Bioenergética II Fotossíntese

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Bioenergética II - Fotossíntese
PROFESSOR: Luis Mesquita
Programa da aula
 Introdução à Fotossíntese;
 Fotossíntese;
 Plastídios;
 Cloroplastos;
 Pigmentos Fotossintetizantes;
 Etapas da Fotossíntese;
 Fase Fotoquímica;
 Fase Bioquímica;
 Importância da Fotossíntese.
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Introdução à Fotossíntese
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ENERGIA
Oxidação de Compostos Orgânicos Fotossíntese
Introdução à Fotossíntese
Fotossíntese
foto (luz) e síntese (montagem de compostos orgânicos).
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Fotossíntese
 “Síntese usando a luz”.
 É a conversão, por
pigmentos
fotossintéticos, de
energia luminosa em
formas biologicamente
usuais de energia
química, utilizando H2O
e CO2 e produzindo
carboidratos.
CO2 Luz
C6H12O6
H2O
O2
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Fotossíntese
Fotossíntese é dividida de duas fases:
 FASE FOTOQUÍMICA: captura a energia luminosa e converte
em energia química na forma de NADPH e ATP, com
liberação de oxigênio.
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Fotossíntese
Fotossíntese é dividida de duas fases:
 FASE BIOQUÍMICA: NADPH e o ATP são utilizados para a
liberação de energia. Esta energia é utilizada na síntese da
glicose a partir do CO2, em um série de reações realizadas
no estroma.
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Fotossíntese
Fase Fotoquímica:
H2O + ADP + Pi + NADP
+ O2 + ATP + NADPH + H
+
Fase de Bioquímica:
CO2 + ATP + NADPH + H
+ Glicídio + ADP + Pi + NADP+
Equação Geral: CO2 + 2H2O Glicídio + O2 + H2O
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Fotossíntese
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Plastídios
 São encontrados nos vegetais
(fotossíntese e armazenamento);
 Circundado por duas membranas
 Internamente estão
diferenciados em um sistema de
membranas ou tilacóides e uma
matriz – estroma.
Ciclo de desenvolvimento do Plastídio
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Cloroplastos
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Cloroplastos
Cloroplastos
Cloroplastos – sítios de fotossíntese –
contém pigmentos de clorofila e
carotenóides presentes na membrana do
tilacóide.
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Cloroplastos
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Cloroplastos
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Pigmentos Fotossintetizantes
Conversão de Energia da Luz em Energia Química
 A luz é absorvida por moléculas fotorreceptoras –
pigmentos fotossintetizantes.
 A luz absorvida pelos pigmentos excitam um elétron que
está na estado basal (baixa energia) para o estado excitado
(alta energia).
 O estado excitado do elétron é transitório e ele tende a
voltar para o estado basal, liberando a energia:
 Dissipando sob forma de calor;
 Liberando sob forma de luz (fluorescência);
 Transmitindo a energia para moléculas vizinhas.
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Pigmentos Fotossintetizantes
São substâncias capazes de absorver os
fótons emitidos pela radiação solar.
Principais pigmentos fotossintetizantes:
• Clorofilas
‒ Clorofila a (plantas e cianobactérias);
‒ Clorofila b (plantas, algas verdes e
euglenas);
‒ Clorofila c (substitui a clorofila b em
algas).
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Pigmentos Fotossintetizantes
Principais pigmentos fotossintetizantes:
• Bacterioclorofila (bactérias púrpuras)
• Carotenóides (permitem ampliar a faixa do espectro
luminoso utilizável na fotossíntese, antioxidante -
impedindo danos foto-oxidativos sobre as moléculas
de clorofila e as membranas dos tilacóides.)
‒ Carotenos: ex.: beta-carotenos;
‒ Xantofilas: ex.: carotenos oxigenados;
‒ Ficobilinas: ex.: cianobactérias e algas vermelhas.
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Pigmentos Fotossintetizantes
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Pigmentos Fotossintetizantes
Espectro de Absorção dos principais Pigmentos Fotossintetizantes
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Pigmentos Fotossintetizantes
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Etapas da Fotossíntese
Fotossíntese é dividida de duas fases:
 FASE FOTOQUÍMICA – NADPH e ATP, e liberação de O2;
 FASE BIOQUÍMICA – Redução de CO2.
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Etapas da Fotossíntese
Fase Fotoquímica
 No cloroplasto, as clorofilas e os outros pigmentos estão
inseridos nos tilacóides em unidades de organização
designadas fotossistemas.
Complexo Antena -
constituído por moléculas
de pigmento (coletam a
energia luminosa e
direcionam para o centro de
reação.
Centro de Reação -
constituído por um
complexo de proteínas e
moléculas de clorofila
(energia luminosa em
energia química). 23
Fase Fotoquímica
Fotossistema
A energia de um fóton
é captada pelos
pigmentos acessórios
e transmitida por
ressonância até o
centro de reação.
Fotossistemas
 PSI (P700);
 PSII (P680).
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Fase Fotoquímica
Transporte de Elétrons e Fotofosforilação
Transferência de Elétrons
Gradiente de Prótons
Cadeia Transportadora 
de Elétrons
ENERGIA
(ATP)
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Fase Fotoquímica
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Fase Fotoquímica
Fotossistemas em Eucariotos
 Fotossistema I – PSI (P700) e Fotossistema II – PSII (P680);
 PSI e PSII contém um par de clorofilas especiais;
 PSI absorve luz no comprimento de onda (λ) de 700 nm e PSII
absorve a 680 nm;
 PSII oxida a água (fotólise da água) liberando H+ e O2;
 PSI reduz o NADP + a NADPH;
 O ATP é gerado pelo estabelecimento de um gradiente de
prótons através do fluxo de elétrons do PSII para o PSI –
ESQUEMA Z.
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Fase Fotoquímica
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Fase Fotoquímica
Hipótese Quimiosmótica da Fotofosforilação
Etapas que contribuem para gerar o gradiente de prótons:
 Hidrólise da molécula de água libera 4 H+;
 Redução das PQ para PQH2 → que retira H+ do estroma;
 Redução do complexo Citocromo b6f → Bombeamento de prótons do
estroma para o lúmem 2 H+;
 Redução do NADP+ pela ferredoxina → retira 2 H+ do estroma;
Formação de gradiente de prótons:
 pH 4,0 no interior do tilacóide e pH 8,0 no estroma → força próton-
motriz suficiente para sintetizar ATP.
Fotofosforilação:
 Prótons devem fluir do interior do tilacóide para o estroma através da
ATP Sintase. A energia liberada pela passagem dos prótons leva à
síntese do ATP;
 Aproximadamente 3 moléculas de ATP são sintetizadas por elétron
que atravessa a Cadeia Transportadora de Elétrons Fotossintética. 29
Fase Fotoquímica
Transporte de Elétrons na Fase Fotoquímica e Hipótese Quimiosmótica
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Fase Fotoquímica
Fotofosforilação Cíclica
 PSI
 Produção de ATP.
Fotofosforilação Acíclica
 PSI e PSII
 Produção de ATP e NADPH.
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Fase Bioquímica
ATP e NADPH
Carboidrato
CO2
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Fase Bioquímica
 O Ciclo de Calvin envolve:
1. Fixação: 3 moléculas de Ribulose 1,5-Bifosfato (5C)
condensa-se com o 3 moléculas de CO2, catalizada pela
enzima RUBISCO (ribulose 1,5-bifosfato
carboxilase/oxigenase) para formar 6 moléculas de 3-
Fosfoglicerato (3C).
2. Fosforilação: As 6 moléculas de 3-Fosfoglicerato são
convertidas, às custas de 6 ATP, em 6 moléculas de 1,3,-
Bifosfoglicerato, pela enzima fosfoglicerato quinase.
3. Hidrogenação (redução pelo NADPH): as 6 moléculas de
1,3-Bifosfoglicerato são convertidas em Gliceraldeído-3-
Fosfato (PGAL), pela enzima Gliceraldeído-3-Fosfato
Desidrogenase, às custas de 6 NADPH
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Fase Bioquímica
Ciclo de Calvin
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Fase Bioquímica
Destinos do Gliceraldeído-3-Fosfato
No citoplasma
1. Gerar ATP através da glicólise;
2. Sintetizar sacarose (gliconeogênese).
No cloroplasto:
 Se a célula não estiver precisando de energia, o carboidrato
sintetizado na fotossíntese é convertido em amido e
armazenado no cloroplasto.
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Importância da Fotossíntese
Produção de O2
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Importância da Fotossíntese
Base da Teia Alimentar
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Importância da Fotossíntese
Armazenamento de CO2
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Conclusões
 A primeira etapa da fotossíntese é a absorção de energia
luminosa pelas moléculas de pigmentos (cloroplastos);
 Devido à forma com que as moléculas de pigmento estão
arranjadas nos fotossistemas, elas são capazes de
transferir esta energia para um par de moléculas especiais
de clorofila a nos centros de reação;
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Conclusões
 As diversas reações que ocorrem durante a fotossíntesesão divididas em dois principais processos: as reações
luminosas e as reações de fixação do carbono;
 A energia gerada a partir das reações dependentes de luz
é estocada em moléculas de NADPH e no ATP, formado
pela fotofosforilação;
 Nas reações de fixação do carbono, que ocorrem no
estroma do cloroplasto, o NADPH e o ATP produzidos nas
reações luminosas são utilizados para reduzir o dióxido de
carbono a carbono orgânico.
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Referências Bibliográficas
BÁSICA:
AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia das Células. 2ª ed., vol 2. São
Paulo: Moderna, 2004.
LOPES, S. G. B. C. Bio. Volume único, 2ª ed. São Paulo: Saraiva, 2008.
COMPLEMENTAR:
RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. Biologia vegetal. 8ª ed. Rio
de Janeiro: Guanabara koogan, 2013.
TAIZ, L.: ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 3ª ed. Porto Alegre: Artemed,
2004.
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Exercício de Fixação
1. Conceitue o processo de fotossíntese.
2. O que é fotofosforilação e qual é a relação entre este processo e a
membrana do tilacoide?
3. Faça a distinção entre fluxo de elétrons cíclico e fluxo de elétrons
não cíclico e fotofosforilação. Quais são os produtos produzidos por
cada um deles? Por que a fotofosforilação cíclica é essencial para o
ciclo de Calvin?
4. Qual a importância da fotossíntese?
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