Aula - Fotossíntese

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Fotossíntese
Profa. Joséli Schwambach
Universidade de Caxias do Sul
Área de Conhecimento de Ciências da Vida
Bioquímica Metabólica – FBB5002
Ciclo energético biológico
Fotossíntese Respiração celular
Fotossíntese
Cloroplastos
Pigmentos
• Pigmento = uma molécula que absorve luz
• Associada com as membranas do tilacóide
• Clorofila
– Chl a and Chl b 
– Chl c em algumas algas
• Xantofilas
• Carotenóides
– ß-caroteno
Pigmentos – clorofila
• A clorofila possui um íon Mg+2 no seu centro.
• A clorofila captura energia (fótons) absorvendo certos
comprimentos de onda (azul-420 nm e vermelho-660 
nm são os mais importantes).
• As plantas são verdes porque o comprimento de onda
verde é refletido, e não absorvido.
Fotossíntese
• Acontece em duas partes:
1. Reação luminosa ou reação dependente de luz
• Produz energia a partir da luz solar na forma de ATP e 
NADPH
2. Ciclo de Calvin, reação independente de luz ou 
fixação de carbono 
• Usa a energia (ATP e NADPH) gerada a partir da reação 
luminosa para produção de carboidratos (glicose).
Fotossíntese
Fotossíntese – Reação luminosa 
• Durante a reação luminosa existem duas rotas
possíveis para os elétrons.
– Fluxo não-cíclico de elétrons
• Síntese de ATP vinculado a trasferência de H+
• Fotoxidação da água e liberação de O2
– Fluxo cíclico de elétrons
• Quando há excesso de energia radiante ou falta de CO2, 
muito NADPH, falta de NADP+
• Gera ATP
Fotossíntese – Reação luminosa 
• Depende dos fotorreceptores que são complexos
protéicos e pigmentos localizados nos tilacóides:
– Fotossistema I
– Fotossistema II
• Os fotossistemas são 
responsáveis por captar 
a luz solar através dos 
pigmentos, transferir 
essa energia para o 
centro de reação e levar 
a transferência de 
elétrons através dos 
complexos
Fotossíntese – Reação luminosa 
Fluxo não-cíclico de elétrons
Quimiosmose
Fluxo não cíclico - Esquema Z
Fluxo cíclico de elétrons
Ciclo de Calvin
• A energia livre da clivagem das ligações ~P do ATP e o
poder redutor do NADPH são usados para fixar e
reduzir o CO2 para formar carboidratos.
• Enzimas e intermediários do Ciclo de Calvin estão
localizados no estroma, um compartimento análogo a
matriz mitocondrial/citoplasma.
O ciclo de Calvin é conhecido como a via das reações do
carbono.
Ciclo de Calvin
• A enzima chave nesta 
etapa da fotossíntese é 
a Rubisco – Ribulose 
1,5 Bifosfato 
Carboxilase/Oxigenase
– É a enzima mais 
abundante no planeta
Através do ciclo de Calvin-Benson, ATP e NADPH 
são utilizados para fixar CO2
Adapted from: Buchanan, B.B., Gruissem, W. and Jones, R.L. (2000) Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists.
Rubisco
3 x CO2
3 x Ribulose-1,5-bisphosphate
6 ATP
6 ADP + 6 Pi
6 NADP+ + 6 H+
6 NADPH
Entrada de energia
Entrada de 
poder redutor
Para cada 3 CO2 fixados, 
um GAP é produzido para 
biossíntese e energis
5 x GAP
1 x GAP
Cada CO2 fixado
requer 3 ATP e 2 
NADPH
Carboxylation
Regeneration
3 ATP
3 ADP + 3 Pi
6 x 3-phosphogylcerate (3-PGA)
Reduction
6 x glyceraldehyde 
3-phosphate (GAP)
http://www.aspb.org/publications/biotext/
Rubisco
Ciclo de Calvin
Fotorrespiração
• Reduz em até 50% a 
assimilação do carbono
• Fotorrespiração pode ser 
dreno consumidor do excesso 
de ATP e NADPH, produzidos 
pela alta radiação
Tipos de fotossíntese
• C3
– A maioria das plantas
• C4
– CO2 é temporariamente armazenado como ácidos 
orgânicos de 4C, resultando em uma troca muito mais 
eficiente de C
– Vantajoso em condições de alta luminosidade, alta 
temperatura e baixa concentração de CO2
– Presente em gramíneas
• CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
– Estômatos abertos durante a noite
– Vantajoso em climas áridos
– Presente em suculentas (cactus, bromélias, agaves)
Tipos de fotossíntese – C4
• A fotossíntese é 
separada 
espacialmente
• Reação luminosa –
células mesofílicas
• Ciclo de Calvin –
células da bainha
Plantas C4
Plantas “C4”
Tipos de Fotossíntese - CAM
• Fotossíntese separada temporalmente:
– Estômatos fechados durante o dia
– Estômatos abertos durante a noite
• Reações luminosas – ocorrem durante o dia.
• Ciclo de Calvin – ocorre quando o CO2 está 
presente.
Plantas CAM
Fotossíntese
energia solar + 6CO2 + 6H2O à C6H12O6 + 6O2 + à 6CO2 + 6H2O + energia química
Respiração
Respiração em plantas
Cadeia Transportadora de elétrons
Respiração
em 
plantas