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Metabolismo e Fotossíntese em Ambientes Aquáticos

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Metabolismo
Metabolismo em ambientes aquáticos
Heterotróficos
 Fotoheterotróficos (facultativo ou AAnPs)
- utiliza a luz como fonte de energia.
- utiliza carbono a partir de compostos orgânicos. 
-bactérias não-sulforosas púrpuras e verdes
 Quimiorganotróficos:
- substâncias químicas como fonte de energia.
- utiliza carbono a partir de compostos orgânicos. 
- maioria das bactérias e fungos.
Autotróficos
 Fotoautototrófia: 
- ambiente aeróbico.
- o organismo obtém seus nutrientes com a ajuda da luz do sol, nos seus cloroplastos.
- utiliza carbono a partir do CO2 (fonte inorgânica).
- utilizam água (H2O) como fonte de hidrogênios.
- forma oxigênio (O2).
- algas, plantas e cianobactérias.
Fotolitotrófia
- ambiente anaeróbico.
- utiliza a luz como fonte de energia.
- utiliza carbono a partir do CO2 (fonte inorgânica).
- utilizam o gás sulfídrico (H2S) como fonte de hidrogênios.
- forma enxofre (S2).
- bactérias verdes e púrpuras que metabolizam enxofre.
 Quimioautotrófia:
- ambiente anaeróbico.
- substâncias químicas como fonte de energia.
- utiliza carbono a partir do CO2 (fonte inorgânica) e hidrogênio e formam metano.
- bactérias metanogênicas.
 Quimiolitotrofia:
- ambiente aeróbico.
- substâncias químicas como fonte de energia (oxidações inorgânicas).
- necessitam de: oxigênio (para oxidação), gás carbônico e água.
- bactérias nitrificadoras.
Mixotróficos
- fazem metabolismo autotrófico e heterotrófico.
- ocorrem em macroalgas (organismo unicelulares com metabolismo mais flexível).
- evidência da teoria da endossimbiose.
- endossimbiose terciária: cryptophyta ciliata (mixotrófico: mantêm o núcleo, cloroplasto e a mitocôndria, pode fazer fotossíntese) dinoflagelado (ao incorporar o cloroplasto passa a fazer fotossíntese).
Fotossíntese
 Fossíntese bactéria X cianobactéria
- muda algumas enzimas
Bactéria Púrpura + Bactéria Verde Sulforosa = Cianobactérias e Eucariontes fotossintetizantes
 (fotossistema II) (fotossistema I) (fotossistemas I eII)
 Bacterioclorofila a Clorofila a 
- Quem produz oxigênio? 
Cianobactérias e Eucariontes fotossintetizantes = foram responsáveis pelo início do aumento de oxigênio na atmosfera.
- Quem são anaeróbios?
Bactéria Púrpura e Bactéria Verde Sulforosa.
- Fotossíntese bacteriana anoxigênica: tem que ocorrem em zona anóxica e ao mesmo tempo estar na zona fótica (luz solar)
- As bactérias verdes sulforosas aguentam mais que as bactérias púrpuras.
- O determinante para o aparecimento das bactérias púrpuras é a diminuição de oxigênio, mas ainda com a presença de luz.
-Consórcio: As bactérias púrpuras tem a capacidade de se locomover e então levam a verde junto com elas. Em troca as verdes dão matéria orgânica para as púrpuras.
- Concentram-se nas áreas de transição (bentos) = entre marés e mangueirais.
- Pigmentos fotossintetizantes -
“ A cor que apresentam é a cor que refletem como resposta ao que absorveram!”
 Clorofila
- há 4 tipos de clorofila: a,b,c e d.
- Diferentes clorofilas absorvem diferentes faixas do expectro de luz.
- absorve o azul e vermelho e reflete o verde.
- a base da molécula é a porifirina, a qual tem um elemento metálico no centro.
- as terminações diferenciam uma clorofila de outra.
- não é solúvel em água, apenas em álcool e acetona.
- divinil clorofila a e b = aparecem nas próclorofitas.
- toda clorofila pode, caso se torne necessário, se transformar em feocina = responsável pela degradação do fotossistema.
 Clorofila a: cianobactérias. Absorve a luz vermelha (664nm) e azul (413nm), transmitindo a luz verde. 
 Clorofila b: Absorve a luz vermelha (617nm) e azul (458nm), transmitindo a luz verde. 
 Bacterioclorofilas: presentes nas bactérias púrpuras e verdes (que realizam fotossíntese anoxigênica). 
- bacterioclorofila a: máximo de absorção entre 800 e 925 nm. 
- outras bacterioclorofilas: 670 ao 1040nm.
 Pigmentos acessórios: ficobilinas e carotenóides 
 Ficobilinas: 
- cianobactérias e cloroplastos de algas vermelhas. 
- estão nos ficobilissomos.
- cadeia aberta =tem a capacidade de ser solúvel em água e também não apresentam o fitol.
- ficoeritrina = absorve no azul (530 nm) e reflete no vermelho. 
- ficocianina = absorve no vermelho (620 nm) e reflete no azul e verde. 
 Carotenóides: 
- absorve entre o azul e verde e refletem entre o amarelo, vermelho e marrom.
- função primária de fotoproteção = protege a célula do produto da fotoxidação – oxigênio singleto.
- são precursores da vitamina A.
- auxiliam principalmente em ambientes costeiros onde a luz azul já foi absorvida na superfície.
- carotenoides primários: participam de forma acessória da fotossíntese.
- carotenoides secundários: componentes dos cromoplastos (frutos e flores).
	Resumo dos Pigmentos Fotossintéticos
	Pigmento
	Tipo
	Absorve
	Reflete 
(cor que apresenta)
	Distribuição
	Clorofila
	a
	Azul
 e
Vermelho
	Verde
	Plantas, algas e cianobactérias
	
	b
	
	
	Plantas e algas verdes
	
	c
	
	
	Algas pardas e diatomáceas 
	
	d
	
	
	Algas vermelhas
	Bacterioclorofila
	a
	Vermelho
	Verde
	Bactérias púrpuras e verdes
	Carotenóides
	Carotenos
	Azul e verde
	Laranja
	Todos, exceto cianobactérias
	
	Xantofilas
	
	Amarelo
	Algas pardas e diatomáceas
	Ficobilinas
	Ficoeritrina
	Azul
	Vermelho
	Algas vermelhas e cianobactérias
	
	Ficocianina
	Vermelho
	Azul
	
Características
- Localizados nas membranas citoplasmáticas - em invaginações ou em membranas multicamadas – ou em clorossomos.
- Estruturas da clorofila a e bacterioclorofila a — moléculas correspondendo a tetrapirróis contendo magnésio (porifirina).
- As duas moléculas são idênticas, exceto pelas regiões assinaladas em amarelo e verde. 
- Os espectros de absorção ao lado de cada molécula correspondem a células da alga verde Chlamydomonas; células da bactéria fototrófica púrpura Rhodopseudomonas palustris.
carboxissomos : são estruturas compostas por clorofila A e pigmentos acessórios associados ao tilacóide. Tem a função de aumentar a captação de luz solar e transmitir a energia para clorofila A para otimizar o processo de fotossíntese.
Clorossomo de bactérias verdes sulfurosas e verdes não sulfurosas
Modelo da estrutura do clorossomo: O clorossomo (verde) encontra-se estreitamente associado à superfície interna da membrana citoplasmática. As moléculas de bacterioclorofila (Bcl) antena (Bcls c, d ou e) se organizam em conjuntos tubulares no interior do clorossomo. A energia é transferida a partir dessas bacterioclorofilas, através das moléculas captadoras de luz (CL) de Bcl a para Bcl a do centro de reação (CR), situada na membrana citoplasmática (azul). As proteínas da placa da base (PB) atuam como conectores entre o clorossomo e a membrana citoplasmática.
Os pigmentos
- A energia de um fóton é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
- PAR = Radiação Fotossíntetica Absorvente.
- Na água chega somente 50% da luz que chegou na atmosfera.
- A cor azul é a que consegue ir mais longe! = por isso as bactérias mais profundas absorvem esse tipo de luz.
-adaptação dos organismos dependendo da quantidade/qualidade de luz 
-Para otimizar a absorção da luz = criação de pigmentos e estruturas acessórias como Carotenos, Xantofilas e Ficobilossomos, depois essa energia é transmitida para clorofila A. Os pigmentos acessórios também protegem a clorofila A da luz (em caso de excesso).
 Na água:
- absorção é feita pelas moléculas de água.
- fitoplâncton absorve.
- as regiões oceânicas são mais azuis, porque há mais organismos absorvendo esse comprimento de luz.
- ambientes costeiros são mais marrons, há maior diversidade de vida = absorção de vários comprimentos.
- o desenvolvimento de diversos pigmentos foi para atender os diferentes comprimentos de ondas.-algumas espécies tem a capacidade de se deslocar na coluna d’água, alterar sua clorofila e também conseguem descolar os cloroplastos/tilacóides para absorver o máximo de luz possível 
Trabalhando com os pigmentos
Cromatografia líquida de alta eficiência:
- separação de diferentes partículas com base no tamanho das moléculas = palaridade e peso molecular.
Quimiotaxonomia:
- diferenciar grupos algais a partir da cromatografia.
- Adaptações -
- Os organismos fotossintetizantes tem a capacidade de se adaptar ao ambiente conforme os comprimentos de luz disponíveis.
 Muita Luz = concentra os cloroplastos no CENTRO para proteger o centro de reação ou então AUMENTO de pigmentos acessórios.
Mais luz Mais fotossistemas Mais fotossíntese Mais quebra da água Maior presença de oxigênio 
Inibição da fixação de nitrogênio!
- Há um limite! = Muita luz pode causar a fotodegradação!
- A clorofila tem um máximo de luz que ela pode receber. 
- O oxigênio produz muitos radicais livres que em excesso pode ser ruim, sendo assim há a fotoinibição (forma de controle e equilíbrio).
- Fotoinibição: transferir o oxigênio para a mitocôndria na respiração, como meio de evacuar o oxigênio em excesso produzido na fotossíntese. Essa é uma forma eficiente, porém a mitocôndria tem um limite, o que ela não aguenta reciclar sobra e isso não pode acontecer, pois gera os radicais livres e isso contribui para o envelhecimento do organismo.

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