biossintese_dos_carboidratos-_ciclo_de_calvin (2)

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Biossíntese dos carboidratos nas plantas
(Ciclo de Calvin)
Márcia Vanusa
Recife, 2011
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Energia solar é a primeira fonte de toda energia biológica
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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.
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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).
 
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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.
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Três estágios da assimilação do CO2 em organismos fotossintéticos
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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
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 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.
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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
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Estágio 2: Conversão do 3-fosfoglicerato em gliceraldeído 3-fosfato
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Estágio 3: regeneração da ribulose 1,5-bifosfato a partir das trioses fosfato
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Cada triose fosfato sintetizada a partir de CO2 exige o consumo de seis NADPH e nove ATP
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Um sistema de transporte do cloroplasto exporta trioses fosfato e importa fosfato
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Fotorrespiração resulta da atividade de oxigenase da rubisco
Fotorrespiração: Processo que consome O2 e produz CO2 e como a fotossíntese, é energizado pela luz. 
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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. 
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Assimilação do carbono nas plantas C4:
- Separação espacial da captura do CO2 e sua fixação pela rubisco.
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Ciclo fotossintético C4
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Rota fotossintética C4
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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.
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Metabolismo das Plantas MAC
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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.
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Síntese de amido e sacarose
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síntese da sacarose