TRABALHO 2 - ESQUEMA Z

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PRISCILA OLIVEIRA
1. Explique detalhadamente o “esquema z” e o mecanismo de transporte de elétrons.
2. Como ocorre o fluxo de prótons para a formação de ATP pela enzima ATP sintase?
3. Explique e diferencie a fosforilação acíclica e cíclica.
4. O ciclo de Calvin-Benson possui 3 estágios altamente coordenados. Explique detalhadamente cada um deles.
5. Por que ocorre a fotorrespiração? Explique como as condições ambientais (altas temperaturas) influenciam o funcionamento da Rubisco.
6. Na sua opinião, a fotorrespiração é um limitante para a eficiência fotossintética? Justifique sua resposta.
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Esquema Z e Mecanismo de Transporte de Elétrons: O "esquema Z" é uma representação gráfica que ilustra as interações entre os complexos proteicos envolvidos no transporte de elétrons na cadeia respiratória das mitocôndrias. Ele recebe esse nome devido ao padrão zigzag formado quando os complexos são dispostos em uma sequência linear.
O mecanismo de transporte de elétrons é um processo fundamental na respiração celular, que ocorre nas membranas internas das mitocôndrias (crista mitocondrial) em eucariotos. Ele envolve uma série de complexos proteicos, denominados Complexo I (NADH desidrogenase), Complexo II (Succinato desidrogenase), Complexo III (Citocromo bc1), Complexo IV (Citocromo c oxidase) e ATP sintase (Complexo V). Aqui está uma visão geral do processo:
· Complexo I: Neste ponto, elétrons são transferidos do NADH para a cadeia de transporte de elétrons, liberando prótons (H+) no espaço intermembranar das mitocôndrias.
· Complexo II: Recebe elétrons de moléculas como o succinato. Ele não bombeia prótons.
· Complexo III: Transfere elétrons para o citocromo c e bombeia prótons para o espaço intermembranar.
· Complexo IV: Aqui, o citocromo c transfere elétrons para o oxigênio, que combina com prótons para formar água. Também bombeia prótons.
· ATP Sintase (Complexo V): Este complexo utiliza o gradiente de prótons criado pelos outros complexos para gerar ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico (Pi).
 Fluxo de Prótons para a Formação de ATP pela ATP Sintase: A ATP sintase é uma enzima localizada na membrana interna das mitocôndrias, que atua como uma "turbina molecular". Ela permite que prótons fluam de volta para a matriz mitocondrial, aproveitando o gradiente de prótons criado pelos complexos I, III e IV. Esse fluxo de prótons gera energia, que é usada para converter ADP e Pi em ATP. O processo ocorre em duas regiões da ATP sintase:
· F0 (subunidade membranar): Esta parte da ATP sintase é incorporada na membrana mitocondrial e contém um canal onde prótons fluem de volta para a matriz. À medida que os prótons fluem através deste canal, a energia liberada é usada para girar a porção F1.
· F1 (subunidade citosólica): Esta porção gira devido ao fluxo de prótons e, por sua vez, converte essa rotação em energia química para a síntese de ATP a partir de ADP e Pi.
 Fosforilação Acíclica e Cíclica:
· Fosforilação Acíclica: Esse processo ocorre durante a fotossíntese nas plantas e envolve a transferência de elétrons dos fotossistemas (PSII e PSI) para a cadeia de transporte de elétrons, resultando na produção de NADPH e ATP. Nesse processo, a água é oxidada no PSII, liberando oxigênio, e os elétrons são transferidos ao PSI. Não há ciclos de retroalimentação de elétrons, e o oxigênio não é consumido.
· Fosforilação Cíclica: Este processo também ocorre na fotossíntese, mas apenas envolve o fotossistema I (PSI). Elétrons excitados no PSI são transferidos para a cadeia de transporte de elétrons, mas uma parte desses elétrons é redirecionada de volta para o PSI em um ciclo contínuo. Isso gera ATP, mas não produz NADPH nem libera oxigênio.
 Ciclo de Calvin-Benson: O ciclo de Calvin-Benson é a fase escura da fotossíntese, responsável pela fixação do CO2 e subsequente síntese de glicose. Ele é composto por três estágios altamente coordenados:
· Fixação de Carbono: A enzima ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase/oxygenase (Rubisco) catalisa a ligação de CO2 a uma molécula de ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP), produzindo duas moléculas de 3-fosfoglicerato (3-PGA).
· Redução: O ATP e o NADPH produzidos durante a fase clara (fotossíntese) são utilizados para converter o 3-PGA em gliceraldeído-3-fosfato (G3P).
· Regeneração de RuBP: Algumas moléculas de G3P são usadas para regenerar RuBP, permitindo que o ciclo continue. Isso requer ATP.
 Fotorrespiração e Influência das Condições Ambientais: A fotorrespiração é um processo que ocorre nas plantas em condições de altas temperaturas ou baixas concentrações de CO2. Ela é desencadeada quando a Rubisco, que normalmente fixa CO2 durante a fotossíntese, liga-se ao oxigênio em vez do CO2. Isso leva à perda de carbono e consome energia.
Em altas temperaturas, a taxa de fotorrespiração aumenta porque as enzimas envolvidas nesse processo, incluindo a Rubisco, se tornam mais ativas. A falta de CO2, que é mais comum em condições quentes, também contribui para a fotorrespiração.
 Fotorrespiração como Limitante para a Eficiência Fotossintética: A fotorrespiração é considerada um limitante para a eficiência fotossintética porque reduz a eficiência geral do ciclo de Calvin-Benson. Quando a Rubisco liga-se ao oxigênio, ocorre a produção de produtos metabólicos que não contribuem para a formação de carboidratos, mas consomem energia da planta. Isso resulta em uma perda líquida de carbono e energia, reduzindo o rendimento da fotossíntese.
Portanto, a fotorrespiração é vista como um processo ineficiente e indesejável, e as plantas evoluíram mecanismos para minimizá-la em condições ideais de fotossíntese. A otimização da relação CO2/O2 e a preservação da eficiência da Rubisco são estratégias cruciais para melhorar a eficiência fotossintética em plantas cultivadas.