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* Biossíntese dos carboidratos nas plantas (Ciclo de Calvin) Márcia Vanusa Recife, 2011 * Energia solar é a primeira fonte de toda energia biológica * Assimilação do CO2 na biomassa por meio das plantas Plantas: Cloroplastos catalisa a conversão do CO2 em compostos orgânicos. Processo: Fixação CO2 ou fixação do carbono triose fosfato 3-fosfoglicerato Melvin Calvin, Andrew Benson e James A. Basham (1950): Elucidaram a via, que frequentemente é chamada de ciclo de Calvin ou ciclo fotossintético de redução do carbono. * Metabolismo dos carboidratos nas plantas Complexo: Ocorre as vias universais de glicólise, gliconeogênese, redução do CO2 em trioses fosfatos e a via das pentoses fosfato. Regulação e coordenação das vias: - mudanças de pH e na concentração de Mg+2; - regulação alostérica; - modificações covalentes (fosforilação). * Assimilação do CO2 ocorre em três estágios: 1- Reação de fixação do carbono: Condensação do CO2 com a ribulose 1,5-bifosfato para formar duas moléculas de 3-fosfoglicerato; 2- As moléculas 3-fosfoglicerato é reduzido a trioses fosfatos; 3- Regeneração três moléculas de ribulose 1,5 bifosfato. Processo cíclico e permite a conversão contínua de CO2 em trioses e hexoses fosfato. * Três estágios da assimilação do CO2 em organismos fotossintéticos * Estágio 1: Fixação do CO2 no fosfoglicerato Plantas C3 : Plantas em que o 3-fosfoglicerato (três átomos de carbono) é o primeiro composto intermediário na fotossíntese. ribulose 1,5-bifosfato carboxilase/oxigenase: Enzima que catalisa a incorporação do CO2 em composto orgânico: Rubisco * Rubisco de plantas: estrutura complexa, codificada pelo genoma do cloroplasto. Fixados três moléculas de CO2/seg Rubisco das bactérias: estrutura mais simples, com duas subunidades. * Rubisco (plantas) Constitui quase 50% das proteínas solúveis dos cloroplastos; Enzimas mais abundantes da biosfera; Papel central do Mg+2 no mecanismo catalítico da rubisco. Rubisco: regulação da enzima inativação: carbamilação da Lys201 não ramificada ativação: rubisco ativase * * Estágio 2: Conversão do 3-fosfoglicerato em gliceraldeído 3-fosfato * Estágio 3: regeneração da ribulose 1,5-bifosfato a partir das trioses fosfato * Cada triose fosfato sintetizada a partir de CO2 exige o consumo de seis NADPH e nove ATP * Um sistema de transporte do cloroplasto exporta trioses fosfato e importa fosfato * Fotorrespiração resulta da atividade de oxigenase da rubisco Fotorrespiração: Processo que consome O2 e produz CO2 e como a fotossíntese, é energizado pela luz. * Metabolismo das plantas C4 Plantas de origem tropical; Fixação temporária de CO2 em um composto com quatro átomos de carbono, o oxaloacetato; Vegetais C4 crescem em ambientes com temperaturas e intensidades luminosas altas; Altas velocidades fotossintéticas, altas velocidades de crescimento, velocidade de fotorrespiração baixa; Envolvem dois tipos celulares: células mesofílicas e células envoltórias do feixe vascular; CO2 é fixado em oxaloacetato: catalisado pela enzima fosfoenolpiruvato carboxilase. * Assimilação do carbono nas plantas C4: - Separação espacial da captura do CO2 e sua fixação pela rubisco. * Ciclo fotossintético C4 * Rota fotossintética C4 * Metabolismo das Plantas MAC Metabolismo ácido Crassuláceo; Plantas suculentas: ex. cactos, vivem ambientes quentes e secos; Outra variação de fixação fotossintética do CO2; A captura e fixação do CO2 são separados no tempo; Noite: estômatos abrem e permite a entrada do CO2 que é fixado em oxaloacetato pela PEP carboxilase; O oxaloacetato é reduzido a malato e estocado nos vacúolos; Dia: estômatos fecham-se evitando a perda da água e o CO2 retido na forma de malato é liberado; CO2 é assimilado pela ação da rubisco e das enzimas do ciclo de Calvin. * Metabolismo das Plantas MAC * Biossíntese do Amido e da sacarose Durante a fotossíntese, as folhas das plantas produzem carboidratos (trioses fosfatos em excesso); Excesso de trioses fosfatos é convertido em sacarose e transportado para outras partes da plantas para ser usado como combustíveis ou ser armazenados; Forma principal de armazenamento: amido; Podem ser armazenados: sacarose, ex. cana-de-açúcar; Síntese do amido: plastídeos ; Síntese da sacarose: citossol. * Síntese de amido e sacarose * síntese da sacarose
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