = MENOR a Taxa de Fotossíntese. 
- Sem H2O, a intensidade da Fotossíntese é nula. 
 
 
d) Interpretando gráfico de Fator Limitante: 
 Ex: 
 
Nota: 
- a concentração CO2 é o Fator que promove o aumento da taxa Fotossintética. 
- a Luz Baixa é o Fator Limitante para a Taxa de Fotossíntese de 10. 
- a Luz Média é o Fator Limitante para a Taxa de Fotossíntese de 15. 
- a Luz Alta é o Fator Limitante para a Taxa de Fotossíntesede 20. 
- para aumentar a Taxa Fotossintética de 10 para 15 deve-se aumentar o Fator Limitante, no caso, de 
 Luz Baixa para Média. 
Taxa de Fotossíntese 
 
CO2 em % 
 
A 
 
0,03 1,00 
 
B 
 
C 
 
D 
 
Saturação do H2O 
 
Intensidade Luminosa 
 
Taxa Fotossintética 
 
■ 
Taxa Fotossintética 
 
20 
 
 
 
C 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
 
15 
 
 
 A 
 
 
 
B 
 
 
 
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 CO2 em % 
 
 
 
Luz Baixa 
 
 
 
Luz Média 
 
 
 
Luz Alta