Fotossíntese e seus processos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA FRONTEIRA SUL 
 
 
 
FOTOSSÍNTESE 
 
 
 
Profa. Denise Cargnelutti 
 
 Fase 1: Fotoquímica  absorção da luz 
 
 * estruturas existentes nas membranas 
dos tilacóides e lamelas do estroma. 
 
 Fase 2: Síntese do carbono 
 
 * no estroma. 
 
Presença da LUZ 
Velocidade de propagação = 3x108 ms-1 
LUZ: onda eletromagnética 
 
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 
 
Fotossíntese: usa apenas parte do 
Espectro Eletromagnético; 
= 400 a 700 nm 
 
Pigmentos fotossintéticos  absorvem 
parte da luz do espectro visível e refletem 
o verde. 
Estrutura e tipos de clorofilas 
CAROTENÓIDES 
Absorção de luz 
Polienos lineares 
*Pigmentos das antena 
*Agentes protetores 
 
Carotenóides  clorofila 
LUZ 
PIGMENTOS ACESSÓRIOS 
Excitação dos pigmentos e destinos 
da excitação 
 Organização do aparato fotossintético 
 
 O cloroplasto é o local da fotossíntese. 
 
 
 
 
 
 
 Os tilacóides contêm proteínas integrais 
de membrana. 
 
 Centros de reação, complexos pigmento-
protéicos das antenas, enzimas de 
transporte de elétrons. 
 
Os pigmentos receptores estão 
organizados em Unidades fotossintéticas 
 Antena (pigmentos que absorvem luz e a 
transferem por ressonância) 
 
 Centro de Reação (duas clorofilas + 
proteínas D1 e D2) 
AS UNIDADES FOTOSSINTÉTICAS 
FOTOSSISTEMA : P700 
 
 200 moléculas de chl a; 
 50 moléculas de chl b; 
 50 a 200 moléculas de carotenóides; 
 par de clorofilas no CR. 
 Encontrado nas lamelas do estroma e nas margens das 
lamelas granais. 
 Produz um forte redutor que reduz o NADP+. 
FOTOSSISTEMA  : P680 
 
 150 moléculas de chl a; 
 150 moléculas de chl b; 
 Carotenóides (xantofilas); 
 par de clorofilas no CR. 
 Encontrado nas lamelas granais. 
 Produz um oxidantes forte que é capaz de oxidar a 
molécula de água. 
SEPARAÇÃO ESPACIAL ENTRE OS 
FOTOSSISTEMAS 
 Ligação  transferência de elétrons 
 
Complexo Citocromo b6f = ESQUEMA Z 
ESQUEMA Z 
FASE FOTOQUÍMICA 
ATP Sintase 
ATP Sintase 
HERBICIDAS 
DIURON (DCMU) 
 Compete pelo sítio da QB  chl* + O2 EROS 
 
PARAQUAT 
 Age como aceptor de é do PSI  O2 EROS 
 
OUTROS 
 Inibindo sistema de fotoproteção (carotenóides) 
REAÇÕES DE CARBOXILAÇÃO DA 
FOTOSSÍNTESE 
Organismos autotróficos; 
 
Estimativas recentes: 200 bilhões de 
toneladas de CO2 são convertidas em 
biomassa a cada ano; 
 
 Originalmente descrito para espécies com 
metabolismo C3; 
 
 
 
 primeiro composto que aparece logo depois 
da assimilação do CO2 é um composto de três 
carbonos; 
 
 Redução do carbono ocorre no estroma do 
cloroplasto. 
CICLO DE CALVIN OU CICLO REDUTOR 
DAS PENTOSES FOSFATO 
Outros caminhos metabólicos: 
 
 Metabolismo C4 
 Ciclo CAM 
 Fotorrespiração 
Auxiliares e dependentes do Ciclo de Calvin básico 
Ciclo de Calvin (estroma do cloroplasto) 
 Concentração de O2 é maior que CO2 
 Rubisco apresenta maior afinidade pelo CO2 
3 carboxilações : 1 oxigenação 
 Rápida carboxilação nas condições de baixas 
concentrações de CO2; 
 
Rubisco é abundante no estroma (4 mM). 
 
 
Quando no equilíbrio: 
 
- 5/6 trioses fosfato  regeneração da RuBP; 
 
- 1/6 exportado para o citosol (síntese de sacarose) 
ou permanece no cloroplasto (síntese de 
amido)***. 
 Rubisco  atividade de carboxilase e oxigenase  CO2 
e O2 competem pelo mesmo sítio da enzima; 
 
 As angiospermas fixam CO2 80 vezes mais que O2; 
 
 Solução aquosa de ar  relação entre CO2:O2 = 0,0416 
 
 Logo, carboxilação ganha da oxigenação por apenas 3:1; 
FOTORRESPIRAÇÃO 
 Fotossíntese e fotorrespiração trabalham em 
direções opostas; 
 Fotorrespiração = perda de CO2 e gasto de energia. 
 Incorporação de 1O2 a RuBP  intermediário 
instável  quebrado em 2-fosfoglicolato (2C) e 3-
fosfoglicerato (3C). 
Reduz a eficiência do processo fotossintético. 
 
Explicações para a ocorrência da 
fotorrespiração 
 
- Dissipar o poder redutor nas horas mais 
quentes do dia e evitar fotoinibição. 
Mecanismo de recuperação dos 
carbonos do 2-fosfoglicolato 
Metabolismo C4 do carbono 
 Primeiro composto que aparece logo depois da 
assimilação do CO2 é um composto de 4 carbonos: 
malato ou aspartato; 
 plantas com alta eficiência no uso da energia; 
 não fotorrespiram ou fotorrespiram muito pouco; 
 mecanismo que concentra CO2 no ambiente da 
rubisco; 
 típicas de ambientes quentes, secos e com alta 
intensidade luminosa. 
Células fotossintéticas  parênquima do 
mesófilo e da bainha vascular; 
 
Cloroplastos  nas células do mesófilo 
e da bainha vascular; 
Adaptações Anatômicas das plantas 
com metabolismo C4 
Células da bainha vascular 
 Grandes; 
 Paredes espessadas, suberizadas; 
 Sem espaços intercelulares; 
 A distancia entre uma bainha e outra não é mais do 
que 2 a 3 células; 
 Apresentam íntimo contato com o floema; 
 Ampla rede de plasmodesmos conecta células da 
bainha vascular com as células do mesófilo; 
 Cloroplastos de tamanho grande, quase não tem 
PSII. 
O ciclo C4 concentra CO2 nas células da 
bainha vascular 
Metabolismo ácido das crassuláceas: 
CAM 
 Cactos e euforbias  plantas CAM; 
 Eficiência no uso da água; 
 Plantas de climas áridos e quentes, com escassez 
de água e solos secos; 
 Planta CAM  perda de 50 a 100 g de H2O/g CO2 
fixado; 
 Planta C3  250 a 300 g; 
 Planta C4  400 a 500 g 
 
Vantagem competitiva em ambientes secos 
 Cutícula espessa; 
 Folhas reduzidas a espinhos; 
 Mesófilo carnoso com reduzidas taxas de 
transpiração. 
Anatomia adaptada das CAM 
 Formação dos ácidos C4 é temporal e espacialmente 
separada; 
 
 Noite  CO2 é capturado pela PEP carboxilase no citosol e 
o malato que se forma do oxaloacetato é armazenado no 
vacúolo; 
 
 Dia  malato estocado é transportado para o cloroplasto e 
descarboxilado pela NADP-málica. O CO2 liberado é fixado 
pelo CC e o NADP é utilizado para converter o produto 
triose fosfato descarboxilado em amido 
Mecanismo de fixação do carbono das 
plantas CAM 
Referências Bibliográficas 
 
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal, 3ed. Massachusetts: Sinauer. 
2006. 764p. 
RAVEN, P.H.; EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. Biologia Vegetal, 6ed. 
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 1996. 728p.