bioquimica-fotossintese-12 2019 pdf

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MATRIAL DIDÁTICO
Energia livre
(energia disponível para realizar trabalho)
x
Calor
(não disponível para trabalho) 
A energia pode ser transformada de uma forma para outra
MATRIAL DIDÁTICO
Sol: é a principal fonte de energia para a vida na Terra.
MATRIAL DIDÁTICO
(a) Musgos, samambaias e
plantas com flores
(b) Algas
(c) Euglena (d) Cyanobacteria
Fotossíntese
-Organismos autotróficos fotossintéticos
-Bactéria e protistas
MATRIAL DIDÁTICO
6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2
A energia da luz é utilizada por plantas e outros 
organismos autotróficos fotossintetizantes
MATRIAL DIDÁTICOCadeia alimentar
MATRIAL DIDÁTICO
Cadeia Alimentar
MATRIAL DIDÁTICO
PorPor queque as as plantasplantas sãosão verdesverdes??
http://www.7art-screensavers.com/w-files/raindrops-7art-00003Inst.exe
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.msu.edu/user/dru/Fieldnotes/2004/May27/Frogs/images/Poison%2520Dart%2520Frog%2520on%2520Banana%2520Leaf.jpg&imgrefurl=http://www.msu.edu/user/dru/Fieldnotes/2004/May27/Frogs/pages/Poison%2520Dart%2520Frog%2520on%2520Banana%2520Leaf.htm&h=450&w=600&sz=29&tbnid=BNbRuUpCul4mcM:&tbnh=99&tbnw=133&hl=en&start=19&prev=/images%3Fq%3Dleaf%26svnum%3D10%26hl%3Den%26lr%3D
MATRIAL DIDÁTICO
Espectro eletromagnético e 
comprimento de onda da luz UV/Visível
Gamma
rays X-rays UV
Infrared & 
Microwaves Radio waves
Visible light
Wavelength (nm)
MATRIAL DIDÁTICOGamma
rays
X-rays UV Infrared Micro-
waves
Radio
waves
Visible light
Wavelength (nm)
Por que as plantas são verdes?Por que as plantas são verdes?
Diferentes comprimentos de onda da luz visível são vistos pelo 
homem na forma de diferentes cores
MATRIAL DIDÁTICO
Refle
xão d
e luz
As penas dos cardeais 
machos possui 
pigmentos carotenóides. 
Esses pigmentos 
absorvem determinados 
comprimentos de onda 
da luz e refletem outras.
Luz do sol menos 
comprimento de onda 
absorvido igual a cor 
aparente.
MATRIAL DIDÁTICO
Luz
 ref
leti
da
Luz transmitida
Por que as plantas são verdes?
MATRIAL DIDÁTICO
Por que as plantas são verdes?Por que as plantas são verdes?
Células vegetais 
possuem 
cloroplastos.
A membrana 
tiracóide dos 
cloroplastos é
impregnada 
com pigmento 
fotossintético 
(clorofila, 
caroteinóides.
..)
MATRIAL DIDÁTICO
Light
Luz refletida
Luz absorvida
Luz transmitida Cloroplasto
A cor que é vista é a cor que não é absorvida
Cloroplastos absorvem 
energia luminosa e 
converte em energia 
química
MATRIAL DIDÁTICO
Carbon
dioxide
Water Glucose Oxygen
gas
PHOTOSYNTHESIS
Fotossíntese
Fotossíntese é o processo em que organismos 
autotróficos utilizam a energia da luz para sintetizar 
glicose e gás oxigênio a partir de dióxido de 
carbono e água.
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
Na fotofosforilação, os elétrons fluem 
através de uma série de transportadores 
ligados à membrana, incluindo citocromos, 
quinonas e proteínas ferro-enxofre; 
enquanto isto, prótons são bombeados 
através de uma membrana para criar um 
potencial eletroquímico.
O potencial eletroquímico que eles 
produzem fornece a força necessária para a 
síntese de ATP a partir de ADP e Pi pelo 
complexo da ATP sintase associado à
membrana.
MATRIAL DIDÁTICO
Light
Chloroplast
Light
reactions
Calvin
cycle
NADP+
ADP
+ P
Fotossíntese
A reação da luz proporciona a 
conversão da energia luminosa 
em energia química.
ATP e NADPH
O ciclo de Calvin produz glicose a 
partir de dióxido de carbono.
-O ATP produzido na reação luminosa 
permite a síntese de glicose.
-O NADPH produzido pela reação 
luminosa transporta elétrons para a 
redução do dióxido de carbono para 
glicose.
MATRIAL DIDÁTICO
Cloroplastos: Local da fotossíntese
• Fotossíntese
– Ocorre nos cloroplastos.
– Toda parte verde das plantas realiza 
fotossíntese.
– As folhas são os principais locais de 
fotossíntese
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
Fotossíntese ocorre nos cloroplastos
-Em muitas plantas a fotossíntese ocorre primariamente nas 
folhas, nos cloroplastos.
O cloroplasto contém:
-estroma (fluído)
-grana (grupo de tiracóides)
Os tiracóides possuem clorofila
-Clorofila é o pigmento verde que captura luz para a 
fotossíntese
MATRIAL DIDÁTICO
LEAF CROSS SECTION MESOPHYLL CELL
LEAF
Chloroplast
Mesophyll
CHLOROPLAST Intermembrane space
Outer
membrane
Inner
membrane
Thylakoid
compartmentThylakoidStroma
Granum
StromaGrana
Localização e estrutura dos cloroplastos 
MATRIAL DIDÁTICO
• Os cloroplastos possuem diferentes pigmentos
Pigmentos dos cloroplastos
– Clorofila a 
– Clorofila b 
– Carotenóides
MATRIAL DIDÁTICO
Clorofila a & b
•Chl a has a methyl 
group
•Chl b has a carbonyl 
group
Porphyrin ring
delocalized e-
Phytol tail
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
Diferentes pigmentos absorvem luz 
diferentemente
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
MATRIAL DIDÁTICO
A clorofila canaliza a energia absorvida para os centros de 
reação atráves da transferência de éxitons
Os pigmentos que abosrvem a luz das 
membranas tilacóides ou das bactérias 
estão arranjados em conjuntos 
funcionais chamados fotossistemas.
Apenas algumas poucas moléculas de 
clorofila associadas ao centro de 
reação fotoquímico são especializadas 
para transformar a luz em energia 
química.
MATRIAL DIDÁTICO
As moléculas dos outros 
pigmentos em um fotossistema 
são chamadas de moléculas 
coletoras de luz ou moléculas 
antena
MATRIAL DIDÁTICO
Um ficobilissomo. Nestes 
conjuntos de estrutura complexa 
encontrados nas cianobactérias 
e algas vermelhas, os pigmentos 
ficobilinas ligados a proteínas 
específicas formam complexos 
denominados ficoeritrina (PE), 
ficocianina (PC) e aloficocianina 
(AP). A energia dos fótons 
absorvidos por PE e PC é
transmitida através de AP para a 
clorofila a do centro de reação por 
meio de um processo chamado 
transferência de éxciton.
MATRIAL DIDÁTICO
Excited
state
e−
Heat
Light
Photon
Light
(fluorescence)
Chlorophyll
molecule
Ground
state
2
(a) Absorção de fóton
e−
Excitação da clorofila 
isolada dos cloroplastos
• Perda de luz na forma de calor causa 
perda de energia
• Há menos energia em grandes 
comprimentos de onda
• Energia=(Const. Planck) x (velocidade 
da luz)/(comprimento de onda da luz)
Quando a clorofila nas folhas 
intactas é excitada pela luz 
visível, observa-se apenas uma 
pequena fluorescência.
MATRIAL DIDÁTICO
Quando a molécula de clorofila 
antena é excitada ela transfere a 
energia diretamente para uma 
molécula de clorofila vizinha (1) 
que se torna excitada, enquanto a 
primeira molécula retorna ao seu 
estado fundamental (2). Essa 
transferência de energia, também 
chamada transferência de 
éxciton, estende-se para uma 
terceira, quarta ou ainda a outra 
molécula vizinha subsequente, 
até que um par especial de 
moléculas de clorofila a no centro 
de reação fotoquímico seja 
excitada (3).
MATRIAL DIDÁTICO
Nessa molécula de clorofila 
excitada, um elétron é elevado 
para um orbital de energia 
superior. Esse elétron então 
passa para um receptor de 
elétrons vizinhos que faz parte da 
cadeia de transferência de 
elétrons, deixando o centro de 
reação da clorofila com um orbital 
vazio. (um “vazio de elétron” ou “
buraco de elétron” representado 
pelo símbolo + (4). 
MATRIAL DIDÁTICO
O receptor de elétrons adquire 
uma carga negativa nessa 
transação. O elétron perdido pelo 
centro de reação da clorofila é
substituído por um elétron de uma 
molécula doadora de elétrons 
vizinha, que se torna 
positivamente carregada (5). 
Dessa forma, a excitação pela luz 
provoca separação de cargas 
elétricas e inicia uma cadeia de 
oxidação e redução.
MATRIAL DIDÁTICO
A clorofila geralmente esta associada 
a proteínas específicas, formando os 
complexos de captação de luz (CCL).
Ele contém sete moléculas da 
cloroflia a, cinco clorofila b e duas do 
pigmento acessório luteína.
Os pigmentos acessórios 
caretonóides(beta caroteno e a 
luteína) absorvem luz em 
comprimentos de onde não 
absorvidos pelas clorofilas e, desse 
modo, são receptores suplementares 
de luz.
MATRIAL DIDÁTICO
Módulo funcionais da maquinaria fotossintética nas bactérias púrpura e verde 
sulfurosas
MATRIAL DIDÁTICO
Integração dos fotossistemas I e II 
nos cloroplastos. 
MATRIAL DIDÁTICO
ATP
Sintase
Estroma
PSII
Lúmen
Pheo
QA
PC
Flavo
Pt.
é
NADP+
NADPH
H H
O
é
H+
O
H+
ADP + PiATP
P680
Chl
P680
Chl*
PSIQB
Cyt. 
b6f
é
é
é
P700
Chl*
P700
Chl
P700
Chl*
P680
Chl
H+
H+
MATRIAL DIDÁTICO
Circuitos dos prótons e dos elétrons nos tilacóides
Os elétrons (setas 
azuis) movem-se da 
H2O através de FSII, da 
cadeia intermediária de 
transportadores, de FSI 
e, finalmente, para o 
NADP+. Os prótons 
(setas vermelhas) são 
bombeados para o 
lúmem tilacóide pelo 
fluxo de elétrons 
através da cadeia de 
transportadores que 
unem FSII e FSI e 
entram novamente no 
estroma através dos 
canais de prótons 
formados pela porção 
F0 da ATP sintase 
(CF0). A subunidade F1 
(CF1) catalisa a síntese 
do ATP.
MATRIAL DIDÁTICO
Primary
electron acceptor
Primary
electron acceptor
Electron transport chain
Electron transport
Photons
PHOTOSYSTEM I
PHOTOSYSTEM II
Energy for
synthesis of
by chemiosmosis
Fotofosforilação
Na fotossíntese II há liberação de elétrons pela quebra da 
molécula de água e libração de oxigênio gasoso.
MATRIAL DIDÁTICO
Primary
electron acceptor
Primary
electron acceptor
Electron transport 
chain
Electron transport
Photons
PHOTOSYSTEM I
PHOTOSYSTEM II
Energy for
synthesis of
by 
chemiosmosis
A primeira etapa na fotossíntese é a 
absorção da luz pela clorofila, uma 
porfirina com ionte magnésio 
coordenado.
A excitação elétrica resultante 
passa de uma molécula de clorofila 
para outra, em um complexo de 
captação de luz, até que a 
excitação seja captada por uma 
molécula de clorofila com 
propriedades especiais.
Em tal centro de reação, a energia 
do elétron é transformada em uma 
separação de cargas.
Em essência, a luz é usada para 
criar potencial redutor.
MATRIAL DIDÁTICO
Primary
electron acceptor
Primary
electron acceptor
Electron transport 
chain
Electron transport
Photons
PHOTOSYSTEM I
PHOTOSYSTEM II
Energy for
synthesis of
by 
chemiosmosis
Dois tipos de reação à luz 
participam na fotossíntese em 
vegetais verdes:
O fotossistema I gera poder redutor 
na forma de NADPH.
O fotossistema II transfere os 
elétrons da água a uma quinona e, 
concomitantemente, desprende O2.
O fluxo de elétrons entre os 
fotossistemas gera um gradiente de 
prótons transmembrana que é
usado para impulsionar a síntese de 
ATP, como na fosforilação 
oxidativa.
O NADPH e ATP formados pela 
ação da luz reduzem então o CO2 e 
o convertem a 3-fosfoglicerato por 
uma série de reações “no escuro”, 
chamadas de ciclo de Calvin, que 
ocorrem no estroma dos 
cloroplastos. Formam-se hexoses a partir do 3-fosfoglicerato 
pela via da gliconeogênese.
MATRIAL DIDÁTICO
Plantas produzem OPlantas produzem O22 gasoso gasoso 
quebrando molquebrando molééculas de Hculas de H22OO
O O2 liberado na fotossíntese provém da água
MATRIAL DIDÁTICO
2 H+ + 1/2
Water-splitting
photosystem
Reaction-
center
chlorophyll
Light
Primary
electron
acceptor
Energy
to make
Electron transport chain
Primary
electron
acceptor
Primary
electron
acceptor
NADPH-producing
photosystem
Light
NADP+
1
2
3
Como a reação com luz proporciona a formação de 
ATP e NADPH?
MATRIAL DIDÁTICO
Thylakoid
compartment
(high H+)
Thylakoid
membrane
Stroma
(low H+)
Light
Antenna
molecules
Light
ELECTRON TRANSPORT 
CHAIN
PHOTOSYSTEM II PHOTOSYSTEM I ATP SYNTHASE
Produção de ATP por quimiosmose
A cadeias transportadora de 
elétrons estão organizados 
nas membranas tilacóides e 
bombeiam H+ através da 
membrana.
-O fluxo do retorno dos H+ 
através das membranas é
coordenado pela 
ATPsintase para produzir 
ATP.
-No estroma, os íons H+ 
combinam com NADP+ 
para formar NADPH.
MATRIAL DIDÁTICO
O ATP e o NADPH formados nas 
reações à luz da fotossíntese são 
usados para converter CO2 em 
hexoses e outros compostos 
orgânicos. A fase “escura” da 
fotossíntese, chamada de ciclo de 
Calvin, começa com a reação de 
CO2 com ribulose 1,5 bifosfato 
para formar duas moléculas de 3-
fosfoglicerato. As etapas na 
conversão de 3-fosfoglicerato a 
frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-
fosfato são semelhantes às da 
gliconeogênese, exceto quanto ao 
fato de a gliceraldeído 3-fosfato 
desidrogenase em cloroplastos ser 
específica para NADPH e não 
para NADH. 
MATRIAL DIDÁTICO
Glicólise
A glicólise é a sequência de 
reações que transforma a 
glicose em piruvato com a 
concomitante produção de 
uma quantidade relativamente 
pequena de ATP.
Em organismos aeróbicos, a 
glicólise antecede ao ciclo cítrico 
e a cadeia de transporte de 
elétrons, onde é captada a maior 
parte de energia livre da glicose.
MATRIAL DIDÁTICO
• Fotossíntese
Chloroplast
Light
Stack of
thylakoids ADP
+ P
NADP+
Stroma
Light
reactions
Calvin
cycle
Sugar used for
• Cellular respiration
• Cellulose
• Starch
• Other organic compounds
MATRIAL DIDÁTICO
Light
Chloroplast
Photosystem II
Electron 
transport 
chains 
Photosystem I
CALVIN 
CYCLE Stroma
Electrons
LIGHT REACTIONS CALVIN CYCLE
Cellular 
respiration
Cellulose
Starch
Other 
organic 
compounds
• Fotossíntese
MATRIAL DIDÁTICO
Produção de 1 molécula de glicose (6 C) requer:
6 moléculas de 5 C
6 moléculas de CO2
18 ATP + 12 NADPH
Equação geral do ciclo:
6 CO2 + 11 H2O + 18 ATP + 12 NADPH 
1 glicose 6-fosfato + 18 ADP + 17 Pi + 12 NADP+
REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO
	Cadeia Alimentar
	Espectro eletromagnético e comprimento de onda da luz UV/Visível 
	Pigmentos dos cloroplastos
	Clorofila a & b
	Diferentes pigmentos absorvem luz diferentemente
	Plantas produzem O2 gasoso quebrando moléculas de H2O
	Como a reação com luz proporciona a formação de ATP e NADPH?
	REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO