Fotorrespiração e Fotossíntese

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<p>Seminários</p><p>1. A fotorrespiração das plantas C3: um</p><p>problema.</p><p>A primeira etapa do Ciclo de Calvin é a</p><p>fixação do dióxido de carbono pela</p><p>rubisco, e as plantas que usam apenas</p><p>este mecanismo "padrão" de fixação do</p><p>carbono são chamadas de plantas C3</p><p>(árvores, leguminosas, gramíneas de</p><p>inverno), assim denominadas devido ao</p><p>composto de três carbonos (3-PGA)</p><p>produzido pela reação. No entanto, a</p><p>enzima rubisco é inespecífica e algumas</p><p>vezes pode capturar O2, reação que</p><p>ocasiona o inicio de uma via chamada de</p><p>fotorrespiração, que ao invés de fixar</p><p>carbono, na verdade leva à perda do</p><p>carbono já fixado como CO2. A</p><p>fotorrespiração desperdiça energia e</p><p>diminui a síntese de açúcar e é mais</p><p>provável de acontecer em ambientes</p><p>quentes e secos.</p><p>• Rubisco liga O2 a RuBP</p><p>(oxigenase). Produção de 3-</p><p>PGA (intermediário normal do</p><p>ciclo de Calvin) e fosfoglicolato</p><p>(não pode entrar no ciclo, tem</p><p>seus dois carbonos removidos).</p><p>• Para recuperar parte do</p><p>carbono perdido, o</p><p>fosfoglicolato passa por uma</p><p>série de reações:</p><p>1. Convertido em glicolato no</p><p>interior do cloroplasto; 2. Convertido</p><p>em aminoácido glicina no</p><p>peroxissomo; 3. Convertida em</p><p>serina na mitocôndria (liberação de</p><p>uma molécula de CO2); 4.</p><p>Convertida em glicerato no</p><p>peroxissomo; 5. Convertida em 3-</p><p>PGA no cloroplasto.</p><p>• Resulta em uma perda de 3</p><p>átomos de carbono fixados</p><p>Comentado [GVDA1]:</p><p>2. Vantagens adaptativas das plantas C4.</p><p>Plantas C4 → Reações dependentes de</p><p>luz e Ciclo de Calvin espacialmente</p><p>separados (mesófilo e bainha do feixe</p><p>vascular)</p><p>• PEP Carboxilase fixa CO2 nas</p><p>células do mesófilo formando</p><p>um ácido orgânico com 4</p><p>carbonos simples</p><p>(oxoloacetato). Essa enzima não</p><p>apresenta tendencia pra se</p><p>ligar ao O2.</p><p>• Oxoloacetato convertido em</p><p>malato, que é transportado para</p><p>o interior das células da bainha</p><p>do feixe vascular.</p><p>• Dentro da bainha, o malato é</p><p>quebrado e é liberado uma</p><p>molécula de CO2.</p><p>• Rubisco fixa o CO2, ocorre o</p><p>ciclo de Calvin (da mesma</p><p>forma da via C3)</p><p>Há gasto de ATP no transporte do CO2 do</p><p>mesofilo para as células da bainha do</p><p>feixe vascular, mas é compensado pelos</p><p>benefícios da fotorrespiração reduzida.</p><p>Vantagens em relação às C3</p><p>• Armazenamento de CO2 no</p><p>parênquima clorofiliano</p><p>lacunoso próximo ao rubisco,</p><p>reduzindo as taxas de</p><p>oxigenação e o processo de</p><p>fotorrespiração</p><p>• Maior eficiência na fixação de</p><p>CO2 pela PEPcase (não usa O2</p><p>como substrato alternativo)</p><p>• Menos aberturas dos</p><p>estômatos, logo, menos</p><p>transpiração e perda de água</p><p>Exemplos de plantas C4 → Milho, cana de</p><p>açúcar e gramíneas tropicais que crescem</p><p>em ambientes secos.</p><p>3. Metabolismo fotossintético das plantas</p><p>CAM</p><p>Plantas CAM → Reações dependentes de</p><p>luz e Ciclo de Calvin temporariamente</p><p>separados.</p><p>• Estômatos abrem durante a</p><p>noite para captar CO2, quando</p><p>a umidade é mais alta e a</p><p>temperatura mais amena, o que</p><p>reduz a perda de água pelas</p><p>folhas.</p><p>• CO2 é fixado em oxoloacetato</p><p>pela PEPcase e convertido em</p><p>malato ou outro ácido orgânico.</p><p>• Durante o dia, o ácido</p><p>armazenado será transportado</p><p>para fora do vacúolo e</p><p>degradado para liberar o CO2</p><p>necessário para entrar no Ciclo</p><p>de Calvin.</p><p>Vantagens</p><p>• Alta eficiência hídrica, podem</p><p>passar por longos períodos sem</p><p>abrir os estômatos.</p><p>• Adequadas a ambientes de</p><p>extrema aridez e com pouca</p><p>disponibilidade de água.</p><p>• Capacidade de fixação de CO2</p><p>em condições de baixa</p><p>luminosidade.</p><p>Exemplos de plantas CAM → Sisal,</p><p>acabaxi, e várias espécies de</p><p>cactos, orquídeas e bromélias.</p><p>4. Bacteriorrodopsina: Uma bomba de</p><p>prótons acionada pela luz.</p><p>Proteína utilizada pelas Archaea que</p><p>capta a energia da luz e a usa para mover</p><p>prótons para fora da membrana celular. O</p><p>gradiente de prótons resultante é</p><p>convertido em energia química.</p><p>Estrutura</p><p>Proteína integral de membrana com</p><p>forma de pedaços de treliças cristalinas</p><p>hexagonais de cor púrpura, ocupando a</p><p>superfície da célula de uma</p><p>arqueobactéria A rede hexagonal é</p><p>composta por três cadeias idênticas de</p><p>proteína, cada uma girada em 120 graus</p><p>em relação às demais. Cada cadeia é</p><p>composta de sete alfa-hélices</p><p>transmembrana e de uma molécula de</p><p>retinal no interior, que muda sua</p><p>conformação quando absorve um fóton,</p><p>resultando na alteração conformacional</p><p>da proteína circundante e da ação de</p><p>bombeamento de prótons.</p><p>Funcionamento</p><p>• A luz atinge a retinal, que a</p><p>absorve e sofre uma mudança</p><p>de conformação</p><p>• Retinal sofre isomerização e</p><p>muda sua forma de cis para</p><p>trans</p><p>• A isomerização induz a uma</p><p>mudança conformacional,</p><p>alterando a estrutura</p><p>tridimensional da proteína</p><p>• O transporte de prótons pela</p><p>membrana celular é</p><p>desencadeado, criando um</p><p>gradiente de prótons com</p><p>maior concentração do lado de</p><p>fora da célula</p><p>• O gradiente gerado é utilizado</p><p>para a produção de ATP pela</p><p>ATP sintetase</p><p>LEMBRANDO!!: A concentração de prótons</p><p>deve ser maior no exterior, que ficará com</p><p>um pH mais alcalino pelo acúmulo de</p><p>prótons expelidos da célula</p><p>5. Ciclo biogeoquímico do nitrogênio</p><p>Permite a ciclagem do nitrogênio no</p><p>ambiente, disponibilizando-o para os seres</p><p>vivos e para o meio novamente.</p><p>Etapas</p><p>• Fixação: redução de nitrogênio</p><p>à amônia. Pode ser biológica</p><p>(através de microrganimos com</p><p>ação da enzima nitrogenase),</p><p>física (intermédio de</p><p>fenômenos físicos, como</p><p>relâmpagos)</p><p>• Amonificação: Redução de</p><p>compostos nitrogenados a</p><p>NH4+ ou NH3 (ação de</p><p>decompositores)</p><p>• Nitrificação: Oxidação da</p><p>amônia para nitrito e nitrato</p><p>(ação de bactérias</p><p>quimiossintetizantes). Se divide</p><p>em nitritação e nitratação.</p><p>• Desnitrificação: Redução do</p><p>nitrato ou nitrito a N2.,</p><p>retornando ao estágio inicial</p><p>(ação de bactérias que fazem</p><p>respiração anaeróbia).</p><p>6. Quimiossíntese bacteriana no “Giant</p><p>tube worm”</p><p>Habitam ambientes extremos, com alta</p><p>temperatura e pressão, especialmente</p><p>chaminés hidrotermais no fundo do</p><p>oceano, uma área conhecida como zona</p><p>de ventilação hidrotermal, e que liberam</p><p>fluidos ricos em minerais e compostos</p><p>químicos. Os vermes gigantes são</p><p>organismos heterotróficos e</p><p>quimiorganotróficos que obtém energia</p><p>da matéria orgânica produzida por</p><p>bactérias simbióticas autotróficas e</p><p>quimiolitotróficas, que utilizam os fluídos</p><p>citados acima.</p><p>NÃO ACHEI MAIS NADA E N ENTENDI A</p><p>MERDA DO SLIDE DESSE ASSUNTO Q</p><p>SE FODA TB</p><p>7. Ecossistemas dependente da liberação</p><p>de H2S no estagio final da decomposição</p><p>de carcaças de baleias</p><p>Após a morte de uma baleia, ocorre o</p><p>afundamento da carcaça para o fundo do</p><p>oceano devido sua grande massa, o que</p><p>vai fornecer um substrato rico em</p><p>matéria orgânica para os organismos</p><p>marinhos.</p><p>1. Necrófagos (tubarões e crustáceos,</p><p>heterotróficos) vão se alimentar de</p><p>grande parte do tecido da baleia morta</p><p>(músculos, órgãos internos, etc).</p><p>2. Espécies oportunistas heterotróficas se</p><p>alimentam de restos de gordura e tecido</p><p>mole deixados para trás pelos necrófagos.</p><p>3. Início da fase sulfofílica (organismos</p><p>autotróficos): bactérias anaeróbicas</p><p>(quimiorganotróficas) vão utilizar sulfato</p><p>(aceptor final de elétrons) para</p><p>metabolizar (oxidar) o lipídeo dentro dos</p><p>ossos da baleia, processo que produzirá o</p><p>sulfeto, que será utilizado pelas bactérias</p><p>sulfofílicas (quimiolitotróficas) na</p><p>quimiossíntese. Essas bactérias vão oxidar</p><p>o sulfeto utilizando o oxigênio dissolvido</p><p>na água, (que nesse caso será o aceptor</p><p>final). Essa fase não vai ser diretamente</p><p>responsável pela produção de energia em</p><p>si, apenas facilitar a excreção de</p><p>compostos inorgânicos que servirão como</p><p>fonte de energia.</p><p>8. Oxidação biológica do íon Fe(II)</p><p>Bacterias oxidantes de Fe(II) são</p><p>capazes de oxidar íons de Fe(II) para íons</p><p>de Fe(III), utilizando essa reação como</p><p>parte do seu processo metabólico para</p><p>obter energia. Existem dois principais</p><p>grupos de bactérias oxidantes de Fe(II):</p><p>• Ferrobactérias fototróficas:</p><p>obtém energia da luz solar pela</p><p>fotossíntese anóxica, utilizam</p><p>CO2 para síntese de compostos</p><p>orgânicos e o O2 é geralmente</p><p>o aceptor final de elétron</p><p>durante o processo de oxidação</p><p>do Fe(II). Produzem o ferro</p><p>férrico (formando óxido de</p><p>ferro ao reagir com oxigênio).</p><p>Fe 3+ 1 +3 H2O → Fe(OH)3 + 3H+</p><p>o As ferrobactérias captam</p><p>íons de ferro através de</p><p>proteínas transportadoras de</p><p>membrana especializadas</p><p>o O Fe(II) é oxidado a Fe(III),</p><p>elétrons são liberados e</p><p>utilizados na CTE, gerando</p><p>energia que é usada para a</p><p>síntese de ATP</p><p>• Ferrobactérias heterotróficas</p><p>dependentes de nitrato: obtém</p><p>energia pela oxidação de</p><p>compostos orgânicos, utilizam</p><p>compostos orgânicos como</p><p>fonte de carbono para a</p><p>síntese de biomassa, possuem</p><p>o nitrato como aceptor final de</p><p>elétrons durante a oxidação do</p><p>Fe(II)</p><p>Fe(II) + NO3- → Fe(III) + NO2-</p><p>o Denitrificação: Nitrato é</p><p>reduzido à nitrito, óxido</p><p>nitroso e por fim a gás</p><p>nitrogênio, que retorna para a</p><p>atmosfera.</p><p>As bactérias oxidantes de Fe(II) podem</p><p>causar problemas em sistemas de</p><p>abastecimento de água, especialmente</p><p>quando ocorrem altas concentrações de</p><p>Fe(II) nas fontes de água. A oxidação do</p><p>Fe(II) leva à formação de partículas de</p><p>Fe(III), que podem precipitar e causar</p><p>entupimento de tubulações, contaminação</p><p>da água e deterioração da qualidade da</p><p>água para consumo humano.</p><p>Deus nos ajude Comentado [GVDA2]:</p>